JP5449588B2 - 溶射された防護コーティングを有する工業用ベルト - Google Patents

Description

本発明は、工業的且つ工学的な布及びベルトに関する。特に、本発明は、布及びベルト、並びに溶射工程を用いたこれらの改変方法に関する。

本発明は、抄紙機の形成部、プレス部及び乾燥部に使用される布及びベルトを含む製紙技術、並びに工業用プロセス布及びベルト、並びに一般的にコルゲーターベルト（ｃｏｒｒｕｇａｔｏｒｂｅｌｔ）とともに、工学的な布及びベルトに関する。

本発明で称する布及びベルトには、通気乾燥工程（ｔｈｒｏｕｇｈ−ａｉｒ ｄｒｙｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ）で製造される、紙、段ボールなどのウェットレイド製品、衛生用ティッシュ、タオル製品や；波状の段ボールの製造に使用されるコルゲーターベルトや、ウェットレイドパルプやドライレイドパルプの製造に使用される工学的な布；スラッジフィルターや化学的洗浄機（ｃｈｅｍｉｗａｓｈｅｒ）を用いたものなどの製紙工程に関連する工程に使用される工学的な布；ハイドロエンタングリンング（ウェット工程）、メルトブローイング、スパンボンディング、エアレイド又はニードルパンチで使用される不織材料の製造に使用される工学的な布を包含し得る。斯かる布及びベルトとしては、限定されないが、不織材料の製造に使用される、エンボス加工され、搬送性の支持布及びベルトや；濾過布及び濾過生地が挙げられる。

斯かるベルト及び布は、機能的な特徴が必要な種々の条件にさらされる。例えば、製紙工程中、セルロース製の繊維ウェブは、繊維スラリー、つまりセルロース製の繊維の水性懸濁液を、抄紙機の形成部において移動する形成布上に堆積することで、形成される。この形成布を介してスラリーから大量の水が排出され、形成布の表面上に、セルロース製の繊維ウェブが残存する。

新規に形成されたセルロース製の繊維ウェブは、形成部から、一連のプレスニップを含むプレス部へと進む。セルロース製の繊維ウェブは、プレス布、又はしばしば斯かる２つのプレス布で支持されたプレスニップを通過する。プレスニップにおいて、セルロース製の繊維ウェブには、圧縮力がかけられ、そこから、水が絞り出され、且つウェブにおいて、セルロース繊維が互いに結合して、セルロース製の繊維ウェブから紙シートへと変わる。上記の水は、プレス布又は各種布に受容され、理想的には、紙シートに戻らない。

紙シートは、最終的に、蒸気で内的に加熱された少なくとも一連の回転可能な乾燥ドラム又はシリンダーを含む乾燥部へと進む。新規に形成された紙シートは、乾燥布で周囲を囲まれた上記の一連のドラムの周囲に連続して配置されたセルペンタイン路（ｓｅｒｐｅｎｔｉｎｅ路）に向けられ、ここで、ドラムの表面に近接して紙シートを保持する。上記の加熱されたドラムは、紙シートの水分含量を、蒸発を介して、所望のレベルにまで低減する。

当然のことながら、形成布、プレス布及び乾燥布は、全て、抄紙機上でエンドレスループの形態をとり、コンベアの様式で機能する。抄紙機の動作方向に沿って走る布のヤーンは、機械方向（ＭＤ）のヤーンと称され、このＭＤヤーンを交差するヤーンは、機械を横切る方向（ＣＤ）のヤーンと称される。さらに、当然のことながら、製紙工程は、かなりの速度で進行する連続工程である。つまり、繊維スラリーは、形成部における形成布上に連続して堆積される一方、新規に製造された紙シートは、乾燥部を脱出した後、ロール上に巻き取られる。

伝統的に、プレス部は、隣り合う円筒形のプレスロールの対で形成された一連のニップを含んでいた。近年、長尺ニッププレス（ｌｏｎｇｎｉｐ ｐｒｅｓｓ）を使用することで、隣り合うプレスロールの対で形成されたニップを使用するよりも、有利であることが見出されている。これは、長時間セルロース製の繊維ウェブをこのニップにおいて圧力にさらすと、より多くの水が除去され、従って、乾燥部において蒸発を介して除去されるべきウェブに残存する水の量が少なくなるためである。一般的に使用される長尺ニッププレスのタイプは、シュー型の長尺ニッププレス、又は「シューニッププレス」である。

シューニッププレスにおいて、ニップは、円筒形のプレスロールと、弓型の圧力シューとの間で形成される。後者は、円筒形のプレスロールと近似した曲率半径の円筒形の凹状の表面を有する。ロールとシューとが互いに物理的に近接すると、２つのプレスロール間で形成された機械方向の長さに対して５〜１０倍の長さであり得るニップが形成される。これは、圧縮応力の単位インチ当たりの圧力のレベルを十分保持しつつ、この長尺ニップにおけるセルロース製繊維ウェブのいわゆるデュウェル時間（ｄｗｅｌｌ ｔｉｍｅ）を増加する。この長尺ニップ技術の結果、抄紙機における従来のプレスニップと比較して、長尺ニップにおけるセルロース製の繊維ウェブの脱水が劇的に増加した。

シューニッププレスは、Ｆｉｔｚｐａｔｒｉｃｋの特許文献１に例えば教示されるような特別なベルトを必要とする。このベルトは、セルロース製の繊維ウェブを支持し運搬し且つ脱水するプレス布を、静止するプレスシューに対して直接に摺動接触することにより生じる加速された摩耗から防御するように、設計される。斯かるベルトには、油の潤滑膜上の静止するシューに対して乗り上げ又は摺動する平滑で不透過性の表面を設ける必要がある。このベルトは、プレス布とほぼ同程度の速度でニップを進み、これにより、プレス布には、ベルトの表面に対して、最小量の摩擦が生じる。

シューニッププレスに有用であることに加えて、本発明は、その他の製紙、紙加工及び工業的適用例にも関する。本発明は形成布、プレス布、乾燥布、製紙及び工業的工程に使用されるその他の布、並びにその他の工学的布を含む布及びベルトを包含する。この点、例えば紙及びその他の布の製造工程の一部として、紙又は布の表面は、カレンダリングによって、平滑化されてもよい。カレンダリングは、ベルトロールカレンダー又はシューニップカレンダーとともに、当業者公知のその他の方法によって、行われてもよい。

カレンダリング工程は、紙ウェブを平滑化し、つや出しし、或いは薄膜化するように、２つのロール間に紙をプレスすることにより、又はロールとシューとの間に紙をプレスすることにより、平滑化し或いはつや出しする。多くの例において、カレンダリングされる紙に熱を負荷することもある。紙ウェブのカレンダリングには、長尺ニッププレスと同様の配置を用いてもよい。カレンダリングされる紙は、張力下におかれ、所望の厚みと光沢特性とを得るように、圧縮又はカレンダリングされる。斯かる工程に使用されるベルトは、欠損を阻止するようにベルトに異なる属性、つまり、熱分解に対する耐性、摩耗に対する耐性、並びに屈曲及び圧縮疲労に対する耐性、を必要とする種々のストレス下におかれる。本発明の一態様は、使用中にさらされる環境因子によって生じる欠損に対する耐性を向上するように、布又はベルトに材料を適用する効率的な方法を提供することに関する。

工業的な布は、しばしば複数の層を有する。この工業的な布は、ひとつの層として、基礎布又は支持構造を含んでもよい。しばしば、この基礎布は、織成されてもよい。上記の布は、無端ループとして織成され又は形成され、或いは複数の布を無端ループに継ぎ合わせた無端ループの形態をとってもよい。

プレス布などの各種布は、ニードリングで適用された、ひとつ以上のバット繊維の層を有してもよい。波状の段ボールを製造するのに使用するコルゲーター機に使用されるコルゲーターベルトもまた、通常、ひとつの無端支持構造と、ニードリングで適用された、ひとつ以上のバット層とを有する。

シュープレスベルト、トランスファーベルト及びカレンダーベルトなどの製紙においてベルトとして使用される構造体は、ベルトを水及び油に対して不透過性とする支持構造体を少なくとも部分的に含浸するように、樹脂でコートされたひとつ以上の表面を通常有する。トランスファーベルトなどのその他のプロセスベルトは、樹脂コーティングを有してもよいが、水などの流動体に対して、一定の間隙率並びに／又は空隙率及び浸透性を有する。

紙の製造に関連した工程において、これらの布及びベルトは、摩耗する可能性があり、特に、乾燥布やカレンダーベルトにおいては、熱分解にさらされる。例えば、カレンダリングにおいて、上記のロールは、２５０℃にまで通常加熱され、いくつかの公知の適用例においては、３００℃にも達する。これらの温度により、カレンダーベルトの表面の樹脂は、経時的に分解し、広範囲な境界の亀裂や可能性のある剥離を生じ、耐用年数を制限することとなる。結果として、上記の条件下で動作させた布及びベルトは、熱防御を必要とする。

摩耗及び熱分解を最小限とするため、製紙工程用ベルトは、向上した熱分解性、摩耗、又は圧縮疲労に対する耐性を有する合成樹脂の外部層を含んでもよい。例えば、現在のカレンダーベルトは、強化ヤーン構造に適用された、柔軟性を有するウレタン又はゴム様の樹脂層からなる。この層の弾性又は硬度は、使用する樹脂のタイプに従って、調整されてもよい。一般的に、硬度が低下すると、紙シートの平滑度及び光沢性は、良好となる。しかし、この樹脂の硬度が低すぎる場合、プラスティックの変形が起こる可能性があり、ベルトの寿命は、使用を通じて、短縮される可能性がある。一方、樹脂の硬度が大きすぎる場合、その他の問題は、不撓性や、硬化した樹脂の亀裂に起因したベルトの寿命の短縮などがある。

一般的に、また、従来技術を手段として、不織製品の製造は、本技術分野において周知である。斯かる製品は、従来の紡績、織成又は編み動作なく、繊維から直接製造される。代わりに、成型の後に熱状態で粘着性の条件下で新規に成型される繊維がウェブを形成するように工学的布上に横たえるスパンボンディング又はメルトブロー工程によって、製造され得る。これにより、一体の不織ウェブを生じるように、互いに接着する。また、不織製品は、エアレイド又はカーディング動作によって、製造されてもよく、ここで、繊維ウェブは、最終的な不織製品を製造する、ニードリング又はハイドロエンタングリングなどの二次動作の堆積の後、部分的に強化される。後者の場合、高圧水ジェットは、繊維を互いに交絡するように、ウェブ上に垂直に直接向けられる。ニードリングにおいて、この交絡は、ニードルの挿入中、繊維をウェブの表面上にさらに押し込むバードされたニードル（ｂａｒｄｅｄ ｎｅｅｄｌｅ）の繰り返しのベッドを使用することで、機械的に達成されてもよい。これらの全ての工程に関する支持布は、いくらかの程度の摩擦にさらされる。また、ベルト及び布は、不純物で部分的に充填してもよい。これらの不純物は、典型的には、布の表面に接着し、除去される必要のある、ポリマー自体、格子（ｌａｔｔｉｃｅ）、添加物などの粒子などの特定の製造工程の粒子である。

コルゲーターベルトは、コルゲーター機上を進行し、波状の段ボールを製造するのに使用される。これらのベルトは、静止する要素を通過するので、熱、湿潤の環境とともに、摩耗に曝露される。特にデンプンなどの表面の不純物もまた、問題である。

多くの布及びベルトが動作する厳しい動作環境故、上記の考慮は、所望する機能的特徴を達成するのに考慮される必要がある。本発明の一態様において、有機物又は無機物であり得る表面層は、布又はベルトに適用され、所望の特性を促進する溶射を介して適用される。

従って、向上した機能特徴を有する布及びベルトに関する要求がある。さらに、これらの目標を効率的で経済的な様式で達成するように、各種材料を布及びベルトに適用する向上した方法に関する要求がある。

米国特許第６，４６５，０７４号明細書

本発明は、向上した機能特徴を有する布又はベルトを提供することを目的とする。

本発明は、向上した機能特徴を有する布又はベルトを改変する効率的でコスト的に効果的な方法を提供することをさらなる目的とする。

本発明は、布又はベルト、及び斯かる布又はベルトを改変する方法に関する。布又はベルトは、基礎支持構造体と、少なくともひとつのコーティング又は層とを含み又は有し、このコーティング又は層は、支持構造体に対して、若しくは離れた位置において、溶射工程によって適用され、又はこの上に異なる粒子を堆積する。

本発明のさらなる態様は、フレーム溶射工程、電気ワイヤーアーク溶射工程、プラズマ溶射工程、爆発ガン堆積工程（ｄｅｔｏｎａｔｉｏｎ ｇｕｎ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ）、コールドスプレー工程（ｃｏｌｄ ｓｐｒａｙ ｐｒｏｃｅｓｓ）又は速度酸素燃料噴霧燃焼工程などの、コーティングを、布又はベルト上の、基礎支持構造体に適用する、又はその他の層、例えば、樹脂層などの上に溶射工程を使用することである。

本発明の実施例に関するベルトの断面図である。 溝を有する、図１のベルトの断面図である。 本発明の実施例によるベルトの断面図であって、カレンダー動作に使用され得るものである。 本発明の実施例によるベルトの断面図であって、シート移行の動作に使用され得るものである。 本発明による、布のヤーンに適用されたコーティングを有する布の断面図である。 本発明による布の詳細図であって、この布に適用されたコーティングを有するものである。 本発明による布の断面図であって、この布の上部表面に適用されたコーティングを有するものである。

図面について頻繁に参照しながら、本発明について、さらに完全な詳細を説明する。

例示を目的とし、本発明をこれらにのみ限定することを意図することなく、下記の記載は、添付した図面との関連で良好に理解され得るものであって、図面において、同様の符番は、同様の要素及び部品に付す。

本発明は、布又はベルトを必要とする種々の適用例及び工業例に使用されてもよく、これらの布又はベルトとしては、限定されないが、工業的な布又はベルト、工学的な布又はベルト、抄紙機用布（ｐａｐｅｒｍａｃｈｉｎｅ ｃｌｏｔｈｉｎｇ；ＰＭＣ）などが挙げられ、上記の種類の布及びベルトも含まれる。上記の通り言及したように、斯かる布又はベルトは、基礎支持構造体を含み又は有し、この構造体は、本発明に従って、この上に、又は離れた位置に、ひとつの層を生じるように、噴霧又はコーティングされてもよく、その上に異なる粒子を堆積する。注意すべきは、用語「コーティング」及び「層」は、ここで、相互に交換可能に使用されてもよいということである。コーティングは、ひとつの層を生じるように使用されてもよい。従って、この用語を使用する意味、及び伝達の意図を有する意味は、当業者に明らかである。

布、ベルト、又は溶射によって影響を受けると想定されるこれらの部材の特徴又は機能としては、溶射によって布又はベルトに設けられ得る機能特性が含まれ、例えば、摩耗耐性、熱耐性、酸化耐性（特に塩素又はパーオキサイドに対するバリアなど）、化学的耐性（特に、酸又は塩基に対するバリア）、水分バリア（又は水に対する低下した感受性、及び増加した寸法安定性）、熱伝導性、導電性、疎水性と親和性とのバランス（例えば、洗浄性）、特定の工程に所望される摩耗係数の促進又は低下（例えば、シートの取扱性）、及び布上の微細なトポロジー（ｍｉｃｒｏｔｏｐｏｌｏｇｙ）の作成（例えば、１〜５０μｍの範囲）が挙げられる。

例えば、及び厳に示す目的で、本発明は、シュー型カレンダー上に動作可能なベルト上に用いられてもよい。シュー型のカレンダーは、円筒形のプレスロール及び弓形の圧力シューを含み、これらの間で共に、ニップを規定するものである。斯かる状況において、ベルトは、弓型圧力シューと直接摺動接触してニップを通過し、繊維ウェブを、この弓型圧力シューから分離し、これにより、繊維ウェブを、弓型圧力シューと直接摺動接触することによる損傷から、及び弓型圧力シュー上の種々の潤滑剤による不純物から防御することとなる。斯かるベルトは、シュープレスベルト又はトランスファーベルトなどのその他の製紙適用例及び紙加工適用例に使用されてもよい。

本発明を取り込む布及びベルトは、基礎支持構造体を含んでもよく、又は有してもよい。これらの布及びベルトは、コーティングを含んでもよい。コーティングは、布又はベルトの表面上若しくはこの近傍、又はこれから離れた位置の上に部分的に位置する膜又は層の形成をもたらし、その上に異なる粒子を堆積する。コーティングは、個々のヤーンがコアヤーン上の鞘（ｓｈｅａｔｈ）として断面に出現するように、ヤーンに直接適用されてもよい。さらに、コーティングは、個々のヤーンをコートし、布又はベルトの層を作成しないように、布及びベルトに適用されてもよい。斯かる適用例のひとつの例において、布又はベルトのヤーン、及び交差又はナックル（ｋｎｕｃｋｌｅ）は、コーティング材料に覆われてもよいが、コーティングは、布又はベルト上にひとつの層を作成するように、ＭＤヤーンとＣＤヤーンとの間の開口を閉口しなくてもよい。

コーティングは、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂などの材料からなってもよく、例えば、溶融加工可能なポリアミド、ナイロン、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレン、エチレンビニルアルコール、アラミドや、ＰＥＦ（過フッ化エチレンポリエチレン）、ＥＴＦＥ（エチレン及びテトラフルオロエチレン）、ＰＶＤＦ（フッ化ポリビニリデン）などの溶融加工可能なフルオロポリマー、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、並びに、シリコーン、ゴム様の化合物などの当業者公知のその他の適当な材料が挙げられる。このその他の材料は、溶融加工可能なものでなくてもよいが、ひとつの連続層を形成するように適用され得るテフロン（登録商標）（ＰＴＦＥ）、ＵＨＭＷポリエチレンなどの、本発明の適用を想定したものであってもよい。熱可塑性又は熱硬化性樹脂は、３５０℃以上のオーダーの熱に高い耐性を有してもよい。しかしながら、本発明の範囲内でその他の材料を使用することを考慮することに留意する。

コーティングの材料は、いくつかの例において、有機粒子及び無機粒子、ナノサイズ又は数百μｍまでの大型のもののいずれかをも包含する。この無機粒子は、金属、金属酸化物又はこれらに類するものを包含し得る。上記の粒子は、典型的には布又はベルトに適用される前に、コーティング材料及び粒子が、これらの粒子が実質的にコーティングの全体に分布、埋没又は分散され得る密着マトリックス（ｃｏｈｅｒｅｎｔ ｍａｔｒｉｘ）を形成し得るように、コーティング材料に直接適用されても、混合されてもよい。斯かる粒子をコーティングマトリックスに含ませることで、例えば、上述の特定の機能特性を実質的に向上することとなる。例えば、特定の金属をコーティングに使用することで、コーティング材料の摩耗耐性を向上し得ることが見出されている。

布又はベルトの各層のひとつは、それぞれ、布又はベルトの背面側若しくは機械側及びシート側にそれぞれ対応する、内部表面及び外部表面を有する基礎支持構造体を含んでもよく、又は有してもよい。基礎支持構造体は、構造強度及び寸法安定性を保証する、布又はベルトに関する支持体を提供する。いくつかの例において、基礎支持構造体は、形成布又は乾燥布などの、紙シートからの水を除去するための十分なボイド容量を提供してもよく、又はこの構造体は、不織製品の形成のための、工学的布として、機能してもよい。

その他の適用例において、基礎支持構造体は、表面領域を提供し、この上に、ポリマー樹脂層又は各層が適用される。斯かる層は、従来法と溶射とを組み合わせることにより、又は溶射単独若しくはその他の方法と組み合わせて、適用されてもよい。例えば、ポリマー樹脂層は、油、水、化学品及びこれに類するもの対して不透過性とする層及び各層を作成するように、従来法により、基礎支持構造体の外部表面及び／又は内部表面上に、コートされてもよく、又は含浸されてもよい。さらに、布又はベルトの適用例に応じて、初期のコーティングに直接適用されることにより、基礎支持構造体上に溶射することにより、追加層を適用してもよい。斯かる追加層は、上記のタイプのさらなる機能特性を提供するポリマー樹脂を含んでもよい。従って、例えば、疎水性領域及び親和性領域を例えば提供するように、基礎支持構造体、又は所望の位置、又はその上に異なる粒子を堆積することにより、ひとつ以上の層を適用してもよい。

基礎支持構造体は、編み、成形メッシュ、スパイラルリンク、ＭＤ及び／又はＣＤヤーンアレイ、織成材料若しくは不織材料又は上記の目的に適したその他の構造体の螺旋巻きストリップなどの織成及び／又は不織材料を含んでもよい。基礎支持構造体は、モノフィラメント、諸よりモノフィラメント、マルチフィラメント又は諸よりマルチフィラメントのヤーンを含んでもよく、単層、多層又は積層であってもよい。ヤーンは、ポリアミド及びポリエステル樹脂などの種々の合成ポリマー樹脂から、工業用布技術における当業者に公知の様式で成形されてもよく、金属であってもよい。

基礎支持構造体は、この構造体にニードリング、又はその他の交絡により、人造繊維バットをさらに含んでもよい。この繊維バットは、ポリアミド若しくはポリエステルなどのポリマー樹脂材料、又は上記の目的で一般的に使用されるその他の種々の材料の人造繊維を有してもよい。

上述したように、上記の溶射コーティング材料は、有機物又は無機物であってもよく、有機粒子又は無機粒子を含有する樹脂であってもよい。本発明の有利なひとつの実施例において、本発明のコーティング成分は、密着マトリックスを形成する、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、及び機能性無機粒子を有してもよい。

また、コーティング材料は、連続、不連続（異なる位置）又は個々の粒子であり得るコーティングをそれ自体形成する、ちょうど有機粒子であってもよい。また、コーティング材料は、その他の有機粒子、無機粒子、金属粒子又はその他の粒子の単独又はいくつかの組み合わせを含有する有機ポリマー樹脂であってもよく、ナノメートル又はそれ以上の寸法の、連続、不連続（異なる位置）又は個々の粒子であってもよい。さらに、コーティングは、ナノメートル又はそれ以上の寸法の、連続、不連続（異なる位置）又は個々の粒子であり得る無機粒子又は金属粒子自体であってもよい。

本発明のコーティングに使用される機能性無機粒子は、両性無機粒子材料を含んでもよい。斯かる両性無機粒子は、両性のシリカを基礎とした粒子、アルミナ、チタニア及びジルコニアを含んでもよく、例えば、クレイであってもよい。「クレイ」は、異なる無機粒子の混合物であってもよい；「チャイナ（Ｃｈｉｎａ）」クレイは、上記の通りの材料の特定の成分を有し、例えば、種々のその他の材料とは独立したものであってもよい。

また、無機粒子は、ナノメートルの寸法を有してもよく、この粒子は、適用例に決定付けられるようなより大きな寸法のものであってもよい。さらに理解すべきように、本発明に使用されるナノメートルの寸法の粒子は、例えば、約１ｎｍ〜コーティングの厚みを基礎とした適当な限度の、中央値又は平均径の範囲であってもよい。理解されるように、コーティングの厚みを基礎とした適当な限度は、例えば、数百μｍなど、当業者に明らかである。ひとつの例としては、約７ｎｍの平均粒子径を有する両性無機粒子である。シリカの化学における慣習として、粒子径は、一次粒子の平均径を参照するものであって、集積したもの、又は集積しないものであってもよい。機能的な無機粒子は、コロイド懸濁液又は固体の形態であってもよい。

本発明のいくつかの実施例において、コーティングの厚みは、約０．１〜１０ｍｍであってもよく、好ましくは０．２〜０．４ｍｍである。しかしながら、コーティングの厚みの実用的な上限はない。ナノメートルの粒子を有する又は有しないコーティングは、布又はベルトの上記の機能特徴を向上に関連する。

コーティングは、布若しくはベルトの種々の表面、又はこれらの一部に適用されてもよく、当業者公知の複数の溶射法のいずれかにより、布又はベルト上に層を作成してもよい。溶射法としては、フレーム溶射法、電気ワイヤーアーク溶射、プラズマ溶射、爆発ガン堆積工程、コールドスプレー工程、又は速度酸素燃料（ＨＶＯＦ）噴霧燃焼工程が挙げられる。

例として、適用例の動作中、樹脂及び機能性の有機粒子又は無機粒子を含んでもよいコーティング材料は、スプレーガンに供給され、瞬間で加熱され、高速で基板に対して推進される。コーティング粒子に伝達される動態及び／又は熱エネルギーは、基板に結合されるべきコーティング材料を生じる。

上記したように、本発明の一態様は、布又はベルトの基礎支持構造体に対してコーティングを適用するように、溶射法を使用することである。例えば、ＨＶＯＦ装置には、基板に続いて噴霧するため、ナイロン１１と０．７ｎｍのシリカの５容量％とを有するコーティング材料を供給し、又は充填してもよい。ＨＶＯＦ装置は、分離した供給ライン又は容器などから分離してコーティング材料を受容するスプレーガンを含んでもよい。また、コーティング材料は、スプレーガンに供給される前に、混合され且つ均一に分散されてもよい。燃料（ケロセン、アセチレン、プロピレン又は水素）及び酸素は、この装置に供給されてもよく、ここで、燃焼により、高圧の炎（ｆｌａｍｅ）を生成し、これは、その速度を増加するノズルに押し込まれる。噴霧されるコーティングは、相対的に密度が高いものであってもよく、許容し得る厚み及び均一性を提供する。

構造について、コーティングの結合強度；コーティングの厚み、表面粗さ、均一性、被覆率、空隙率及びその他の所望の特性を同定するようにコーティングの微細構造を分析するのに光学顕微鏡を使用してもよい。

コーティング中、噴霧されるべき構造の温度は、燃焼し且つ分解し始めるように高すぎるものとなってはならない。従って、タイ（ｔｉｅ）又はボンドコート層（ｂｏｎｄ−ｃｏａｔｌａｙｅｒ）（例えば、図２の層２８０）を供給する必要があってもよく、これは、良好な結合性及び粒子の溶融性を達成するために前もって溶融されてもよい。ボンドコート層は、コーティング前に基板の表面に、従来法により、典型的に供給されてもよい。代替例として、タイコート層（ｔｉｅ ｃｏａｔ ｌａｙｅｒ）は、基板材料よりも低い融点を有する材料を、溶射により適用されてもよい。ボンドコート層は、例えば、ポリアミド、ポリウレタン又は当業者に公知のこの目的に適したその他の種々の材料などのポリマー樹脂からなってもよい。ボンドコート層の厚みは、約０．２ｍｍであってもよく、良好に結合されたコーティングの界面を提供してもよい。コーティング法の間の燃焼を防止するその他の方法は、当業者に明らかであって、本発明の範囲内で使用を考慮する。

本発明のその他の実施例において、布又はベルトは、少なくとも２つの層を設け、これらの層のひとつは、コーティング材料を有し、このコーティングは、溶射法により適用されるものである。斯かる布又はベルトにおいて、溶射法は、上記のタイプの布又はベルトに対して機能強化を提供するのに使用されてもよい。

さらに、溶射法で布又はベルト上に形成されるコーティングは、布に関する構造的な特徴を用意するより経済的な手段を提供し、例えば、布は、大量の層を有し、及び／又は非常に薄い材料層を含有し、及び／又は異なる位置に種々の層又はコーティング、及び／又は異なる粒子を堆積する。このことは、従来のコーティング法が、適用される材料に関する時間を消費するものであってもよく、又は特定の材料の適用に導電性を付与するものでなくてもよい製紙に使用されるものなどの非常に大型の布について、真実である。

また、溶射法で形成されるコーティングは、溶射法が構造的な要件に対して長さ、幅又は厚みの特定の位置において材料を正確に堆積し得ることから、有利であり得る。さらに、溶射法は、加工され得ない材料を堆積する手段を提供可能であって、例えば、アラミドなどの狭い加工枠（ｐｒｏｃｅｓｓ ｗｉｎｄｏｗ）の材料、又は各種材料が挙げられる。以前は、例えば、ヤーンの表面上又はその周囲にアラミド膜を形成することが可能ではなかった。しかしながら、溶射により、斯かる膜を形成されてもよい。また、本発明の溶射法により形成されるコーティング又は層は、互いに通常許容可能に接着しない材料の極薄層を堆積することにより、中間接着層を最適化する特に好ましい手段であってもよい。また、溶射のその他の利点は、所望の位置にナノメートルの粒子を堆積し得ることである。

図面を参照すると、図１は、例として、製紙工業に使用されるベルト１１０の断面図を示す。斯かるベルトは、例えば、シュープレスベルトである。ベルト１１０は、織成ヤーンからなる基礎支持構造体１５０を含む。また、人造繊維バット（図示せず）を含有してもよい。基礎支持構造体１５０は、外部表面及び内部表面上に、ポリマー樹脂（例えば、ポリウレタン）で、層１６０及び１７０をそれぞれコートしてもよい。ポリマー樹脂の層１６０及び１７０は、同じもの、又は異なるものであってもよい。さらに、ポリマー樹脂の層１６０及び１７０のそれぞれは、ポリウレタンなどの特定のポリマーが、このコーティングに水が特定の程度で所望しない特性で究極的に拡散可能である場合であっても、流動体（ｆｌｕｉｄ）に対して不透過性であってもよい。例えば、樹脂層１７０は、ベルトが動作中シューに摺動する場合、潤滑油がベルトの構造に浸透するのを阻止するように、油に対して不透過性であってもよい。さらに、樹脂層１６０は、図１Ａに示すように、織成された基礎支持構造体の種々の部分に曝露することなく、溝１８０、めくら穴（ｂｌｉｎｄ−ｄｒｉｌｌｅｄ ｈｏｌｅ）又はその他の空洞若しくはボイドが外部表面上に形成可能なように、所望の厚みを有してもよい。これらの特徴は、プレスニップにおいて紙ウェブから圧縮される水の一時的な貯蔵性を提供する。ポリマー樹脂層１６０及び１７０は、従来のコーティング法により、基礎支持構造体１５０に典型的に適用される。

また、有機、無機若しくは金属粒子１２２を伴った若しくは伴っていない又はこれらの組み合わせ、又はそれ自体の粒子の熱可塑性樹脂１２１を含み得るコーティング１２０は、溶射法などの方法によって、層１６０に適用される。ここで、無機粒子１２２は、上記のナノメートルの寸法又はこれ以上の粒子であってもよく、コーティング１２０は、上記の目的に適した適当な厚みを有してもよい。コーティング１２０は、流動体に対して不透過、又は実質的に不透過であってもよく、ベルトに上述の種々の機能特徴を付与してもよい。

図２は、織成された基礎支持構造体２５０と、図１の層１６０及び１７０と同様であり得る、ポリマー樹脂層２６０及び２７０とからなるベルト２１０の断面図を示す。また、ベルト２１０は、ポリマー樹脂層２６０に適用されたポリマー樹脂層２８０を含んでもよい。ポリマー樹脂層２８０は、ボンドコート層を提供してもよく、約０．２ｍｍの厚みを有してもよい。例えば、ポリマー樹脂層２８０は、コーティング２２０に良好な結合性を達成するように、前もって溶融されてもよい。

コーティング２２０は、図１について言及したのと同様の様式で、層２８０に適用されてもよい。コーティング１２０のようにコーティング２２０は、ナノメートル又はそれ以上の寸法の粒子２２２を有する又は有さない熱可塑性樹脂２２１を含んでもよい。コーティング２２０は、流動体に対して、不透過、又は実質的に不透過であってもよい。

図３を参照すると、織成された基礎支持構造体３５０と、図１の層１６０と同様であってもよいポリマー樹脂層３６０とからなるベルト３１０の断面図を示す。コーティング３２０は、図１について述べたのと同様の様式で、層３６０に適用されてもよい。コーティング３２０は、コーティング１２０と同様であってもよく、ナノメートル又はそれ以上の寸法の粒子３２２を有する又は有さない熱可塑性樹脂３２１で形成されてもよい。コーティング３２０は、例えば約０．３ｍｍなどの適当な厚みを有してもよい。コーティング３２０は、同様に、流動体に対して、不透過、又は実質的に不透過であってもよい。この図において、布の背面側又は摩耗側上のコーティング又は層３７０は、向上した擦り切れ耐性又は摩耗耐性などの所望の機能特徴を付与するように、基礎支持構造体３５０上に直接溶射により、適用され得るものである。

図４は、本発明のさらなる態様を示す。図４において、布１０５を示しており、いくつかの例において、図１に示すように、基礎支持構造体として使用されるものである。この布は、ヤーン１０５を含み、この上に、コーティング１２０が直接適用されている。この例において、コーティング１２０は、この構造体の個々のヤーン１０５上に鞘を生成するように、適用される。また、図５に示すように、コーティング１２０は、ヤーン１０５が交差する場所におけるナックル又は交差１０６をこのコーティングが完全に交差するように、このヤーンをコートすべく適用されてもよい。さらなる実施例において、図６に示すように、布１５０の上部表面のヤーン又は背面側の表面のヤーンは、コーティング１２０で選択的にコートされてもよい。当然のことながら、斯かる実施例は、布の所望する特徴及び意図する使用に応じて、コーティングを適用した後に、流動体に対して透過性を保持してもよい。さらに、このコーティングは、上述の通り、有機又は無機の粒子１２２を含んでもよく、例えば、ヤーンの親水性若しくは疎水性、又は上記の種々の機能特徴のいずれか、又はその他のものを改変するのに使用されてもよい。

本発明について、布又はベルトの外部表面上に、コーティングを適用するように、又はコーティング工程によって層を形成するように述べてきたが、本発明は、これに限定されるものではない。また、本発明は、多層又は積層体において、ベルトの内部内の層状の層（例えば、ストレスが集中する強化層）として、ナノメートルの寸法の粒子を有する又は有しないコーティングを提供することも含む。

本発明の特定の実施例及びその改変について、詳細に開示し述べてきたが、理解されるべきように、本発明は、これらの特定の実施例及び改変に限定されるものではなく、その他の改変又は変法は、本発明の精神、及び添付した特許請求の範囲によって定義される本発明の範囲から逸脱することなく、当業者によって達成され得るものである。

１０５ ヤーン
１０６ ナックル
１１０ ベルト
１２０ コーティング
１２１ 熱可塑性樹脂
１２２ 粒子
１５０ 基礎支持構造体
１６０ 層
１７０ 層
１８０ 溝
２１０ ベルト
２２０ コーティング
２２１ 熱可塑性樹脂
２２２ 粒子
２５０ 基礎支持構造体
２６０ 層
２７０ 層
２８０ 層
３１０ ベルト
３２０ コーティング
３２１ 熱可塑性樹脂
３２２ 粒子
３５０ 基礎支持構造体
３６０ 層
３７０ 層

Claims (31)

1. 基礎支持構造体と；
   所望の機能又は特徴を達成するように、前記基礎支持構造体上に直接又は間接に設けられた少なくとも１つの連続的なコーティング又は層と；
   を有する工業的な布又はベルトであって、
   前記コーティング又は層は、非熱的なスプレープロセスによってコーティング又は層を適用した場合に比較して、布又はベルトの機械的性質及び物理的特性が強化されるように、溶射法により適用され、及び、前記コーティング又は層は、熱可塑性樹脂及び／又は熱硬化性樹脂を備え、
   前記基礎構造体を構成する個々のヤーンに対して、前記溶射法によってコーティング又は層が直接適用されていることを特徴とする工業的な布又はベルト。
2. 前記溶射法は、フレーム溶射法、電気ワイヤーアーク溶射法、プラズマ溶射法、爆発ガン堆積法、又は高速度酸素燃料噴霧燃焼法であることを特徴とする請求項１に記載の布又はベルト。
3. 前記コーティング又は層は、集積していないナノメートルの寸法の、機能性を有する有機、無機若しくは金属粒子又はこれらの組み合わせをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の布又はベルト。
4. 前記粒子は、前記コーティング又は層の全体に均一に分散されていることを特徴とする請求項３に記載の布又はベルト。
5. 前記コーティング又は層は、油に対して、不透過であることを特徴とする請求項１に記載の布又はベルト。
6. 前記コーティング又は層は、０．１〜１０ｍｍの範囲の厚みを有することを特徴とする請求項１に記載の布又はベルト。
7. 前記コーティング又は層は、０．２〜０．４ｍｍの範囲の厚みを有することを特徴とする請求項６に記載の布又はベルト。
8. 前記粒子は、シリカを基礎とした粒子、アルミナ、チタニア、ジルコニア、クレイ若しくは金属の単独又はこれらの組み合わせを含むことを特徴とする請求項３又は４のいずれか１項に記載の布又はベルト。
9. 前記粒子は、７ｎｍの粒子径を有することを特徴とする請求項８に記載の布又はベルト。
10. 前記基礎支持構造体の第１側に適用されたコーティング又は層、前記基礎支持構造体の第２側に適用されたコーティング又は層、又は前記の両方の側に適用されたコーティング又は層をさらに有し、
    該コーティング又は層は、非熱的なスプレー法若しくは溶射法又はこれらの組み合わせにより適用されたことを特徴とする請求項１に記載の布又はベルト。
11. 前記コーティング又は層のひとつは、非熱的なスプレー法又は溶射法により適用されたボンドコート層であることを特徴とする請求項１０に記載の布又はベルト。
12. 前記コーティング又は層は、熱可塑性材料及び／又は熱硬化性材料を有することを特徴とする請求項１０に記載の布又はベルト。
13. 前記基礎支持構造体は、ヤーンを有し、
    該ヤーンは、該ヤーン上に鞘を形成するように、該ヤーンに適用されたコーティング又は層を有することを特徴とする請求項１に記載の布又はベルト。
14. 前記コーティング又は層は、連続的なコーティング又は層を形成する、有機粒子、無機粒子若しくは金属粒子又はこれらの組み合わせを含むことを特徴とする請求項１３に記載の布又はベルト。
15. 前記コーティング又は層は、下記の機能特徴：
    摩耗耐性；
    熱耐性；
    酸化耐性；
    化学耐性；
    水分バリア；
    熱伝導性；
    導電性；
    疎水性と親水性とのバランス；
    特定の工程に所望の摩耗係数を促進若しくは低減すること；又は
    当該布上に微細なトポロジーを作成すること；
    のひとつ以上を付与することを特徴とする請求項１に記載の布又はベルト。
16. 基礎支持構造体を設けるステップと；
    特定の機能又は特徴を達成するように、溶射法により、前記基礎支持構造体上に直接又は間接に少なくともひとつの連続的なコーティング又は層を適用するステップと；
    を有し、
    前記コーティング又は層は、熱可塑性樹脂及び／又は熱硬化性樹脂と、ナノメートルの寸法の機能性を有する有機、無機若しくは金属粒子とを有し、前記粒子は、前記コーティング又は層の全体に均一に分散されており、
    前記基礎構造体を構成する個々のヤーンに対して、前記溶射法によってコーティング又は層が直接適用されていることを特徴とする工業的な布又はベルトの形成方法。
17. 前記溶射法は、フレーム溶射法、電気ワイヤーアーク溶射法、プラズマ溶射法、爆発ガン堆積法、又は高速度酸素燃料噴霧燃焼法であることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
18. 前記コーティング又は層は、油に対して、不透過であることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
19. 前記コーティング又は層は、０．１〜１０ｍｍの範囲の厚みを有することを特徴とする請求項１６に記載の方法。
20. 前記コーティング又は層は、０．２〜０．４ｍｍの範囲の厚みを有することを特徴とする請求項１９に記載の方法。
21. 前記粒子は、シリカを基礎とした粒子、アルミナ、チタニア、ジルコニア、クレイ若しくは金属の単独又はこれらの組み合わせを含むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
22. 前記粒子は、７ｎｍの粒子径を有することを特徴とする請求項２１に記載の方法。
23. 前記基礎支持構造体の第１側に適用されたコーティング又は層、前記基礎支持構造体の第２側に適用されたコーティング又は層、又は前記の両方の側に適用されたコーティング又は層をさらに有し、
    該コーティング又は層は、非熱的なスプレー法若しくは溶射法又はこれらの組み合わせにより適用されたことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
24. 前記コーティング又は層のひとつは、非熱的なスプレー法又は溶射法により適用されたボンドコート層であることを特徴とする請求項２３に記載の方法。
25. 前記コーティング又は層は、熱可塑性材料及び／又は熱硬化性材料から形成されることを特徴とする請求項２３に記載の方法。
26. コーティング又は層を適用する前に、該コーティング又は層の材料を、前記粒子と攪拌するステップをさらに有することを特徴とする請求項１６に記載の方法。
27. 前記コーティング又は層は、前記基礎支持構造体を構成するヤーン上に鞘を形成することを特徴とする請求項１６に記載の方法。
28. 前記コーティング又は層は、連続的なコーティング又は層を形成する、ナノメートルの寸法の有機粒子、無機粒子若しくは金属粒子又はこれらの組み合わせを含むことを特徴とする請求項２７に記載の方法。
29. 前記コーティング又は層は、下記の機能特徴：
    摩耗耐性；
    熱耐性；
    酸化耐性；
    化学耐性；
    水分バリア；
    熱伝導性；
    導電性；
    疎水性と親水性とのバランス；
    特定の工程に所望の摩耗係数を促進若しくは低減すること；又は
    当該布上に微細なトポロジーを作成すること；
    のひとつ以上を付与することを特徴とする請求項１６に記載の方法。
30. 基礎支持構造体と；
    所望の機能又は特徴を達成するように、前記基礎支持構造体上に直接又は間接に設けられた少なくとも１つのコーティング又は層と；
    を有する工業的な布又はベルトであって、
    前記コーティング又は層は、溶射法により適用され、及び、前記コーティング又は層は、熱可塑性樹脂及び／又は熱硬化性樹脂を備え、
    前記コーティング又は層は、連続的となることが可能なコーティング又は層を形成するナノメートルの寸法の、機能性を有する有機、無機若しくは金属粒子又はこれらの組み合わせをさらに含み、
    前記基礎構造体を構成する個々のヤーンに対して、前記溶射法によってコーティング又は層が直接適用されていることを特徴とする工業的な布又はベルト。
31. 基礎支持構造体と；
    所望の機能又は特徴を達成するように、前記基礎支持構造体上に直接又は間接に設けられた少なくとも１つの連続的なコーティング又は層と；
    を有する工業的な布又はベルトであって、
    前記コーティング又は層は、溶射法により適用され、及び、前記コーティング又は層は、熱可塑性樹脂及び／又は熱硬化性樹脂を備え、
    前記コーティング又は層は、機能性を有する有機、無機若しくは金属粒子又はこれらの組み合わせをさらに含み、該粒子は集積しておらずナノメートルの寸法の粒子を含み、
    前記粒子は、前記コーティング又は層の全体に均一に分散されており、連続的なコーティング又は層を形成し、
    前記基礎構造体を構成する個々のヤーンに対して、前記溶射法によってコーティング又は層が直接適用されていることを特徴とする工業的な布又はベルト。

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