KR101216554B1 - 슈 프레스용 벨트 - Google Patents

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KR101216554B1
KR101216554B1 KR1020060047046A KR20060047046A KR101216554B1 KR 101216554 B1 KR101216554 B1 KR 101216554B1 KR 1020060047046 A KR1020060047046 A KR 1020060047046A KR 20060047046 A KR20060047046 A KR 20060047046A KR 101216554 B1 KR101216554 B1 KR 101216554B1
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히로유키 다카무라
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이치가와 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 과제는 배수 홈을 갖는 초지기(抄紙機)의 슈 프레스용 벨트에서, 배수 홈의 측벽으로부터의 균열을 방지하고, 장기간 사용 가능한 벨트를 제공하는 것을 과제로 한다.
배수 홈의 측벽의 표면 상태를 미세한 요철(凹凸)을 갖는 오돌토돌한 상태, 바람직하게는 배수 홈의 측벽 중, 홈 정상부와 홈 저부의 거리(깊이)의 적어도 위쪽 2/3 부분의 평균 표면 조도가 10~50㎛의 범위로 한다.
이와 같은 조도를 갖는 배수 홈은 슈 프레스용 벨트를 감은 롤과 접촉하는 위치에 회전 블레이드를 설치하고, 롤과 회전 블레이드를 동시에 회전하여, 벨트 폭 방향으로 홈 절단 가공 장치를 이동시켜 상기 벨트에 배수 홈을 형성시키는 방법에서, 롤 위의 벨트의 주행 속도를 2~20m/min, 바람직하게는 5~15m/min, 회전 블레이드의 회전 수를 1000~8000rpm, 바람직하게는 3000~6000rpm으로 함으로써 제작할 수 있다.
배수 홈, 초지기, 요철, 조도, 균열

Description

슈 프레스용 벨트{BELT FOR SHOE PRESS}
도 1은 초지기(抄紙機)의 프레스부의 개략도.
도 2는 벨트의 단면도.
도 3은 홈 절단 가공 장치.
도 4는 내크랙(耐crack)성 시험 장치.
도 5는 본 발명의 제 1 실시예의 벨트 배수 홈의 표면 현미경 사진.
도 6은 제 1 비교예의 벨트 배수 홈의 표면 현미경 사진.
도 7은 제 2 비교예의 벨트 배수 홈의 표면 현미경 사진.
도 8은 본 발명의 제 2 실시예의 벨트 배수 홈의 표면 현미경 사진.
도 9는 제 3 비교예의 벨트 배수 홈의 표면 현미경 사진.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
PR : 프레스 롤 PS : 프레스 슈(press shoe)
BS : 벨트 PF : 주행 펠트
WW : 습지(濕紙)
11 : 기포(base cloth) 12 : 주행 방향사(方向絲)
13 : 폭 방향사 14 : 폴리우레탄 수지층
15 : 펠트측 표면 16 : 배수 홈
17 : 홈 저부 21 : 롤
22 : 벨트 23 : 회전 블레이드
31 : 시험편 (試驗片) 32 : 클램프 핸드(clamp hand)
33 : 회전 롤 34 : 프레스 슈
본 발명은 초지기(抄紙機)의 프레스부에서, 습지(濕紙)를 탈수하기 위해, 프레스 슈 측으로부터 프레스 롤을 가압하여 회전시키는 슈 프레스용 벨트에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 그 표면에 설치한 배수 홈의 표면 상태를 특정한 상태로 하는 슈 프레스용 벨트에 관한 것이다.
제지에서의 초지 공정에서는 초지 기계의 프레스 롤과 프레스 슈 사이를 주행하는 펠트(felt)와, 그 위에 탑재 배치되는 습지를 초지기의 슈 프레스 기구에 의해 가압함으로써, 습지의 수분을 펠트에 이행시켜 습지의 수분을 짜낸다.
슈 프레스 기구는, 초지기의 프레스 롤과 프레스 슈 사이에 가압 벨트가 주행할 때에, 프레스 슈 측으로부터 가압되어, 프레스 롤의 회전과 연동하여 주행하는 것으로서, 제지 기계의 프레스 장치에 널리 사용되고 있다.
가압 벨트, 즉 슈 프레스 벨트는 통상 기포(base cloth)의 양면에 폴리우레탄 수지층이 형성된 구조로 이루어지고, 프레스부에서 짜낸 수분의 흡수를 가능하게 하기 위해, 벨트에는 보통 펠트측 표면에 배수 홈이 설치된다. 초지기의 프레 스부에서 짜낸 물을 효율적으로 배수하는 것은 중요하며, 따라서 슈 프레스용 벨트의 펠트측 표면에 다수의 홈을 연장 설치하는 것이 유효한 수단이라고 생각된다.
그러나, 벨트는 초지기의 프레스부, 특히 슈 프레스에서 강한 압력을 받기 때문에, 벨트의 습지면이 마모되거나 배수 홈의 설치에 의한 벨트 홈의 변형을 동반한다. 특히, 홈 부분에서 균열이 발생한다는 문제가 발생하고 있다. 그래서, 이 홈의 형상은 짜낸 물을 효율적으로 배수하는데 적합한 구조인 동시에, 홈의 변형이나 균열의 발생 등을 최소한으로 억제하는 것이어야 한다.
특히, 홈의 변형을 억제하고, 홈 저부에서의 균열을 방지하는 방법으로서, 홈의 형상을 개량하는 방법이 다수 시도되어 왔다. 예를 들어, 홈 저부를 만곡(彎曲)으로 하고, 측벽을 5도에서 15도의 발산각을 갖는 것(특허문헌 1), 위로 감에 따라 넓어지는 홈 형상인 것(특허문헌 2, 특허문헌 4), 홈을 설치한 벨트의 두정면(頭頂面)을 오목한 곡면으로 한 것(특허문헌 3), 홈의 측벽이 외측으로 향하여 만곡된 것(특허문헌 5), 측벽이 개구 영역에 경사면(傾斜面)을 갖고, 또는 소정의 곡선에 대응하여 연장되는 구형(球形) 부분을 갖고 있는 것(특허문헌 6) 등이 있다.
[특허문헌 1] 일본국 공개특표평10-510594호 공보
[특허문헌 2] 일본국 공고실용신안평1-36960호 공보
[특허문헌 3] 일본국 공개특허소64-61591호 공보
[특허문헌 4] 일본국 공개실용신안소61-7598호 공보
[특허문헌 5] 일본국 공개특허2001-98484호 공보
[특허문헌 6] 일본국 공개특허평11-335992호 공보
그러나, 지금까지 홈의 변형을 억제하고 균열의 발생을 개선하는 대책으로서는 주로 홈 저부로부터의 균열의 발생에 주목하였으며, 따라서 홈의 형상을 개량하는 방법에 의한 것이 대부분이었다.
그러나, 홈의 형상을 개량함으로써 홈 저부로부터의 균열을 없애도, 균열 문제는 완전하게 해결되지 않고, 벨트 표면으로부터 압력을 받음으로써, 홈의 측벽으로부터도 균열이 발생하는 것을 알 수 있고, 또한 측벽으로부터의 균열의 발생은 홈 형상의 개량만에 의해서는 해결할 수 없다는 것을 알 수 있었다.
본 발명자는 벨트 표면에 설치한 홈의 측벽으로부터의 균열에 대해서 검토한 결과, 균열의 발생은 측벽의 표면 상태에 따라 크게 영향을 받는 것을 발견하고, 표면 상태가 미세한 요철(凹凸)을 갖는 오돌토돌한 상태(이하, 오돌토돌한 상태라고 함)를 나타내도록, 어떤 일정한 범위의 조도를 갖게 함으로써, 균열의 발생이 억제되는 것을 발견하여, 본 발명에 도달했다.
즉, 본 발명은 벨트의 이동 방향으로 설치된 배수 홈을 갖는 초지기의 슈 프레스용 벨트에 있어서, 배수 홈의 측벽의 표면이 미세한 요철을 갖는 오돌토돌한 상태인 것을 특징으로 하는 슈 프레스용 벨트이다.
이와 같은 오돌토돌한 상태의 표면은 적당한 조도를 갖는 것이며, 본 발명에서는 배수 홈의 측벽 중, 홈 정상부와 홈 저부의 거리(깊이)의 적어도 위쪽 2/3 부분의 평균 표면 조도가 10~50㎛의 범위인 것이 바람직하다.
표면이 이와 같은 조도를 갖는 배수 홈은 슈 프레스용 벨트를 감은 롤과 접촉하는 위치에 회전 블레이드를 설치하고, 롤과 회전 블레이드를 동시에 회전시키며, 벨트의 폭 방향으로 홈 절단 가공 장치를 이동시켜 상기 벨트에 배수 홈을 형성시키는 방법에 있어서, 롤 위의 벨트의 주행 속도를 2~20m/min, 바람직하게는 5~15m/min, 회전 블레이드의 회전수를 1000~8000rpm, 바람직하게는 3000~6000rpm으로 함으로써 제작할 수 있다.
도 1은 초지기 프레스부의 개략도이며, 도 1에서 프레스 롤(PR)과 프레스 슈(PS) 사이를 벨트(BS)가 회전 주행한다. 벨트(BS) 위에 습지(WW)를 사이에 삽입한 주행 펠트(PF)가, 프레스 롤(PR)과 프레스 슈(PS)의 간극을 통과하여 가압되면서, 그 때문에 습지 중의 수분이 짜내져서, 펠트에 흡수된다.
벨트의 단면도를 도 2에 나타낸다.
벨트(1)는 기포(base cloth)(11)의 양면에 폴리우레탄 수지층(14)이 형성되어 있다. 기포(11)는 벨트의 주행 방향사(12)와 벨트의 폭 방향사(13)로 이루어진다.
벨트의 펠트측 표면(15)에는 배수 홈(16)이 벨트의 회전 방향으로 다수 설치되어, 습지(WW)가 압착 간극을 통과할 때에 짜내지는 수분을 배출하는데 도움을 준다.
벨트 표면에 배수 홈을 설치하기 위해서는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 롤에 감은 벨트에, 홈 절단용 회전 블레이드를 닿게 하고, 롤과 회전 블레이드를 회전시켜, 회전 블레이드에 의해 잘라내어진 부분이 배수 홈으로 된다. 또한, 롤과 회전 블레이드를 갖는 홈 절단 가공 장치는 연동되어 있으며, 벨트의 폭 방향으로 홈 절단 가공 장치를 이동시켜 상기 벨트에 배수 홈을 형성한다.
회전 블레이드에 의해 절취되어 형성된 배수 홈의 측벽의 표면 상태는 홈 절단 가공 조건에 의해 매우 달라, 매우 평활한 상태(미세한 핀 홀 등의 상처가 있으면, 응력 집중을 받아 용이하게 균열이 발생하는 상태), 측벽에 상처를 입은 상태, 규칙적인 단층 상태, 오돌토돌한 상태 등, 여러가지 외관을 나타낸다. 이들 중, 오돌토돌한 상태 이외는 핀 홀이나 상처, 단층 부분에서, 초지기의 프레스부, 특히 슈 프레스에서 강한 압력을 받았을 때에 용이하게 균열이 발생하는 것을 알 수 있었다.
본 발명에서는 벨트의 배수 홈의 표면 상태를, 도 5의 현미경 사진으로 나타낸 바와 같이, 오돌토돌한 상태로 한 것으로서, 이것에 의해 응력이 분산되어, 균열의 발생이 방지된다고 생각할 수 있다. 구체적으로는 이것을 표면 조도로 나타내면, 배수 홈의 측벽 중, 홈 정상부(15)와 홈 저부(17)의 거리(깊이)의 적어도 위쪽 2/3 부분의 평균 표면 조도가 10~50㎛의 범위인 슈 프레스용 벨트이다.
여기서 표면 조도는 3차원 조도 측정기에 의해 측정한 것으로서, 측정법은 이하와 같다.
(1) 작은 샘플 조각을 측정기에 셋팅한다.
(2) 조도계 센서를 작은 샘플 조각의 홈 절단 가공 방향으로 이동시켜, 그 때의 조도(Rz)의 수치를 측정한다.
(3) 조도계 센서의 이동 거리는 10㎜, 이동 속도는 0.6㎜/초로 한다.
표면 조도는 측벽 중의 위치에 따라 다르지만, 균열 방지를 위해서는, 벨트 홈 단면에서 습지면에 가까운 부분의 측벽 표면을, 균열이 발생하기 어려운 오돌토돌한 상태로 하는 것이 중요하며, 본 발명에서는 배수 홈의 측벽 중, 홈 정상부와 홈 저부의 거리(깊이)의 적어도 위쪽 2/3 부분의 표면 조도를 10～50㎛의 범위로 하였다.
이와 같은 표면 상태의 형성은 회전 블레이드에 의해 벨트의 홈 절단 가공시의 가공 조건, 예를 들어 회전 블레이드의 회전 방향, 롤러의 회전에 의한 벨트의 주행 속도, 회전 블레이드의 회전 속도 등을 선택, 조정함으로써 행할 수 있다.
본 발명의 균열 발생이 적은 배수 홈을 설치하기 위해서는, 회전 블레이드의 회전수가 1000～8000rpm, 바람직하게는 3000～6000rpm, 롤러 회전에 의한 벨트의 포속(布速)이 2～20m/min, 바람직하게는 5～15m/min의 조건으로 행하는 것은 바람직하다.
홈 절단 가공에서는 롤러와 회전 블레이드의 쌍방을 각각 회전시킨다. 롤러와 회전 블레이드의 회전 방향은 양자의 접점에서의 이동 방향이 역방향인 대향 방향, 또는 동일 방향인 순방향 중 어느 방법에 의해서도 행할 수 있지만, 본 발명에 따른 표면 조도의 배수 홈을 형성시키기 위해서는, 순방향으로 회전시키면서 가공하는 것이 더욱 바람직하다.
또한, 벨트의 폭 방향으로 홈 절단 가공 장치를 이동시켜 상기 벨트에 배수 홈을 형성할 때, 상기 벨트의 홈 절단 가공면에 물을 산포(散布)하여 수냉(水冷)하면서 형성하면, 표면에 오돌토돌한 상태의 배수 홈이 생기기 쉽기 때문에, 더욱 바 람직하다.
회전 블레이드로서는 빗살 형상 블레이드(19 빗살/6.1 ㎝, 3.18㎜폭/빗살, 깊이 1.5㎜의 블레이드가 등간격으로 설치된 재질 SKH-55의 빗살 형상 블레이드), 칩 소(chip saw)(외경 Φ250, 블레이드 두께 1㎜, 블레이드 수 60 매의 재질 SKH-51의 칩 소), 메탈 소(metal saw)(외경 Φ250, 블레이드 두께 1㎜, 블레이드 수 60 매의 재질 SKH-51의 메탈 소) 등, 각종 장치를 사용할 수 있지만, 특히 빗살 형상 블레이드가 적당하다.
홈의 형상은 임의적이지만, 홈 저부로부터의 균열 발생을 방지하기 위해서는 지금까지 제안된 특허문헌 1 내지 6에 기재된 형상으로 함으로써, 배수 홈의 각 부분으로부터의 균열이 방지되기 때문에, 더욱 바람직하다.
배수 홈이 설치되는 벨트 표면의 재질로서는 초지용 벨트로 통상 이용되는 폴리우레탄 엘라스토머가 최적이지만, 홈 절단 가공에 의해 배수 홈의 측벽을 본 발명에 따른 표면 조도로 하기 위해서는 경도(硬度)가 JIS-A로 90°～98°인 것이 바람직하다.
[제 1 실시예, 제 1, 2 비교예]
회전 블레이드로서 빗살 형상 블레이드(19 빗살/6.1 ㎝, 3.18 폭/빗살, 깊이 1.5㎜인 블레이드가 등간격으로 설치된 재질 SKH-55의 빗살 형상 블레이드)를 이용하여, 두께 5㎜의 슈 프레스용 벨트를 직경 1m의 롤에 감고, 롤과 회전 블레이드를 하기 표 1의 조건으로 각각 회전시켜 홈 절단 가공하여, 홈 폭 1㎜, 홈 깊이 1.2㎜의 배수 홈을 형성하였다.
상기 조건의 홈 절단 가공에 의해 형성된 배수 홈의 홈 형상, 홈 저부의 표면 상태, 홈 측벽의 표면 상태의 현미경 사진을 각각 도 5, 도 6 및 도 7에 나타낸다. 또한, 홈의 측벽 위쪽 2/3 부분의 평균 표면 조도를 3차원 조도 측정기(도쿄 세이미츠(Tokyo Seimitsu)사제)에 의해 측정하였다.
또한, 형성된 배수 홈으로부터의 균열 발생 테스트를, 도 4에 나타낸 장치를 이용하여 하기 방법에 따라 실시하였다.
시험편(31)은 양단(兩端)이 클램프 핸드(32, 32) 사이에 삽입 지지되고, 클램프 핸드(32, 32)가 연동하여 좌우 방향으로 왕복 이동 가능하게 구성되어 있다. 시험편(31)에 인가되는 장력은 3㎏/㎝, 왕복 속도는 40㎝/초이다.
또한, 시험편(31)은 회전 롤(33)과 프레스 슈(34) 사이에 삽입되고, 프레스 슈를 회전 롤 방향으로 이동시킴으로써, 36㎏/㎠로 가압된다.
이 장치에 의해, 시험편에 왕복 운동을 반복하여, 시험편(31)의 회전 롤 측의 면에 크랙이 생길 때까지의 왕복 횟수를 측정하였다.
도 5 내지 도 7로부터 명백한 바와 같이, 제 1 실시예의 것은 홈의 측벽이 오돌토돌한 모양으로 되어 있는 것에 비하여, 블레이드의 회전 속도와 포속을 작게 한 제 1 비교예 및 제 2 비교예의 것은 매우 평활한 면이지만, 미세한 상처나 단층부가 나타난다. 이들의 결과를 표 1에 나타낸다.
[표 1]
제 1 실시예(도 5) 제 1 비교예(도 6) 제 2 비교예(도 7)
벨트와 블레이드의 회전 방향 순방향 회전 순방향 회전 순방향 회전
블레이드의 회전 속도 5000rpm 1000rpm 2000rpm
포속 5m/min 3m/min 3m/min
냉각 방법 수냉(12L/min) 수냉(12L/min) 수냉(12L/min)
홈 벽의 표면 외관 오돌토돌한 상태 매우 평활한 면이며 미세한 상처, 핀 홀을 포함한다 매우 평활한 면과 규칙적인 단층을 포함한다
홈 벽의 표면 조도 30㎛ 5㎛ 평활한 면에서 10㎛, 단층 부분에서 100㎛
홈 벽의 균열의 발생
테스트 결과		 20만 회에서도 홈 벽으로부터의 발생은 인지되지 않는다 10만 회에서 상처 부분으로부터 균열이 발생하였다 5만 회에서 단층 부분으로부터 균열이 발생하였다
[제 2 실시예, 제 3 실시예]
회전 블레이드로서 칩 소(외경 φ250, 블레이드 두께 1㎜, 블레이드 수 60 매의 재질 SKH-51)를 이용하여, 제 1 실시예와 동일한 초지용 펠트를 롤에 감고, 롤과 회전 블레이드를 표 2의 조건으로 각각 회전시켜 홈 절단 가공하여, 폭 1㎜, 깊이 1.2㎜의 배수 홈을 형성하였다. 이 배수 홈의 현미경 사진을 도 8 및 도 9에 나타낸다. 이 배수 홈의 측벽도 오돌토돌한 모양으로 되어 있다. 또한 표면 조도를 측정한 결과, 표 2와 같았다.
[표 2]
제 2 실시예(도 8) 제 3 비교예(도 9)
벨트와 칩 소의 회전 방향 대향 회전 대향 회전
블레이드의 회전 속도 3000rpm 3000rpm
포속 15m/min 15m/min
냉각 방법 수냉(12L/min) 공냉(12L/min)
홈 벽의 표면 외관 오돌토돌한 상태 불규칙한 거친 면
홈 벽의 표면 조도 45㎛ 100㎛ 이상
홈 벽의 균열의 발생
테스트 결과		 20만 회에서도 홈 벽으로부터의 발생은 인지되지 않는다 10만 회에서 홈 벽으로부터 균열이 발생하였다
(균열의 발생 테스트 결과)
표 1, 2의 결과로부터 명백한 바와 같이, 본 발명과 같은 오돌토돌한 상태의 홈 벽에서는 20만 회의 균열의 발생 테스트에서도 홈 벽에는 균열이 발생하지 않았다. 한편, 매우 평활한 면으로서 미세한 상처나 핀 홀, 또는 단층을 포함하는 홈 벽에서는 균열이 용이하게 발생했다. 또한, 오돌토돌한 상태가 아닌, 불규칙한 거친 면(대부분의 경우, 1OO㎛이상의 표면 조도를 갖는다)에서도 균열의 발생이 빨랐다.
본 발명에서는 배수 홈의 표면을 오돌토돌한 상태, 바람직하게는 측벽 중, 홈 정상부와 홈 저부의 거리(깊이)의 적어도 위쪽 2/3 부분의 표면 조도(Rz)를 10～50㎛ 범위의 거친 표면으로 함으로써, 홈의 측벽으로부터의 균열을 방지할 수 있어, 종래 주로 홈 저부로부터의 균열 발생 방지 대책이 실행되었던 초지용 벨트의 내구성이 더욱 개량되고, 벨트의 수명 증대가 가능해진다. 이것에 의해, 벨트의 교체 빈도가 적어지고, 그 결과 초지기의 가동률을 높이는 것이 가능해진다.
또한, 이와 같은 표면 상태를 갖는 배수 홈의 형성은 홈 절단 가공시의 롤러와 회전 블레이드의 회전수를 조절함으로써, 간단하게 행할 수 있다.
배수 홈의 표면을 상기와 같은 조도의 것으로 함으로써, 홈의 측벽으로부터의 균열을 방지할 수 있어, 벨트의 장시간의 사용이 가능해진다.
또한, 이와 같은 배수 홈의 표면 상태를 갖는 배수 홈은 홈 절단 가공시의 롤과 회전 블레이드의 회전수를 조절함으로써, 용이하게 형성할 수 있다.

Claims (5)

  1. 벨트의 이동 방향으로 설치된 배수 홈을 갖는 초지기(抄紙機)의 슈 프레스용 벨트에 있어서,
    배수 홈의 측벽의 표면이 미세한 요철(凹凸)을 갖는 오돌토돌한 상태인 것을 특징으로 하는 슈 프레스용 벨트.
  2. 제 1 항에 있어서,
    배수 홈의 측벽 중, 홈 정상부와 홈 저부의 거리(깊이)의 적어도 위쪽 2/3 부분의 평균 표면 조도(粗度)가 10~50㎛의 범위인 것을 특징으로 하는 슈 프레스용 벨트.
  3. 슈 프레스용 벨트를 감은 롤과 접촉하는 위치에 회전 블레이드를 설치하고, 롤과 회전 블레이드를 동시에 회전시키며, 벨트의 폭 방향으로 홈 절단 가공 장치를 이동시켜 상기 벨트에 배수 홈을 형성시키는 방법으로서,
    롤 위의 벨트의 주행 속도를 2~20m/min, 회전 블레이드의 회전수를 1000~8000rpm으로 하는 것을 특징으로 하는 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 배수 홈을 갖는 슈 프레스용 벨트의 제작 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    롤의 회전 방향과 회전 블레이드의 회전 방향이 양자의 접점에서의 이동 방향과 동일한 방향인 순방향으로 행해지는 것을 특징으로 하는 배수 홈을 갖는 슈 프레스용 벨트의 제작 방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    벨트의 홈 절단 가공면을 물 산포(散布)에 의해 수냉(水冷)하는 것을 특징으로 하는 슈 프레스용 벨트의 제작 방법.
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