(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレスロールと、前記プレスロールに対向するベルトと、前記ベルトの内側に位置して前記ベルトを前記プレスロール側に押し付ける加圧シューとを備え、前記ベルトと前記プレスロールとの間に材料ウエブを通して前記材料ウエブをプレスする製紙用プレス装置に使用されるシュープレス用ベルトであって、
エンドレスの補強基材中に弾性材料が含浸された補強層と、前記補強層の外周面側に位置し、前記補強基材中に含浸された弾性材料と一体化した第１弾性材料層と、前記補強基材層の内周面側に位置し、前記補強基材中に含浸された弾性材料と一体化した第２弾性材料層とからなり、
前記第１弾性材料層の外周面領域に、ベルトの走行方向に沿って多数の排水溝が形成されており、
前記加圧シューの軸方向の端部近傍領域もしくは前記プレスロールの軸方向の端部近傍領域のうち少なくともいずれか一方を含む軸方向端部近傍領域における排水溝の底が、前記軸方向端部近傍領域以外の領域にある排水溝の底よりも、前記補強層側に突出している、
シュープレス用ベルト。
【請求項２】
前記軸方向端部近傍領域にある排水溝の底は、前記補強層中にある請求項１記載のシュープレス用ベルト。
【請求項３】
前記軸方向端部近傍領域にある排水溝の底は、前記補強層の外周表面より前記第１弾性材料層側に０．３ｍｍの位置から、前記補強層の外周表面より前記補強層側に０．３ｍｍの位置まで、の間にある請求項１記載のシュープレス用ベルト。
【請求項４】
前記軸方向端部近傍領域にある排水溝の底は、ベルト幅方向断面が、Ｕ字状であるとともに、曲線もしくは鈍角に加工されている、請求項１〜３のいずれかに記載のシュープレス用ベルト。
【請求項５】
前記補強基材は、多重織された織布を含有する、請求項１〜４のいずれかに記載のシュープレス用ベルト。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、製紙用プレス装置に使用されるシュープレス用ベルトに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、抄紙工程のプレスパートにおいて、湿紙の脱水効率を高めるために、高速で走行するフェルトに載置された湿紙の一方の面をプレスロールで押さえ、他方の面をエンドレスベルトを介して加圧シューで加圧して湿紙の脱水を行なう、いわゆるシュープレスが普及している。シュープレスにおいては、補強基材と熱硬化性ポリウレタンなどの弾性材料とを一体化し、エンドレスに形成したベルトが従来から使用されている。
【０００３】
シュープレス用ベルトの典型的な構造としては、図１１に示すように、基布１０１の両面に弾性材料１０２、１０３を形成し、さらに脱水性を向上させるために表面に排水溝１０４を設けたものが知られている。
【０００４】
さて、シュープレスにおいては、プレスロールと加圧シューとの間でベルトに対して苛酷な屈曲および加圧が繰り返されるため、ベルトを使用しているうちに、ベルトの外周表面からクラックが発生することがある。そして、一旦発生したクラックは、ベルトの使用とともに大きなクラックへと進展していく。クラックが進展すると、ベルトの内周面と加圧シューとの間の潤滑油が外部へ漏れて紙に悪影響を与えたり、ベルトの層間剥離を引き起こしたりする。
【０００５】
上述の問題を解決するために、シューエッジ部付近の耐クラック性を改善する目的で、ベルト本体の抄幅外域の凹溝の深さを、抄幅内域の凹溝より浅くしたシュープレス用ベルトが、特開平１１―１２９７５号公報などに開示されている。しかしながら、シューエッジ部付近の溝の深さを抄幅内域の溝よりも浅くしたとしても、耐クラック性を改善できず、クラックが発生、進展する場合があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述の問題を解決するためのものであり、クラックが発生しにくく、さらに、クラックが発生したとしても、それがベルト内部にまで進展することのないシュープレス用ベルトを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るシュープレス用ベルトは、請求項１記載のように、プレスロールと、前記プレスロールに対向するベルトと、前記ベルトの内側に位置して前記ベルトを前記プレスロール側に押し付ける加圧シューとを備え、前記ベルトと前記プレスロールとの間に材料ウエブを通して前記材料ウエブをプレスする製紙用プレス装置に使用されるシュープレス用ベルトであって、エンドレスの補強基材中に弾性材料が含浸された補強層と、前記補強層の外周面側に位置し、前記補強基材中に含浸された弾性材料と一体化した第１弾性材料層と、前記補強基材層の内周面側に位置し、前記補強基材中に含浸された弾性材料と一体化した第２弾性材料層とからなり、前記第１弾性材料層の外周面領域に、ベルトの走行方向に沿って多数の排水溝が形成されており、前記加圧シューの軸方向の端部近傍領域もしくは前記プレスロールの軸方向の端部近傍領域のうち少なくともいずれか一方を含む軸方向端部近傍領域における排水溝の底が、前記軸方向端部近傍領域以外の領域にある排水溝の底よりも、前記補強層側に突出している、シュープレス用ベルトである。
【０００８】
また、本発明に係るシュープレス用ベルトは、請求項２記載のように、請求項１記載の発明において、前記軸方向端部近傍領域にある排水溝の底は、前記補強層中にあるシュープレス用ベルトである。
【０００９】
また、本発明に係るシュープレス用ベルトは、請求項３記載のように、請求項１記載の発明において、前記軸方向端部近傍領域にある排水溝の底は、前記補強層の外周表面より前記第１弾性材料層側に０．３ｍｍの位置から、前記補強層の外周表面より前記補強層側に０．３ｍｍの位置まで、の間にあるシュープレス用ベルトである。
【００１０】
また、本発明に係るシュープレス用ベルトは、請求項４記載のように、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記軸方向端部近傍領域にある排水溝の底は、ベルト幅方向断面が、Ｕ字状であるとともに、曲線もしくは鈍角に加工されている、シュープレス用ベルトである。
【００１１】
また、本発明に係るシュープレス用ベルトは、請求項５記載のように、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、前記補強基材は、多重織された織布を含有する、シュープレス用ベルトである。
【００１２】
〔作用〕
本発明に係るシュープレス用ベルトは、補強基材中に弾性材料が含浸された補強層と、前記補強層の外周面側に位置する第１弾性材料層と、前記補強基材層の内周面側に位置する第２弾性材料層とからなり、前記第１弾性材料層の外周面領域に、ベルトの走行方向に沿って多数の排水溝が形成されているシュープレス用ベルトにおいて、前記加圧シューの軸方向の端部近傍領域もしくは前記プレスロールの軸方向の端部近傍領域のうち少なくともいずれか一方を含む軸方向端部近傍領域における排水溝の底が、前記軸方向端部近傍領域以外の領域にある排水溝の底よりも、前記補強層側に突出していることを特徴とする。
【００１３】
本発明者らの知見によれば、ベルトの外周表面から発生するクラックは、ベルトの特定の箇所に集中して発生する傾向にあることがわかった。すなわち、加圧シューの軸方向の端部近傍に相当する領域、または、プレスロールの軸方向の端部近傍に相当する領域で、ベルトに対して屈曲、ねじれなどの複雑な応力が集中する。そして、この部分に相当する排水溝の底の角部からクラックは発生しやすい。
【００１４】
前記加圧シューの軸方向の端部近傍領域もしくは前記プレスロールの軸方向の端部近傍領域のうち少なくともいずれか一方を含む軸方向端部近傍領域における排水溝の底が、前記軸方向端部近傍領域以外の領域にある排水溝の底よりも、前記補強層側に突出しているから、排水溝の底から補強層までの距離を小さくすることができる。前記軸方向端部近傍領域における排水溝の底から補強層までの距離を小さくするから、第１弾性材料層が薄くなって撓みやすくなり、クラックの発生を防止することができる。また、たとえ排水溝の底からクラックが発生したとしても、排水溝の底から補強層までの距離が短いから、クラックの進展を補強層によって遮ることができるのである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１に、抄紙機のプレス工程で用いられるシュープレス装置の一例を示す。図１において、シュープレス装置は、プレスロール１と、プレスロール１に対向するベルト２と、ベルト２の内側に位置してベルト２をプレスロール１側に押し付ける加圧シュー３とを備えている。ベルト２と加圧シュー３との間には潤滑油が供給され、ベルト２は加圧シュー３の上を滑ることができる。ベルト２とプレスロール１との間には、フェルト４に重ねて材料ウエブ５としての湿紙が通される。ベルト２の外周面とフェルト４とは直接接触している。ベルト２は、フェルト４との摩擦によって加圧シュー３の上を滑りながら走行する。加圧シュー３は、ベルト２の内周面側からプレスロール１に向けて所定の圧力で押し付けられている。この押付け力によって、材料ウエブ５がプレスされ、脱水される。加圧シュー３の表面は、プレスロール１の表面に対応した凹状となっている。このため、プレスロール１と加圧シュー３との間には、広い幅の加圧脱水部Ｐが形成されている。
【００１６】
図２に、本発明によるシュープレス用ベルト２を用いたシュープレス装置の、走行方向から見た要部断面図を示す。ベルト２は、エンドレスの補強基材中に弾性材料が含浸された補強層６と、補強層６の外周面側に位置し、補強層６の補強基材中に含浸された弾性材料と一体化した第１弾性材料層７と、補強層６の内周面側に位置し、補強層６の補強基材中に含浸された弾性材料と一体化した第２弾性材料層８とで構成されている。補強層６を構成する補強基材としては、ポリアミド、ポリエステルなどの有機繊維で構成された織布などが使用される。ベルト２の全体は熱硬化性ポリウレタンなどの弾性材料で一体的に形成され、ベルト２中に、補強基材が埋設された構造となっている。
【００１７】
加圧シュー３の軸方向の端部近傍領域Ｓ２と、プレスロール１の軸方向の端部近傍領域Ｓ１と、を含んで軸方向端部近傍領域Ｓ３が、図２に示されている。軸方向端部近傍領域Ｓ３においては排水溝９ａの底は、軸方向端部近傍領域Ｓ３以外の領域にある排水溝９ｂの底よりも、補強層６の側に突出している。
【００１８】
なお、図２においては、加圧シュー３の軸方向の端部近傍領域Ｓ２と、プレスロール１の軸方向の端部近傍領域Ｓ１とが隣接した状態であるが、隣接した状態に限定されるわけではない。
【００１９】
また、軸方向端部近傍領域Ｓ３は、図２に示されるように、加圧シュー３の軸方向の端部近傍領域Ｓ２と、プレスロール１の軸方向の端部近傍領域Ｓ１と、をともに含んで構成されることが好ましいが、いずれか一方を含んで構成されてもかまわない。
【００２０】
加圧シュー３の軸方向の端部近傍領域Ｓ２は、加圧シュー３の軸方向端部１０よりベルト内側とベルト外側とにそれぞれ３００ｍｍ広がった領域とすることができる。また、プレスロール１の軸方向の端部近傍領域Ｓ１は、プレスロール１の軸方向端部１１よりベルト内側とベルト外側とにそれぞれ３００ｍｍ広がった領域とすることができる。
【００２１】
図３は、ベルト２の概略を示す斜視図である。図３に示すように、ベルト２の外周面、すなわち第１弾性材料層７の外周面には、ベルト２の走行方向に沿って多数の排水溝９が形成されている。一つの例示として、ベルト２のサイズは、周長４．９ｍ、幅１０ｍであり、外周面に、幅１．０ｍｍの排水溝９が１０本／インチの間隔で形成することが可能である。
【００２２】
図４は、図３に示したベルト２のＸ−Ｘ’方向断面図である。図５は、図４におけるベルト２の幅方向Ａに相当する部分の拡大図である。
【００２３】
図２、図４、図５に示すように、ベルト２の排水溝９において、軸方向端部近傍領域Ｓ３に位置する排水溝９ａの底が、軸方向端部近傍領域Ｓ３以外の領域に位置する排水溝９ｂの底よりも深く形成されている。すなわち、軸方向端部近傍領域Ｓ３に位置する排水溝９ａの底が、軸方向端部近傍領域Ｓ３以外の領域にある排水溝９ｂの底よりも補強層６側に突出するように形成されている。
【００２４】
図１に示すようなシュープレス装置では、加圧シュー３の軸方向端部１０の近傍に相当する領域Ｓ２、あるいは、プレスロール１の軸方向端部１１の近傍に相当する領域Ｓ１で、ベルト２の外周表面にクラックが発生しやすい。そこで、このようなクラックが発生しやすい部分に位置する排水溝９ａの底を、他の排水溝９ｂの底よりも補強層６側に突出するように形成することにより、軸方向端部近傍領域Ｓ３では、排水溝９ａの底から補強層６までの距離が小さくなるため、この部分の第１弾性材料層が薄くなって撓みやすくなり、クラックが発生しにくくなる。また、たとえ排水溝９ａの底からクラックが発生したとしても、排水溝９ａの底から補強層６までの距離が短いため、クラックの進展を補強層６によって遮ることができる。
【００２５】
つぎに、図６および図７に、軸方向端部近傍領域Ｓ３に位置する排水溝９ａの変形例として、好ましい形状を示す。図６に示した排水溝９ｃは、ベルト幅方向断面がＵ字状であり、底部が曲線となるように加工されている。図７に示した排水溝９ｄは、ベルト幅方向断面がＵ字状であり、底部が鈍角となるように加工されている。排水溝９ａを、図６または図７に示したような形状とすることにより、排水溝の底からクラックが発生するのをより効果的に防止することができる。
【００２６】
補強基材は、弾性材料の含浸度合を高めるために、空隙を多く含んでいる方が好ましい。この理由から、補強基材として織布を用いる場合は、たて３重織、たて４重織などの多重織りの織布を使用するのが好ましい。
【００２７】
図５に示した例では、補強基材としてたて４重織の織布１２を使用している。一例として、織布１２は、ベルト走行方向のたて糸が、表面側から順に直径０．３５ｍｍのポリエステルモノフィラメント１３、３０００ｄのポリエステルマルチフィラメント１４、直径０．３５ｍｍのポリエステルモノフィラメント１５、直径０．３５ｍｍのナイロンモノフィラメント１６の４層からなり、ベルト幅方向のよこ糸が、直径０．４０ｍｍのポリエステルモノフィラメント１７からなっている。たて糸の本数は６８本／インチであり、よこ糸の本数は５６本／インチである。
【００２８】
多重織された織布１２を用いることは、補強基材自体の強度が優れているだけでなく、内部に弾性材料を十分に浸透させることができるため、ベルト２を構成する弾性材料と補強基材との間で十分なアンカー効果が得られ、層間剥離が発生するのを防ぐことができる。多重織された織布１２を含む補強基材中に弾性材料を含浸して補強層６を形成し、この補強層６の外周面側に位置する第１弾性材料層７を、補強層に含浸した弾性材料と一体化させることにより、補強層によってクラックの進展を遮る効果が発揮される。弾性材料は、第１弾性材料層７、補強層６および第２弾性材料層８を通じて、実質的に連続に一体化しているのが好ましい。弾性材料は、一回または複数回に分けてコーティングすることにより形成することが可能であり、あるいは注型を用いて形成することも可能である。
【００２９】
次に、図４および図５を参照して、本発明に係るシュープレス用ベルトの製造方法を説明する。まず、エンドレスの織布１２の裏表を反転させておく。そして、織布１２の裏面となる面から弾性材料をコーティングして織布１２の約半分まで浸透させるとともに、織布１２の上に第２弾性材料層８を所定の厚みが得られるように形成する。このコーティングは、１回で、あるいは複数回に分けて行なうことができる。コーティングした弾性材料を所定の温度で硬化させる。その後、第２弾性材料層８を所定の厚み（たとえば０．５ｍｍ〜２ｍｍ）となるように切削・研磨する。
【００３０】
次いで、織布１２を反転させ、表面側から弾性材料をコーティングし、織布１２の残りの空隙を満たしながら第１弾性材料層７を所定の厚みが得られるように形成する。このとき、補強基材の中で両面側からコーティングした弾性材料が実質的に連続するように十分に空隙に浸透させる。このコーティングも、１回で、あるいは複数回に分けて行なうことができる。
【００３１】
続いて、全体を所定の温度に加熱して弾性材料を硬化させる。その後、第１弾性材料層７を所定の厚み（たとえば０．５ｍｍ〜２ｍｍ）となるように切削・研磨する。最後に、第１弾性材料層７の表面に排水溝９（９ａ、９ｂ）を形成する。
【００３２】
以上は、補強基材の両面側から弾性材料をコーティングする例であるが、弾性材料のコーティングは、補強基材の片面側のみから注型し、補強基材を通過させて第１弾性材料層７と第２弾性材料層８とを一挙に形成することも可能である。
【００３３】
図８は、本発明によるシュープレス用ベルトの変形例を示す。図８に示したベルト２１では、軸方向端部近傍領域Ｓ３以外の領域に位置する排水溝９１ｂから、軸方向端部近傍領域Ｓ３に位置する排水溝９１ａに向かって排水溝の深さが徐々に深くなるように形成されている。なお、軸方向端部近傍領域Ｓ３の中心部分からベルト外側に向かうにつれて、排水溝９１ａの底の深さは再び徐々に浅くなる。
【００３４】
このようにして、軸方向端部近傍領域Ｓ３に位置する排水溝９１ａの底が、他の領域に存在する排水溝９１ｂの底よりも補強層６１側に突出するように形成されている。
【００３５】
図９は、本発明に係るシュープレス用ベルトの別実施の形態を説明する図である。図９に示したベルト２２では、排水溝の深さはベルト全体に亘って均一である。しかし、第１弾性材料層７２の厚さが、ベルトの内部の領域から両端部の軸方向端部近傍領域Ｓ３に向かって徐々に薄くなるように形成されている。このようにして、軸方向端部近傍領域Ｓ３に位置する排水溝９２ａの底が、軸方向端部近傍領域Ｓ３以外にある領域の排水溝９２ｂの底よりも補強層６２側に突出するように形成されている。
【００３６】
図１０は、本発明に係るシュープレス用ベルトの更なる別実施の形態を説明する図である。図１０に示したベルト２３では、軸方向端部近傍領域Ｓ３に位置する排水溝９３ａの底が、軸方向端部近傍領域Ｓ３以外の領域に存在する排水溝９３ｂの底よりも補強層６３側に突出している。なおかつ、軸方向端部近傍領域Ｓ３に位置する排水溝９３ａの底は、補強層６３の中にある。補強層６３は、ポリアミド、ポリエステルなどの有機繊維で構成された織布などに対して、ポリウレタンなどの弾性材料が含浸されたのものであり、補強層６３においては、クラックが発生しにくい。したがって、排水溝９３ａの底が補強層６３の中にあると、クラックの発生および進展を、補強層６３によって有効に遮ることができるのである。
【００３７】
本発明においては、軸方向端部近傍領域Ｓ３に位置する排水溝の底は、補強層の外周表面より第１弾性材料層側に０．３ｍｍの位置から、補強層の外周表面より補強層側に０．３ｍｍの位置まで、の間にあるように形成することが可能である。軸方向端部近傍領域Ｓ３に位置する排水溝の底が、補強層の外周表面より第１弾性材料層側に０．３ｍｍ以内の位置にあるようにすることにより、この部分での弾性材料層が薄くなって撓みやすくなるため、クラックが発生しにくくなるのである。また、軸方向端部近傍領域Ｓ３に位置する排水溝の底が、補強層の外周表面より補強層側に０．３ｍｍ以内の位置にあるようにすることにより、クラックの発生および進展を補強層によって遮ることができるのである。なお、補強基材が多重織された織布を含む構成とした場合、軸方向端部近傍領域Ｓ３での排水溝の底が補強層中にあっても、弾性材料を補強基材に十分に浸透させることで、補強層の強度を有効に維持することができる上、クラックの発生を顕著に減らすことができる。
【００３８】
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００３９】
【発明の効果】
本発明によれるシュープレス用ベルトは、加圧シューの軸方向の端部近傍領域もしくはプレスロールの軸方向の端部近傍領域のうち少なくともいずれか一方を含む端部近傍領域における排水溝の底が、前記端部近傍領域以外の領域にある排水溝の底よりも、補強層側に突出しているという独特の構成を採用している。したがって、端部近傍領域で、排水溝の底から補強層までの距離が小さくなるため、この部分の弾性材料層が薄くなって撓みやすくなり、クラックが発生しにくくなる。また、たとえ端部近傍領域での排水溝の底からクラックが発生したとしても、排水溝の底から補強層までの距離が短いため、クラックの進展を補強層によって遮ることができる。端部近傍領域に位置する排水溝は、該排水溝の底が、補強層の中にあるようにした場合でも、クラックの発生、および進展は、補強層によって有効に遮ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】シュープレス装置を説明する図である。
【図２】本発明に係るシュープレス用ベルトの断面図である。
【図３】本発明に係るシュープレス用ベルトの概略を説明する斜視図である。
【図４】本発明に係るシュープレス用ベルトの断面図である。
【図５】本発明に係るシュープレス用ベルトの拡大図である。
【図６】本発明に係るシュープレス用ベルトに位置する排水溝の形状を説明する断面図である。
【図７】本発明に係るシュープレス用ベルトに位置する排水溝の形状を説明する断面図である。
【図８】本発明に係るシュープレス用ベルトの別実施形態に係る断面図である。
【図９】本発明に係るシュープレス用ベルトの別実施形態に係る断面図である。
【図１０】本発明に係るシュープレス用ベルトの別実施形態に係る断面図である。
【図１１】従来のシュープレス用ベルトを説明する断面図である。
【符号の説明】
１  プレスロール、２、２１、２２、２３  ベルト、３  加圧シュー、６、６１、６２、６３  補強層、７、７１、７２、７３  第１弾性材料層、８、８１、８２、８３  第２弾性材料層、９  排水溝、９ａ、９１ａ、９２ａ、９３ａ  端部近傍領域に位置する排水溝、９ｂ、９１ｂ、９２ｂ、９３ｂ  端部近傍領域以外の領域にある排水溝、１０  加圧シューの軸方向端部、１１  プレスロールの軸方向端部、１２  織布。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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