(57)【要約】  製紙工業において、異なる適用特性の範囲を有する抄紙機用プロセスベルト（ＰＩＰＢｓ）のファミリーを開示する。ＰＩＰＢ（１０）は、溝を有するプレスベルト（１２）と、これに埋め込まれた多孔性膜（１４）とを有する積層体であってもよく、プレス布に提供された脱水構造の代用品として使用されてもよい。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多孔性膜の外部表面を有する製紙工業用プロセスベルトであって、
前記多孔性膜は、当該プロセスベルトの表面に埋め込まれた膜基板と、積層体の形態で当該プロセスベルトと紙ウェブとを接触する膜表面とをさらに有することを特徴とするプロセスベルト。
【請求項２】
前記膜基板は、織構造を有することを特徴とする請求項１に記載のベルト。
【請求項３】
前記膜基板は、不織構造を有することを特徴とする請求項１に記載のベルト。
【請求項４】
前記膜基板は、単繊維、多重繊維又はスパンヤーンを有することを特徴とする請求項１に記載のベルト。
【請求項５】
前記膜基板のヤーンは、当該ベルトの表面と前記膜表面とに対する接着性を促進するように、処理されていることを特徴とする請求項１に記載のベルト。
【請求項６】
前記膜表面は、多孔性ポリマーコーティング、透過性ポリマーフィルム、短繊維の組み合わせ、又は多重繊維の組み合わせであることを特徴とする請求項１に記載のベルト。
【請求項７】
前記多孔性ポリマーコーティングは、レーザードリルにより、溶媒を用いた可溶成分の除去により、機械パンチングにより、又は網目状発泡体若しくは非網目状発泡体を適用することにより、製造されることを特徴とする請求項６に記載のベルト。
【請求項８】
多孔性膜を有する当該ベルトは、プレスニップにおける脱水性を促進することを特徴とする請求項１に記載のベルト。
【請求項９】
紙ウェブから当該ベルトの前記の膜部分へと押し出された水は、吸引により除去されることを特徴とする請求項１に記載のベルト。
【請求項１０】
当該ベルトは、前記多孔性膜の下部の当該ベルトの表面上に形成された溝、ブラインドドリルされたホール、又はその他のボイド若しくはキャビティーを有することを特徴とする請求項１に記載のベルト。
【請求項１１】
前記多孔性膜は、前記溝の閉鎖を制限するように、前記溝の前記位置をロックすることを特徴とする請求項１０に記載のベルト。
【請求項１２】
シュー型プロセスベルトの表面上に透過性膜を有する積層構造を有することを特徴とする製紙工業用プロセスベルト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工業用プロセスベルトに係り、特に、製紙工業において異なる適用特性の範囲を有する製紙工業用プロセスベルト（Ｐａｐｅｒ  Ｉｎｄｕｓｔｒｙ  Ｐｒｏｃｅｓｓ  Ｂｅｌｔｓ（ＰＩＰＢ’ｓ））のファミリーに係り、さらに特に、ベント型プレスベルトとプレスニップにおいて紙ウェブの脱水に使用する多孔性膜とを有する積層体に関する。
【背景技術】
【０００２】
製紙工程中、セルロース製繊維ウェブは、繊維スラリー、つまりセルロース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して、形成される。このスラリーからは、形成布を介して大量の水が排出され、形成布の表面上には、セルロース繊維が残存する。
【０００３】
新規に形成されたセルロース製繊維ウェブは、この形成布から、一連のプレスニップを有するプレス部へと進む。セルロース製繊維ウェブは、プレス布に支持されたプレスニップを通過するか、場合によっては、かかる２つのプレス布の間を通過する。このプレスニップにおいて、セルロース製繊維ウェブには、圧縮力が適用され、ここから水を絞り出し、且つセルロース製繊維ウェブから紙シートへと変えるように、ウェブにおいて互いにセルロール繊維が結合する。この水は、プレス布又は各種布に受容され、理想的には、紙シートには戻らない。
【０００４】
この紙シートは、蒸気で内的に加熱される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有する乾燥部へと、最終的に進む。新規に形成された紙シートは、乾燥布により上述の一連のドラムのそれぞれの周囲に連続して配置されたセルペンタイン路（ｓｅｒｐｅｎｔｉｎｅ  ｐａｔｈ）に向けられ、ドラムの表面に近接して紙シートを保持する。加熱されたドラムは、紙シートの水分量を、蒸発により、所望のレベルまで低減する。
【０００５】
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、コンベアの様式の機能を有する、と理解されるべきである。さらに、紙製造は、かなりの速度で進行する連続工程であることも理解されるべきである。つまり、繊維スラリーは、形成部において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、ロール上に連続して巻き取られる。
【０００６】
乾燥部に進行する前にウェブから出来るだけ多くの水を除去するには、エネルギーコストを増やすことが望ましい。乾燥ドラムは蒸気により内的に典型的に加熱されるので、蒸気生成に関連するコストは、特にウェブから大量の水を除去する必要のある場合、相当な大きさとなる。
【０００７】
伝統的に、プレス部は、隣合う円筒形のプレスロールのペアで形成された一連のニップを有する。しかしながら、シュー型の長プレスニップを使用すると、隣り合うプレスロールのペアで形成されたニップを使用するよりも、利点が大きいことが知られている。その理由は、ウェブがニップにおいて圧力をかけられる時間が長くなればなるほど、乾燥部において蒸発により除去すべきウェブにおける水の量が少なくなるためである。
【０００８】
シュー型の長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、弓形の圧力シューとの間に形成される。弓形の圧力シューは、円筒形のプレスロールに近似した曲率半径を有する円筒形の曲率表面を有する。この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に形成されるよりも機械方向に５〜１０倍程度長いニップが形成される。この長ニップは従来の２ロール型プレスよりも５〜１０倍程度長くてもよいので、繊維ウェブが長ニップにおいて圧力にさらされる時間であるいわゆるデュエル時間（ｄｗｅｌｌ  ｔｉｍｅ）は、２ロール型のプレスにおいてよりも対応して長くなってもよい。その結果、抄紙機において従来のニップを使用して得られる脱水性よりも、この長ニップにおいて繊維ウェブの脱水性は、劇的に増加する。
【０００９】
シュー型の長ニッププレスは、Ｄｕｔｔによる特許文献１（Ａｌｂａｎｙ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｒｐ．）に開示のような特別なベルトを必要とする。なお、この文献の教示内容を参照して、本願に取り込む。このベルトは、繊維ウェブを支持し、運搬し、及び脱水するプレスニップを、静止する圧力シューに対して直接的に摺動接触した結果増加する摩耗から防御するように、設計される。斯かるベルトには、潤滑油のフィルム上に静止するシューに対して、乗り上げ、或いは摺動する、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、プレスニップとおよそ同程度の速度でニップを介して移動し、これにより、ベルトの表面に対してプレス布は最小限の摩耗性のみが施されることとなる。
【００１０】
特許文献１に開示の種類のベルトは、エンドレスループの形態をとる織基礎布を合成ポリマー樹脂で含浸して、製造される。この樹脂は、基礎布が織られるヤーンが長ニッププレスの弓形の圧力シューの成分と直接接触することから防御するように、少なくともベルトの内表面に上に所定の厚みのコーティングを、好ましく形成する。特に、このコーティングは、潤滑されたシューに対して容易に摺動するように、且つ種々の潤滑油ベルトの構造を浸透してプレス布又は各種布及び繊維ウェブを汚染するのを防止するように、平滑で、且つ不透過性の表面とする必要がある。
【００１１】
特許文献１に開示のベルトの基礎布は、単一又は多重層織りで単繊維（ｍｏｎｏｆｉｌａｍｅｎｔ）から織られてもよく、含浸材料がこの織りを全体的に含浸し得るのに十分開口されるように、織られる。これにより、最終的なベルトにおいて、種々のボイドを形成する可能性が少なくなる。斯かるボイドは、ベルトとシューとの間に使用される潤滑剤がベルトを通過しプレス布又は各種布及び繊維ウェブを汚染するのを可能とするものであってもよい。上述の基礎布は、平織りであってもよく、エンドレスの形態に継ぎ合わされてもよく、或いは、チューブ状で織られたエンドレスの形態であってもよい。
【００１２】
含浸材料が固形状態に硬化されると、機械的結合により、基礎布に最初に結合され、硬化された含浸材料は、基礎布のヤーンを取り巻く。加えて、硬化された含浸材料と基礎布のヤーンの材料との間に、化学的結合又は接着も存在する可能性がある。
【００１３】
特許文献１に開示の長ニッププロセスベルトは、導入される長ニッププレスの寸法要件に依存して、エンドレスループの形態の周囲の長手方向に測定した１０〜３５フィート（約３〜１１メートル）の長さと、このエンドレスループの形態を横切った方向に測定した６〜３５フィート（約２〜１１メートル）の幅とを、有する。斯かるベルトの製造は、合成ポリマー樹脂で含浸する前に基礎布がエンドレスであるという要件により、複雑となる。
【００１４】
上述のベルトには、内部表面と同様に、外部表面に所定の厚みの樹脂コーティングを設けることがしばしば望ましい。ベルトの両側にコーティングを施すことにより、この織基礎布は、一致しない場合、ベルトの曲がりの中立軸に近似するようになる。斯かる状況において、ベルトが抄紙機においてロール又はこれに類似する部材の周囲を通過するにつれ折り曲げられる場合に発生する内的なストレスは、ベルトのいずれかの面からコーティングを剥がす可能性を低減する。
【００１５】
さらに、ベルトの外部表面が所定の厚みの樹脂コーティングを有する場合、織基礎布の種々の部分を露出することなく、その表面上に溝、ブラインドドリルされたホール又はその他のキャビティーが形成され得る。これらの特徴により、ニッププレスにおいてウェブから押し出された水を一時的に貯蔵する特性が与えられる。また、これらの特徴は、樹脂コーティングの硬化の後に異なる製造ステップにおいて溝を形成し或いは穿孔（ｄｒｉｌｌ）して、通常製造される。
【００１６】
上述の文献では、特定の利点を有する一方で、さらなる向上及び／又は変形例が、常に所望されている。
【特許文献１】米国特許第５，２３８，５３７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
従って、本発明の主要な目的は、製紙工業において異なる適用特性の範囲を有するＰＩＰＢ’ｓのファミリーを提供することである。
【００１８】
本発明のさらなる目的は、ニップの脱水性を促進するのに、或いはプレスニップにおいてプレス布で提供される脱水構造として置き換えるのに使用されるＰＩＰＢを提供することである。
【００１９】
本発明のさらなる目的は、最小限の溝閉鎖性を示す一方でプレスニップにおいて均一な圧力分布を惹起するＰＩＰＢを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明は、これらの目的及びその他の目的並びにこれらの利点を提供する。この点、本発明は、複数の柔軟な範囲を有するＰＩＰＢ’ｓのファミリーに関する。その例としては、溝を有するＰＩＰＢとこの溝を有するベルトの表面上に多孔性膜とを有する積層体であって、かかる表面に埋め込まれた上述の膜の一部を有する。加えて、この多孔性膜は、溝を有するベルトに加工された基板部分と、紙シートに面する表面部分とを有する。ベルトの膜部分は、複数の機能を有する。追加のボイド容量を提供することによりベルトの特性を促進し、プレス布及び溝を有するベルト系の全体的なニップの脱水能を促進する。いくつかの場合、斯かる複合的なベルトは、プレスニップにおいて紙シートの脱水性を典型的に提供するプレス布を置き換える可能性がある。さらに、この溝を有するベルトの表面上に上述の膜を結合することにより、ベルトの寿命に伴い発生する可能性のある問題として、荷重下で溝が閉鎖するのを阻止する助けをし得る。斯かる複合構造は、島領域の亀裂（ｃｒａｃｋｉｎｇ）の発生を軽減するさらに柔軟な溝を有する側の樹脂系を使用し得る。さらに、上述の膜基板及び表面の実際の構造の変例は、多数あり、それらの全てにおいて、所望の要件を満たすようにＰＩＰＢの種々の特性が得られ得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本願に添付した図面を考慮して以下の記述で、本発明の目的及び利点を明らかにする。
【００２２】
図面を参照すると、図１は、本発明によるＰＩＰＢ１０の多数ある例の一つ（断面図）を示す。有利なことに、本発明は、製紙工業において多くの異なる適用特性の柔軟な範囲を有するＰＩＰＢ’ｓファミリーを提供する。図１に示した例において、本発明によるＰＩＰＢ１０は、溝を有するＰＩＰＢ１２と、その表面に多孔性膜１４とを有する積層体である。この例において、多孔性膜１４は、膜表面２０に覆われた膜基板１８を有する。膜基板１８は、溝を有するＰＩＰＢ１２の表面に埋め込まれていることを記する。他方、膜表面２０には、例えば紙シート又はボードシートとのインターフェースが設けられている。
【００２３】
図１をさらに参照すると、膜基板１８は、例えば、織ヤーン、不織マトリックス又はこれらの組み合わせのいずれかを有してもよい。この点、膜基板１８のヤーンは、単繊維、多重フィラメント、スパンヤーン又は上述の目的に適したその他のヤーンであってもよい。さらに、これらのヤーンは、溝を有するＰＩＰＢ１２と膜表面２０との両方への接着性を促進するように、前処理されてもよい。他方、膜表面２０は、多孔性ポリマーコーティング、透過性ポリマーフィルム、短繊維若しくは多重フィラメントの組み合わせ又は上述の目的に適したその他の材料を有してもよい。この方式において、本発明は、種々の異なる適用特性の範囲を有する種々のＰＩＰＢ’ｓ１０を得るように、膜基板１８と膜表面２０との異なる組み合わせを提供する。上述の多孔性ポリマーコーティングは、レーザードリル、適切な溶媒を用いた可溶成分の除去、機械パンチング、又は網目状発泡体若しくは非網目状発泡体などの樹脂を適用するなど、本技術分野公知の種々の技術により製造されてもよい。
【００２４】
図２は、抄紙機のプレスニップ２２に使用される本発明によるＰＩＰＢ１０の例を示す。これに関連して、従来のプレスニップにおける完全な「パッケージ（ｐａｃｋａｇｅ）」は、１つ以上のプレス布と、ＰＩＰＢと、紙シート又はボードシートと、対向するプレスロール又はシューなどの他の圧縮要素とを有することを理解されるべきである。他方、本発明は、「布を有さない（ｆａｂｒｉｃ−ｌｅｓｓ）」プレスニップ２２を提供してもよく、ここで、多孔性膜１４を有するＰＩＰＢ１０は、プレス布を差し替える。つまり、ＰＩＰＢ１０は、プレスニップ２２においてプレス布で提供される脱水構造を提供してもよい。従って、紙シート（図示せず）がベルト２６上をプレスニップ２２を介して移動されるので、水は、このシートからＰＩＰＢ１０へと直接押し出される。この水は、必要に応じて、図３に示した吸引ボックス２８を介してＰＩＰＢ１０から続いて除去される。
【００２５】
加えて、本発明の好適実施例によるＰＩＰＢ１０は、多孔性膜１４が、プレスニップ２２においてボイド又はキャビティーの閉鎖を制限するようにベルトの溝１６（又は取り込まれた水を収納するその他のボイド又はキャビティー）の位置をロックする、という利点を提供する。また、ベルト２６は、ボイド又はキャビティーを有さなくてもよく、且つ図２に示したトランスファーベルト２６として機能することにも留意されるべきである。
【００２６】
従って、本発明によると、上述の目的及び利点が達成される。なお、上述の通り、本発明に係る好適実施例について詳細に開示し述べてきたが、本発明の範囲及び目的は、実施例により制限されるものではなく、むしろ、添付した特許請求の範囲により決定されるべきものである。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明によるＰＩＰＢの一例を示す垂直断面図である。
【図２】布を有さないプレスニップにおける紙シートの脱水に使用する本発明によるＰＩＰＢを示す断面図である。
【図３】シャワーと、ＰＩＰＢから水を除去するのに使用する吸引ボックスとを示す図である。
【符号の説明】
【００２８】
１０    ＰＩＰＢ
１２    溝を有するＰＩＰＢ
１４    多孔性膜
１６    溝
１８    膜基板
２０    膜表面
２２    プレスニップ
２６    ベルト
２８    吸引ボックス
３０    シャワー
【図１】
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【図２】
2007502376.tif 000004
【図３】
2007502376.tif 000005
【国際調査報告】
2007502376.tif 000006
2007502376.tif 000007