(57)【要約】【課題】抄紙機のプレスパートにあってフェルトの洗浄機として組込まれているサクションボックスのリップにおいて、フェルトあるいはリップの寿命を延長し、抄紙機の運転停止を少なくする。【解決手段】フェルトと直接接触する表面にアルミナ−チタニア系または酸化クロム系の溶射皮膜１を形成した耐食性金属板２の裏面側を樹脂基材３に直接接着した。樹脂基材３は熱硬化性樹脂製ＦＲＰでフェルト幅よりも長い一体物として成型し、耐食性金属板２は樹脂基材３の長手方向に複数枚に分割されてエポキシ系接着剤４により樹脂基材３の表面に隙間無く接着する。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
抄紙機のプレスパートにあってフェルトの洗浄機として組込まれているサクションボックスのリップにおいて、フェルトと直接接触する表面にアルミナ−チタニア系の溶射皮膜を形成した耐食性金属板の裏面側を樹脂基材に直接接着したことを特徴とする抄紙機のプレスパートのサクションボックス用リップ。
【請求項２】
抄紙機のプレスパートにあってフェルトの洗浄機として組込まれているサクションボックスのリップにおいて、フェルトと直接接触する表面に酸化クロム系の溶射皮膜を形成した耐食性金属板の裏面側を樹脂基材に直接接着したことを特徴とする抄紙機のプレスパートのサクションボックス用リップ。
【請求項３】
請求項１または２において、樹脂基材は熱硬化性樹脂とガラスないしは炭素繊維からなるＦＲＰ製でフェルト幅よりも長い一体物として成型されており、表面に溶射皮膜を形成された耐食性金属板は、樹脂基材の長手方向に複数枚に分割され接着剤により樹脂基材の表面に隙間無く接着されていることを特徴とする抄紙機のプレスパートのサクションボックス用リップ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、抄紙機のプレスパートにおいて、運転中にフェルト表面に付着した紙料の残渣を系外に除去するために、常時洗浄水でフェルトをシャワー洗浄し、次いでバキューム吸引するのに重要な機能を担うフェルトサクションボックスのリップに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】
実公昭６４−１９９９号公報
【特許文献２】
特開平１０−１８１９２号公報
【０００３】
従来、製紙機械（抄紙機）のワイヤーパートから連続して送られて来た湿紙をプレスロールによりフェルトを介して連続的に搾水しているプレスパートは、概略、図２に示すような構成となっている。図中、７はリップ、８はシャワー、９はフェルト、１０はプレスロール、１１はドクターブレード、１２はグルーブドロール、１３はワイヤーである。
【０００４】
図３はサクションボックスの部分の拡大図であり、７はリップ、１４はベースプレート、１５は真空幅変更用のデッケル、１６は取り付け用のＴバー、１７は真空吸引用のパイプである。抄紙機の幅方向（図２の紙面と垂直な方向）の両端付近には、リップ７の間にデッケル１５が詰められてフェルトのエッジ部分を支えており、両端以外の部分にはデッケル１５は無く、リップ７の間が負圧となるように吸引されている。サクションボックスの前段でシャワー水を掛けて汚染フェルトからサクションボックスのバキューム吸引力によって汚れと水とを吸引し、系外に除去してフェルトを常に清浄に保つ。また、真空を作用させることで湿紙から脱水されたフェルト中の白水を吸い出す役目も担っている。つまり、サクションボックスのリップは、サクションボックス内の真空度を維持する重要な機能を担っている。その一方でリップ表面はフェルトによる擦れと白水中に含まれる炭酸カルシウム等の研磨作用によって摩耗し、イレギュラーな表面状態になるとバキュームが立たなくなり、リップとして機能しなくなる。
【０００５】
従来、リップの構成材としては、図４に示すセラミックインゴット製、図５に示すセラミックと樹脂基材を組立てたもの、図６に示すセラミック溶射板と樹脂基材を組立てたもの等がある。図４に示すセラミックインゴット製のリップは耐食性・耐摩耗性に優れたものではあるが、サイズの大きい（長い）ものを成型することが出来ず、また、破損し易いという欠点がある。さらに、破損防止のためにインゴット７０を取付けるべースプレート１４０に高精度加工が必要である等の難点に付け加えて、極めて高価である等、多くの問題が有る。一方、図５に示すセラミック２０と樹脂基材３を組立てたものは、軽量及び取付が容易である等の利点はあるが、セラミック２０の機械的強度を向上させることができないという問題点がある。
【０００６】
また、図６に示すセラミック溶射板と樹脂基材を組立てたものは、上掲の特許文献１に開示されており、表面にセラミック溶射皮膜１を有する耐食性金属板２を樹脂基材３と組み合わせたものであり、軽量で取付けが容易であり、機械的強度も高い。しかし、長尺製品に溶射するため、変形し易く、樹脂基材３に金属フレーム１８を巻き付けるため、構造が複雑で加工工程も多く、高価である。また、セラミックとして特にアルミナ系の溶射皮膜を用いることが提案されているが、アルミナ系の溶射皮膜には、フェルトとの相性が悪く、フェルトを摩耗させたり、その反対に溶射面に微細な表面傷が発生したりして、真空度の低下しやすいものがあり、フェルトまたはリップのいずれかの寿命に悪影響を与える場合があった。
【０００７】
上掲の特許文献２には、フェルトと接触する耐食性金属の表面の被覆材として、酸化クロムやグレイアルミナの溶射皮膜を用いることが提案されているが、他の溶射皮膜として、ホワイトアルミナ、アルミナ−チタニア、チタニア、ジルコニア等の溶射皮膜を用いることも網羅的に提案されている。また、同文献においては、溶射皮膜以外にサーメット皮膜として、ニッケルやクロムをベースとしたタングステンカーバイドやクロムカーバイド等を用いることも網羅的に提案されており、酸化クロムやグレイアルミナの溶射皮膜が他の被覆材に比べると、フェルトとの加圧摺動環境、とりわけ抄紙機のプレスパートにおける含水フェルトとの加圧摺動環境下において特に有利であることまでは見出していない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１及び２では、抄紙機のサクションボックス用リップにおいて、フェルトと接触する耐食性金属の表面の被覆材として、アルミナ系の溶射皮膜、例えばホワイトアルミナ、グレイアルミナ、アルミナ−チタニア等の溶射皮膜、あるいは、アルミナ系以外の溶射皮膜として、チタニア、ジルコニア等の溶射皮膜、さらには、溶射皮膜以外にサーメット皮膜として、ニッケルやクロムをベースとしたタングステンカーバイド、クロムカーバイド等を用いることが種々提案されてはいるが、含水フェルトとリップの相互作用に起因する微細な表面傷の発生に伴う真空度の低下という課題に着目して、他の被覆材に比べて特に有利な被覆材を見出すまでには至っていない。
【０００９】
また、特許文献１のものは、セラミック溶射板と樹脂基材を組立てる際に、図６に示すように、樹脂基材３に金属フレーム１８を巻き付けてスポット溶接１９によりセラミック溶射板と金属フレーム１８を溶接しているため隙間が生じやすく、真空度が上がらず、脱水効率が悪いという問題が有る。また、長尺製品である上にスポット溶接を行うため、溶接部に熱的影響部を生じ、表面に曲がりが生じ易いという問題も有る。
【００１０】
これらの問題が相俟って、従来の技術では、セラミック溶射板と樹脂基材を組立てた抄紙機のサクションボックス用リップにおいて、セラミック溶射板の表面性状が１つにはセラミック溶射板と樹脂基材との組み立て構造に起因する巨視的な凹凸を含んだものとなっており、また、１つにはセラミック溶射板の溶射皮膜とフェルトとの相互作用に起因して生じる微視的な凹凸を生じやすいものとなっていて、これらの凹凸が総合的に作用して真空度の低下を招き、ひいては、リップの寿命、フェルト損傷による寿命に悪影響を与えていた。
【００１１】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、含水フェルトとリップの相互作用に起因する微視的な凹凸を軽減すると共に、セラミック溶射板と樹脂基材との組み立て構造に起因する巨視的な凹凸をも併せて軽減することにより、フェルトとセラミック溶射板の接触面を巨視的にも微視的にも長期間フラットに保てるようにして、結果的に真空度の低下を防ぎ、フェルトあるいはリップの寿命を長くして、抄紙機の運転停止を少なくすることを課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１または２の発明によれば、上記の課題を解決するために、抄紙機のプレスパートにあってフェルトの洗浄機として組込まれているサクションボックスのリップにおいて、図１に示すように、フェルトと直接接触する表面にアルミナ−チタニア系または酸化クロム系の溶射皮膜１を形成した耐食性金属板２の裏面側を樹脂基材３に直接接着したことを特徴とするものである。
【００１３】
また、請求項３の発明によれば、請求項１または２の発明において、樹脂基材３は熱硬化性樹脂からなるＦＲＰ製でフェルト幅よりも長い一体物として成型されており、表面に溶射皮膜１を形成された耐食性金属板２は、樹脂基材３の長手方向に複数枚に分割されて例えばエポキシ系接着剤４により樹脂基材３の表面に隙間無く接着されていることを特徴とするものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明のリップは図１のごとく表面にセラミック溶射皮膜１を有する耐食性金属板２の裏面側を樹脂基材３に直接接着した構造を有している。樹脂基材３とセラミック溶射板の接着には接着剤４を用い、樹脂基材３の表面には接着溝５を加工して接着面積を広くし、接着強度を確保している。接着剤４を塗布した後、３〜１０ｋｇ／ｃｍ２　で加圧し、接着剤４の厚みが一定となるようにする。また、樹脂基材３の本体には抄紙機への取り付け用のＴ溝６を形成してある。樹脂基材３に接着されるセラミック溶射板の長さは２０〜１０００ｍｍ、より好ましくは５０〜２５０ｍｍとすれば、曲がりを小さくすることができる。
【００１５】
以下、本発明のサクションボックス用リップに用いる樹脂基材、接着剤、表面皮膜について詳細に説明する。
まず、樹脂基材の選定には、吸水率が低いこと、熱膨張係数が耐食性金属板として用いられるＳＵＳ３０４等のステレンス板と極力近似すること（１．７×１０−５程度）、熱的安定性の良いこと、長尺の製品が製作可能であること、耐薬品性があること、低コストであることを条件とした。これらの条件をほぼ満たすものとして、数種類の候補材質の中から熱硬化性樹脂からなるＦＲＰを選定し、フェルト幅よりも長い一体物として成型されたものを用いることとした。一体物とすることで気密性を高めることができる。
【００１６】
また、接着剤に関する選定条件は、樹脂基材の熱変形を避けるため接着時に熱硬化が不要であること、製紙部門では大量の水が使用されるため耐水性のあること、フェルト洗浄には化学薬品が使用されるため耐薬品性のあること、ステンレス材と樹脂材料とが一定強度の接着力で接着できることとし、合成ゴム系、合成ゴム／樹脂混合系、エポキシ系の接着剤などについて比較検討した。
【００１７】
接着試験
図７（ａ），（ｂ）に示すように、ＳＵＳ３０４材の耐食性金属板２を接着剤４により接着し、引張試験機を用いて接着強度を測定した。引張試験は１つの組合せに対して３回ずつ行い、その平均値を接着強度とした。接着材料及び接着条件を表１に示した。
【００１８】
【表１】
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【００１９】
接着試験に用いたテストピース（試験片）の寸法は、ＳＵＳ３０４材：１００ｍｍ×２０ｍｍ×２ｍｍ、樹脂材料：２０ｍｍ×２０ｍｍ×２ｍｍとし、接着剤については合成ゴム系、合成ゴム／樹脂混合系、エポキシ系の３種類に関して試験した。また、樹脂材料に関しては熱硬化性樹脂製ＦＲＰに関して試験した。接着条件は接着面積を４ｃｍ２　とし、前処理はＳＵＳ３０４、樹脂材料共に受入れ材のままアセトンで軽く脱脂した。また、接着後の放置時間は２４時間とした。
【００２０】
接着試験の結果を図８に示す。３種類の接着剤の中では、エポキシ系接着剤の接着強度が一番高い値を示した。エポキシ系接着剤の破断は急激に起こったが、合成ゴム系および合成ゴム／樹脂混合系接着剤は引張りはじめると同時に接着剤が延び、引張り曲線には破断点が現れなかった。どの組み合わせにおいても樹脂材料と接着剤の界面で破断していた。接着強度は真空度：５００ｍｍＨｇ、摩擦係数：１と仮定して単位面積当りにかかるせん断強度と安全率を考慮し、７ｋｇ／ｃｍ２　以上を目標とした。接着には接着強度が７ｋｇ／ｃｍ２　以上を確保し得るエポキシ系接着剤を用いることにした。樹脂基材が熱硬化性樹脂製ＦＲＰ、耐食性金属板がＳＵＳ３０４材である場合の接着剤の選定根拠をまとめると表２に示すようになる。表中の〇は優、×は劣、△は中ぐらいの評価を意味する。
【００２１】
【表２】
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【００２２】
摩耗試験
次に、リップ皮膜材料の選定に先立って、予備摩耗試験としてテーバー摩耗試験（アブレッシブ摩耗試験法）により、材料摩耗特性を調べることによって後に行なう擬似リップ摩耗試験に供する皮膜の選別を行なった。テーバー摩耗試験機により、荷重１ｋｇの下に摩耗輪Ｈ−１０（材質：ＳｉＣ）を使用して１０００回転毎の重量減少量を測定し、これを摩耗体積に換算して摩耗量とした。
【００２３】
この予備摩耗試験の結果、クロムめっき、アルミナ焼結体（比較材料）、タングステンカーバイド溶射等が耐摩耗特性に優れていることが分った。一方、サクションボックス用のリップにおいては摩耗に加えて相手材のフェルトの損傷も併せて検討する必要があるので、この予備試験で選定した候補材について擬似リップ摩耗試験を行なうこととした。その結果を表３に示す。
【００２４】
【表３】
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【００２５】
リップに適用した皮膜材料とフェルトとを実際に接触させて摩耗させる擬似リップ摩耗試験を長期間にわたって実施し、リップとフェルトに対してどのような現象が起こるか、そしてどの程度、皮膜材料が摩耗するのかを確認した。この試験に使用した擬似リップ摩耗試験機の全体構成を示すと、図９（ａ），（ｂ）のようになっており、駆動にはゴムロール２１を用い、実際にフェルト９を巻き、ストレッチャー２２でテンションをかけて、ガイドロール２３と自動ガイド装置２４を用いてフェルト９の蛇行を防ぐ構造としている。また、擬似リップ摩耗試験機の要部構成は図１０に示すように、リップ７をフェルト９にばね力で押し付け、アルミナ粉末を含むシャワー水８をかけながらフェルトを走行させることによって強制的に摩耗させる構造にしている。
【００２６】
この擬似リップ摩耗試験機を用いてリップとフェルトに対してどのような現象が起こるか、そして、どの程度皮膜材料が摩耗するのかを確認した。なお、実験に用いたフェルトの仕様を表４に、また、運転条件を表５に示す。実機操業の真空度が５００ｍｍＨｇと仮定すると表５のリップ圧力は実機操業条件の約２倍である。
【００２７】
【表４】
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【表５】
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【００２８】
この試験では一定走行距離ごとに供試リップの残存厚みの測定や外観写真撮影を行なった。測定要領は各テストピースの厚みをマイクロメーターで１点につき三回測定し、その平均値を求めて当該位置における皮膜の残存厚みとした。なお、測定位置は図１１に示す。得られたデータの評価については、皮膜の残存厚み測定結果から最小２乗法により傾きを求め摩耗減量として評価した。また、フェルトの損傷については、摩耗試験後（フェルト走行距離約１万５千Ｋｍ）のフェルト外観で評価した。
【００２９】
表３より以下のことが明らかになった。
ａ）皮膜の耐摩耗性としてはタングステンカーバイド溶射及びアルミナ−チタニア系溶射が最も優れている。
ｂ）フェルトの損傷を進行させないという点ではＳｉＣ分散Ｎｉ−Ｐ合金めっき、ジルコニア溶射、酸化クロム溶射などが優れている。
ｃ）候補皮膜の局部表面傷の程度はアルミナ焼結体が最も少なく、Ｎｉ−Ｗ合金めっきが最も多い。
ｄ）一部例外はあるが、皮膜の耐摩耗性が高いものはフェルトの損傷を進行させやすい。
ｅ）総合的に評価するとアルミナ−チタニア系溶射、酸化クロム溶射が最も優れた結果を示した。
【００３０】
以上のように、リップ皮膜の耐摩耗性としてはタングステンカーバイド溶射とアルミナ−チタニア系溶射が優れていることが分ったが、タングステンカーバイド溶射についてはフェルトへの損傷性の問題がある。一方、アルミナ−チタニア系溶射は他の皮膜と比べると厚膜化が可能で局部表面傷についても良好な特性を示している。従って耐摩耗性を主体とするならばリップ皮膜材料として最適と言える。また、フェルトの損傷を進行させないということが第一優先であれば酸化クロム溶射が適していると言える。
【００３１】
以上のことから、基板の樹脂材料としては熱硬化性樹脂製ＦＲＰ、接着剤としてはエポキシ系接着剤の組み合わせが最も良好な特性を示し、リップ皮膜材料としては使用するフェルト側から見れば酸化クロム、リップ側に主体を置けばアルミナ−チタニア系溶射が最も優れていることが分かった。なお、耐食性金属板としてはＳＵＳ３０４を例示したが、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ６３０等でも代替できると考えられる。
【００３２】
【実施例】
長さ２０００ｍｍ、幅５０ｍｍ、厚さ３０ｍｍの熱硬化性樹脂製ＦＲＰの角材を入手し、フライス加工により表面に長手方向に沿ってフェルト幅よりも長い複数本の接着溝を形成した。また、角材の裏面には抄紙機のＴバーにスライドインできるようにＴ溝を形成した。長さ２００ｍｍ、幅５０ｍｍ、厚さ５ｍｍのＳＵＳ３０４材のフェルト接触面にアルミナ−２．３％チタニアを２５０μｍ溶射した。しかるのち、樹脂基材の全長にわたって隙間なくエポキシ系接着剤を用いて接着した。接着後、セラミック溶射板の表面を３ｋｇ／ｃｍ２　で加圧したまま２４時間放置した。接着し終わったリップを抄紙機のＴバーを模した治具に装着し、実操業上の取り回しに問題が無いことを確認した。なお、その後、本実施例に用いたセラミック溶射板に対して、実操業を模した模擬白水試験を約１箇月にわたり継続しているが、現在のところ全く問題は生じていない。
【００３３】
【発明の効果】
請求項１または２の発明によれば、抄紙機のプレスパートにあってフェルトの洗浄機として組込まれているサクションボックスのリップにおいて、フェルトと直接接触する表面にアルミナ−チタニア系または酸化クロム系の溶射皮膜を形成した耐食性金属板を用いているので、フェルトに対する攻撃性（ダメージ）が低くフェルトの寿命を伸ばすことができると共に、含水フェルトとの加圧摺動環境下においてもリップの表面に微細な傷が入りにくく、真空度の低下を防止し、リップの寿命を伸ばすことができる。さらに、樹脂基材とセラミック溶射板を直接接着することによって、従来必要であった金属フレームを取り除いて軽量化できると共に、溶接によるリップ表面の熱的変形を防止し、真空度を上げ脱水効率を高めることができる。このように、フェルトと直接接触する表面にアルミナ−チタニア系もしくは酸化クロム系の溶射皮膜を形成した耐食性金属板を用いることで、リップと含水フェルトとの加圧摺動環境下で生じる微視的な凹凸を軽減すると共に、樹脂基材とセラミック溶射板を直接接着することで、セラミック溶射板と樹脂基材との組み立て構造に起因する巨視的な凹凸をも併せて軽減することにより、フェルトとリップの接触面を長期間にわたって問題なくフラットに保てるようにして、結果的に真空度の低下を防ぎ、抄紙機の運転停止に至るまでの時間を延長することができる効果がある。
【００３４】
請求項３の発明によれば、樹脂基材はフェルト幅よりも長い一体物として成型されているので気密性が高く、また、熱硬化性樹脂製ＦＲＰ製の樹脂基材とエポキシ系接着剤の組み合わせを用いたことにより、樹脂基材と耐食性金属板との接着強度が強く、接着面に隙間が生じる恐れがないことにより真空度を高めることができ、さらに、表面に溶射皮膜を形成された耐食性金属板は、樹脂基材の長手方向に複数枚に分割されて樹脂基材の表面に隙間無く接着されているので、溶射皮膜形成時の熱変形が少ないフラットな耐食性金属板を選別して使用でき、表面の平坦度の高い長尺のリップを歩留まり良く製作できる利点がある。
【００３５】
なお、樹脂基材の表面に長手方向に沿ってフェルト幅よりも長い接着溝を複数本形成しておけば、接着強度が高くなると共に、万一、耐食性金属板の熱膨張等に起因して樹脂基材との接着面に局部的な剥離が発生しても、全体の剥離につながらないので、抄紙機の運転停止を回避できる利点もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のサクションボックス用リップの断面図である。
【図２】本発明のサクションボックス用リップを用いる抄紙機のプレスパートの概略構成図である。
【図３】図２のサクションボックスの幅方向の両端部の構成を示す断面図である。
【図４】第１の従来例を示す断面図である。
【図５】第２の従来例を示す断面図である。
【図６】第３の従来例を示す断面図である。
【図７】接着試験に用いたテストピースの説明図である。
【図８】接着試験の結果を示す説明図である。
【図９】擬似リップ摩耗試験機の全体構成を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。
【図１０】擬似リップ摩耗試験機の要部構成を示す正面図である。
【図１１】擬似リップ摩耗試験におけるテストピースの厚み測定箇所を示す平面図である。
【符号の説明】
１　　セラミック溶射皮膜
２　　耐食性金属板
３　　樹脂基材
４　　接着剤
【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】
2004131878.tif 000014
【図８】
2004131878.tif 000015
【図９】
2004131878.tif 000016
【図１０】
2004131878.tif 000017
【図１１】
2004131878.tif 000018