(57)【要約】【課題】  排水性能に優れるとともに、紙成分の変化を極力生じさせないようにすることのできるプレスベルトを提供する。【解決手段】  プレスベルト２は、ベルト走行方向に沿って延びる多数の排水溝１３と、隣接する排水溝１３間に位置しベルト走行方向に沿って延びる多数のランド１４とを有する。ランド１４は、ベルト幅方向に沿う横断面形状において、その上面部が全体的に曲面凸状に形成されている。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転走行するエンドレス形状のプレスベルトと、前記プレスベルトの周内部および／または周外部に位置する加圧手段とを備えたプレス装置におけるプレスベルトであって、
ベルト走行方向に沿って延びる多数の排水溝と、
隣接する排水溝間に位置しベルト走行方向に沿って延びる多数のランドとを有し、
前記ランドは、ベルト幅方向に沿う横断面形状において、その上面部が全体的に曲面凸状に形成されている、プレスベルト。
【請求項２】
前記ランドの横断面形状は、上方に凸の放物線形状である、請求項１に記載のプレスベルト。
【請求項３】
前記ランドの両側壁面は、上方に行くほど幅が小さくなる、テーパ−形状である、請求項１または２に記載のプレスベルト。
【請求項４】
前記ランドの上面部は、ベルト幅方向に沿う横断面形状において、その頂部に直線部を含み、
前記直線部の幅をｓとし、ランドの幅をＷとしたとき、ｓ／Ｗ＜０．５である、請求項１に記載のプレスベルト。
【請求項５】
エンドレス形状のプレスベルトからなる外筒と、前記外筒の周内部に位置する加圧手段としての加圧シューとを備えたシュープレスロールであって、
前記外筒は、請求項１〜４のいずれかに記載のプレスベルトである、シュープレスロール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、製紙工業等の分野において、プレス対象物を加圧処理するために用いられるプレスベルトおよびシュープレスロールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
各種工業において、プレスベルト上に帯状のプレス対象物を載せ、プレスベルトの周内部に位置する一方の加圧部材とプレスベルトの周外部に位置する他方の加圧部材との間でプレス対象物を加圧処理するベルトプレスが使用されている。ここでいう加圧部材とは、プレスロールや加圧シューなどである。ベルトプレスの一例として、製紙工業における脱水プレスとしてのシュープレスを挙げることができる。
【０００３】
シュープレスとは、製紙工業を例に簡単に説明すると、プレスベルトの周外部に位置する外部加圧手段としてのプレスロールと、プレスベルトの周内部に位置する内部加圧手段としての加圧シューとの間で、プレスベルトの外周面上に載せたプレス対象物（湿紙）にプレスベルトを介して面圧力をかけ、加圧処理（脱水処理）する方法である。２本のロールでプレスを行なうロールプレスはプレス対象物に線圧力を加えるのに対し、シュープレスでは走行方向に所定の幅を持つ加圧シューを用いることにより、プレス対象物に面圧力を加えることができる。このため、シュープレスによって脱水プレスを行なった場合、ニップ幅を大きくすることができ、脱水効率を高めることができるという利点がある。
【０００４】
シュープレスをコンパクトにするため、例えば特開昭６１−１７９３５９号公報（特許文献１）に開示されるように、内部加圧手段としての加圧シューを、可撓性のある筒状のプレスベルト（プレスジャケット）で覆い、ロール状に組み立てたシュープレスロールが普及している。
【０００５】
プレスベルトに対する一般的な要求特性としては、強度、耐摩耗性、可撓性および水、油、ガス等に対する非透過性が挙げられる。プレスベルトには、これらの諸特性を備えた材料として、ウレタンプレポリマーと硬化剤とを反応させて得られるポリウレタンが一般的に使用されている。
【０００６】
製紙技術においては、プレスされる湿紙から搾り出された水を運び去るために、プレスベルトの外表面にベルト走行方向に沿って延びる多数の排水溝を設けることが知られている。
【０００７】
図１０は、従来の典型的な排水溝付きのプレスベルトを示す断面図である。図示するプレスベルト８０は、ベルト走行方向に沿って延びる多数の排水溝８１と、隣接する排水溝間に位置しベルト走行方向に沿って延びる多数のランド８２とを有する。通常、排水溝８１およびランド８２は、ベルト幅方向に沿う断面でみたとき、長方形断面を有するようにされている。
【０００８】
図１１は、プレス対象物である湿紙８４とフェルト８３とが、プレスベルト８２とプレスロール８５との間に挟まれている状態を示している。この状態は、加圧前の状態である。ランド８２の上面は平坦な面であり、この平坦な上面がフェルト８３に面接触している。
【０００９】
図１１に示す状態から加圧動作を行なうと、図１２（ｂ）に示すようにランド８２の上部が下方に押されて横に膨らむ。そのため、排水溝８１の開口部の大きさが小さくなり、搾水性能（排水性能）が低下する。
【００１０】
図１２（ａ）は、図１２（ｂ）に対応した湿紙に対する圧力分布を示している。湿紙に作用する圧力分布を見てみると、排水溝８１上に位置する部分には圧力がかからないが、ランド８２上に位置する部分には、高い圧力が作用する。ランド８２は、平坦な上面を有しているので、同じ大きさの高圧力が作用する部分がある程度の幅を占め、その幅の両端部、すなわち排水溝８１とランド８２との境界部上で急激に圧力が減少する。
【００１１】
上記のような急激な圧力差は、紙の成分の変化を引き起こす。具体的には、繊維の配向差、填料の歩留まりの差、かさ（容積）の差等が生じる。このような紙成分の変化は、排水溝８１とランド８２との境界部上に位置する部分で顕著であるので、この境界部分にベルト走行に沿って延びる溝マークが表れるようになる。溝マークの存在は、紙質の評価を低下させる。
【００１２】
また、ランド８２の平坦な上面がフェルト８３を介して湿紙８４に高い圧力で面接触するので、この平坦な上面部分で水が捕捉されて排水溝の方へ抜けきれず、搾水性が悪くなることがある。また、図１２（ｂ）に示すように、排水溝８１は、底が広く、開口部または中間部が狭い状態となるので、排水溝８１の中に入り込んだ水を排出しにくくなる。そのため、プレスベルト８０が水を含んだままで再度紙に接触するようなこと、いわゆる「水回り」が起こる。そのような現象が生じると、湿紙から搾水をすることができず、紙をさらに湿らせてしまう（再湿）。
【００１３】
実公平１−３６９６０号公報（特許文献２）に開示されたプレスベルトにおいては、加圧時にプレスベルトが変形して排水溝の開口が塞がれてしまうのを防止するために、排水溝の面状溝底の横幅より溝口（溝の開口）の横幅を拡開している。特表平１０−５１０５９４号公報（特許文献３）に開示されたプレスベルトにおいては、加圧時の排水溝の閉塞を減少するために、溝の両側部壁を溝開口に向かって次第に広げる形状としている。特開平１１−３３５９９２号公報（特許文献４）に開示されたプレスベルトにおいては、できるだけ大きな蓄水容積を維持するために、排水溝の側壁の開口領域に開口幅を広げる斜面を形成している。
【特許文献１】特開昭６１−１７９３５９号公報
【特許文献２】実公平１−３６９６０号公報
【特許文献３】特表平１０−５１０５９４号公報
【特許文献４】特開平１１−３３５９９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
排水性能の向上を意図した特許文献２、特許文献３および特許文献４に開示された排水溝付きプレスベルトの場合においても、溝間に位置するランドは平坦な上面を有しているので、ランドと溝との境界部における急激な圧力差に起因する紙成分の変化は避けられない。また、平坦な上面部で水が捕捉されるという問題点も解消されない。
【００１５】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、搾水性能に優れるとともに、紙成分の変化を極力生じさせないようにすることのできるプレスベルトを提供することである。
【００１６】
この発明の他の目的は、上記のプレスベルトを外筒として用いたシュープレスロールを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明のプレスベルトは、エンドレス形状を有し回転走行するものであって、該プレスベルトの外周面側にプレス対象物を載せ、該プレスベルトの周内部および／または周外部に位置し所定の幅を有する加圧手段によってプレス対象物を加圧処理するプレス装置に用いられるものである。プレスベルトは、ベルト走行方向に沿って延びる多数の排水溝と、隣接する排水溝間に位置しベルト走行方向に沿って延びる多数のランドとを有する。各ランドは、ベルト幅方向に沿う横断面形状において、その上面部が全体的に曲面凸状に形成されている。
【００１８】
上記構成の本発明によれば、ランドの上面部を全体的に曲面凸状に形成しているので、加圧動作の際にプレスベルトに作用する圧力の分布が滑らかになる。その結果、プレス対象物である紙に対する圧力変化が急峻ではなく、なだらかになるので、紙成分の変化もなだらかになる。したがって、紙の表面に溝マークが表れるのを防止することができる。
【００１９】
また、加圧動作時におけるランドの横への広がりを小さく抑えることができるので、排水溝の開口部が小さくなるのを防止し、良好な搾水性能および排水性能を維持できる。さらに、加圧動作時には、ランドの頂上部から側方に水を押出すので、水がランド上部に捕捉されることはない。
【００２０】
一つの実施形態では、ランドの横断面形状は、上方に凸の放物線形状である。また、より良好な搾水性能および排水性能を発揮するために、ランドの両側壁面を、上方に行くほど幅が小さくなるテーパ−形状としてもよい。
【００２１】
他の実施形態として、ランドの上面部が、ベルト幅方向に沿う横断面形状において、その頂部に直線部を含むものであってもよい。この場合、滑らかな圧力分布ならびに良好な搾水性能および排水性能を発揮するために、直線部の幅をｓとし、ランドの幅をＷとしたとき、ｓ／Ｗ＜０．５の関係となるようにする。
【００２２】
この発明に従ったシュープレスロールは、前述した特徴を有するエンドレス形状のプレスベルトからなる外筒と、この外筒の周内部に位置する加圧手段としての加圧シューとを備える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に、図面を参照しながら本発明の実施の形態について具体的に説明する。
【００２４】
図１は、抄紙機のプレス工程で用いられるシュープレス装置の走行方向断面を示す図である。シュープレス装置は、加圧手段１としてのプレスロールと、プレスロール１に対向するプレスベルト２と、プレスベルト２の周内部に位置する加圧手段３としての加圧シューとを備えている。なお、図１の装置においては、加圧シュー３をプレスベルト２で覆い、プレスベルト２を外筒としてロール状に組立て、シュープレスロール３０を構成しているが、プレスベルト２はロール状に組み立てることなく、エンドレスベルトのまま使用することもできる。
【００２５】
プレスロール１は、プレスベルト２の周外部に位置し、一方の加圧手段として機能する。加圧シュー３は、プレスベルト２の周内部に位置し、他方の加圧手段として機能する。プレスベルト２とプレスロール１との間には、フェルト４に重ねられてプレス対象物としての湿紙５が通される。プレスベルト２の外周面とフェルト４とは、直接接触している。
【００２６】
プレスベルト２と加圧シュー３との間には潤滑油が供給され、プレスベルト２は加圧シュー３の上を滑ることができる。プレスロール１は駆動回転し、プレスベルト２は走行するフェルト４との摩擦力によって加圧シュー３の上を滑りながら従動回転する。
【００２７】
加圧シュー３は、プレスベルト２の周内部からプレスロール１に向けて押し付けられており、この押し付け力によって湿紙５はプレスされ、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とプレスベルト２との間には、走行方向に広い幅を持った加圧脱水部Ｐが形成されている。
【００２８】
図２は、図１における加圧脱水部Ｐの幅方向断面を示す要部断面図である。図２に示すように、プレスロール１および加圧シュー３は、幅方向に一定の長さを有している。
【００２９】
図３は、プレスベルト２の一例を示す図であり、（ａ）はその断面図、（ｂ）は平面図である。プレスベルト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１０と、補強層１０の外周面側に位置し、補強層１０の補強基材中に含浸された弾性材料と一体化した上部弾性層１１と、補強層１０の内周面側に位置し、補強層１０の補強基材中に含浸された弾性材料と一体化した下部弾性層１２とで構成されている。
【００３０】
補強層１０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。
【００３１】
図３に示すように、上部弾性層１１の外周面には、ベルトの走行方向に沿って延びる多数の排水溝１３があらわれている。排水溝１３は、プレスベルトの２の幅方向全体に亘ってらせん状に延びている。
【００３２】
図４は、プレスベルト２の上部弾性層１１の拡大断面図である。プレスベルト２は、ベルト走行方向に沿って延びる排水溝１３と、隣接する排水溝１３間に位置しベルト走行方向に沿って延びるランド１４とを有する。ランド１４は、図示するように、ベルト幅方向に沿う横断面形状において、その上面部が全体的に曲面凸状に形成されている。図４の実施形態では、ランド１４は、その横断面形状が半円形である。この実施形態の場合、ランド１４は、その横断面形状が半円形に限らず、上方に凸の放物線形状であればよい。
【００３３】
図５は、他の実施形態のプレスベルト２０の拡大断面図である。プレスベルト２０は、排水溝２１と、ランド２２とを備えている。ランド２２は、その上面部が緩かに湾曲した形状に形成され、その両側壁面２２ａ，２２ｂが上方に行くほどその幅が小さくなるテーパ形状に形成されている。
【００３４】
本発明の各実施形態において、プレスベルトのランドは、曲面凸状の上面部を有するものでなければならない。ここで、「曲面凸状」とは、平坦部分を含まない完全な曲面であることを含むだけでなく、僅かな平坦部を頂部に有するものをも含むものである。図６は、そのような実施形態のプレスベルトのランド４０の拡大断面図である。ランド４０の上面部は、ベルト幅方向に沿う横断面形状において、その頂部に直線部４１を含む。この実施形態の場合、なだらかな圧力分布ならびに良好な搾水性能および排水性能を発揮するために、直線部４１の幅をｓとし、ランド４０の幅をＷとしたとき、ｓ／Ｗ＜０．５の関係となるようにすることが必要である。好ましくは、ｓ／Ｗ≦０．３、より好ましくはｓ／Ｗ≦０．１にするのがよい。
【００３５】
図７に示すプレスベルトのランド５０は、半円形の上面部５１と、平行な両側壁面５２とを有する。図７は、ランド５０が加圧される前の状態を示し、図８（ｂ）は加圧状態にあるランド５０を示している。図８（ａ）は、図８（ｂ）に対応した湿紙に対する圧力分布を示している。
【００３６】
図７に示すように、加圧直前状態においては、ランド５０の頂点のみがプレス対象物５３（湿紙またはフェルト）に当接している。この状態から、加圧動作が行なわれると、ランド５０が押圧されてプレス対象物５３との当接面積が徐々に拡大して行く。こうして、図８（ｂ）に示すように、加圧状態では、プレス対象物５３に作用する圧力の分布が滑らかに推移する。その結果、ランド５０と排水溝との境界部上にある紙に対する圧力変化が急峻ではなく、なだらかになるので、紙成分の変化もなだらかになる。したがって、紙の表面に溝マークが表れるのを防止することができる。
【００３７】
また、ランド５０の上面部を曲面凸状に形成することにより、加圧動作時におけるランドの横への広がりを小さく抑えることができ、排水溝の開口部が小さくなるのを防止できる。さらに、加圧動作時には、ランド５０の頂上部から側方に水を押出すので、水がランド上部に捕捉されることはない。
【００３８】
次に、図９を参照して、本発明によるシュープレスロール３０の実施形態について説明する。図９は、シュープレスロールの幅方向断面を示す図である。シュープレスロール３０は、加圧手段としての加圧シュー３をプレスベルト２で覆い、プレスベルト２を外筒としてロール状に組み立てられている。プレスベルト２は、前述の各実施形態で説明したような排水溝およびランドを有しているが、図９ではそれらの図示を省略している。
【００３９】
加圧シュー３は、支持軸３１上で油圧シリンダ３２によって支持されており、上方向にプレスベルト２を押し付けることができる。支持軸３１の両端部上には、端部ディスク３３がベアリング３４を介して回転自在に支持されている。プレスベルト２の端縁は、端部ディスク３３の外周３６上で半径方向内側に折り曲げられている。プレスベルト２端縁の折り曲げ部は、端部ディスク３３の外周部と、リング状の固定プレート３５とに挟まれ、ボルト等で締め付けられて固定されている。プレスベルト２と加圧シュー３との間には潤滑油が供給される。このようにして、端部ディスク３３に固定されたプレスベルト２は、加圧シュー３の上を滑りながら回転することができる。
【００４０】
以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示された実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明によるプレスベルトは、搾水性能および排水性能に優れ、さらに紙に対してなだらかな圧力分布を与えることによって溝マークの発生を抑制するものである。したがって、特に製紙工業において、プレス対象物を加圧処理するために用いられるプレスベルトおよびシュープレスロールに有利に適用され得る。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】抄紙機のプレス工程で用いられるシュープレス装置の走行方向断面を示す図である。
【図２】図１における加圧脱水部Ｐの幅方向断面を示す要部断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るプレスベルトを示す図であり、（ａ）はその断面図、（ｂ）は平面図である。
【図４】本発明の一実施形態であるプレスベルトの要部拡大断面図である。
【図５】本発明の他の実施形態であるプレスベルトの要部拡大断面図である。
【図６】本発明のさらに他の実施形態であるプレスベルトの要部拡大断面図である。
【図７】本発明のさらに他の実施形態であるプレスベルトの要部拡大断面図である。
【図８】図７に示したプレスベルトの加圧状態および圧力分布を示す図である。
【図９】本発明の一実施形態に係るシュープレスロールの幅方向断面を示す図である。
【図１０】従来のプレスベルトを示す断面図である。
【図１１】従来のプレスベルトの加圧直前状態を示す図である。
【図１２】従来のプレスベルトの加圧状態および圧力分布を示す図である。
【符号の説明】
【００４３】
１  プレスロール、２  プレスベルト、３  加圧シュー、４  フェルト、５  湿紙、１０  補強層、１１  上部弾性層、１２  下部弾性層、１３  排水溝、１４  ランド、２０  プレスベルト、２１  排水溝、２２  ランド、２２ａ，２２ｂ  両側壁面、３０  プレスロール、３１  支持軸、３２  油圧シリンダ、３３  端部ディスク、３４  ベアリング、３５  固定プレート、３６  外周、４０  ランド、４１  直線部、５０  ランド、５１  上面部、５２  両側面部、５３  プレス対象物。
【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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【図１２】
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