JP2000355894A - 抄紙ベルト用のエキスパンデッドフィルム基布補強材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】抄紙機上のシュー式長尺ニッププレスに使用す
るエンドレスベルト構造体の提供。 【解決手段】長尺ニッププレス用エンドレスベルトの基
布は、内面、外面、横方向および縦方向を有する高分子
フィルム構造体である。その構造体には少なくとも一つ
の方向に配列する穿孔群がある。その構造体を加熱条件
下で引っ張って穿孔間の未穿孔区域で分子鎖を配向さ
せ、その構造体に靭性と引張強さを付与する。少なくと
も基布の内面をポリウレタンのような高分子樹脂材料で
被覆する。基布を被覆して硬化させると、その穿孔のお
かげでその材料と基布とが機械的に結合する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ウエブ材から水を
除去するメカニズム、および特に抄紙機上で紙製品に加
工される繊維ウエブから水を除去するメカニズムに関す
る。特に本発明は、抄紙機上のシュー式長尺ニッププレ
スでの使用に備えて、並びに他の抄紙および紙加工アプ
リケーションに備えて設計されたエンドレスベルト構造
体である。

【０００２】

【従来の技術】抄紙プロセスでは、抄紙機の形成部にお
いて繊維スラリーを形成布上に沈積させることによりセ
ルロース繊維の繊維ウエブをその形成布上で形成する。
その形成部ではそのスラリーから多量の水を除去して、
その後その新たに形成されたウエブを圧縮部に案内す
る。その圧縮部には一連のプレスニップがあり、そこで
その繊維ウエブに圧縮力を加えて、そのウエブから脱水
する。最後にそのウエブを乾燥部に案内する。その乾燥
部には加熱乾燥ドラムがあり、そのウエブをそのドラム
の周りに沿って誘導する。その加熱乾燥ドラムでそのウ
エブの含水量が所望の水準まで蒸発により減少し、それ
により、紙製品が生産される。

【０００３】エネルギーコストの上昇により、そのウエ
ブが乾燥部に入る前にできるだけ多量の水を除去するこ
とがこれまでにまして望まれるようになった。その乾燥
ドラムを内部から蒸気で加熱することがよくあるので、
蒸気生産量に関連するコストは、特にそのウエブから多
量の水を除去する必要に迫られた場合、重大な問題とな
りうる。

【０００４】従来、圧縮部には、数対の隣接する円筒状
プレスロールにより形成される一連のニップがあった。
近年、数対の隣接するプレスロールにより形成されるニ
ップよりも、シュー式の長尺プレスニップを使用する方
がさらに有利であることが判明した。それゆえ、そのニ
ップにおいてウエブに圧力をかける時間が長ければ長い
ほど、そこではさらに多量の水を除去することができ、
それにより、そのウエブに残存し、その乾燥部において
蒸発により除去される水の量はいっそう少なくなる。

【０００５】本発明はシュー式長尺ニッププレスに関す
る。この多種多様な長尺ニッププレスにおいて、そのニ
ップは円筒状プレスロールと弧状圧力シューとの間に形
成される。後者には円筒状プレスロールの曲率半径に近
い曲率半径を有する円筒状凹面がある。そのロールとシ
ューとが物理的に接近する場合、２本のプレスロール間
に形成されるニップと比べて、機械方向に５倍から１０
倍長いニップが形成されることがある。従来型のツー・
ロールプレスのニップと比べて、その長尺ニップが５倍
から１０倍長くなることがある。それゆえ、いわゆる滞
留時間、すなわちその繊維ウエブがその長尺ニップにお
いて加圧されている時間は、ツー・ロールプレスの場合
に比べて相応に長くなることがある。従来型の抄紙機の
ニップと比べて、この新しい長尺ニップ技術のおかげ
で、その長尺ニップにおける繊維ウエブの脱水量は飛躍
的に増加した。

【０００６】シュー式長尺ニッププレスには、米国特許
第５，２３８，５３７号に開示されているような特殊な
ベルトが必要である。このベルトは、その繊維ウエブを
支持、搬送および脱水する圧縮布が加速摩耗しないよう
に設計されている。その摩耗は、直接的に摺動接触して
固定圧力シューを通過することにより生じるものであ
る。かかるベルトの面は滑らかで不浸透性のものでなけ
ればならない。その面は油膜という潤滑フィルム上に乗
りまたは摺動し、その固定シューを通過する。そのベル
トはおおむね圧縮布と同じ速度でそのニップを通過す
る。それによりその圧縮布はそのベルトの面に対して最
少量の摺擦力で擦り合う。

【０００７】米国特許第５，２３８，５３７号で開示さ
れた種々多様なベルトは、エンドレスループという形を
とる織基布に合成高分子樹脂を含浸させて製造する。好
ましくはその樹脂は少なくともそのベルトの内面上で所
与の厚さの皮膜となり、それにより、その長尺ニッププ
レスの弧状圧力シューの構成要素との直接的接触からそ
の基布を織る糸を保護する。特にこの皮膜は、摺動して
容易にその潤滑シューを通過して、また、その面はその
潤滑油がすこしなりともそのベルトの構造体を通り抜け
て、圧縮布、圧縮布群又は繊維ウエブを汚染するのを防
止する、滑らかで、不浸透性のものでなければならな
い。

【０００８】米国特許第５，２３８，５３７号に開示さ
れたベルトの基布は、モノフィラメント糸から単層織ま
たは多層織で織ることができ、その基布は十分に目が開
くように織ってあり、その含浸材料がその基布の織に完
全に含浸する。これにより最終ベルトにおいていかなる
空隙もできないようになる。かかる空隙によりそのベル
トとシューとの間で使用される潤滑剤がそのベルトを通
過して圧縮布または圧縮布群および繊維ウエブを汚染す
るようになる。その基布は平織したものであって引き続
き継ぎ合わせてエンドレス形としたり、または筒形にエ
ンドレス織したりしてもよい。

【０００９】含浸材料が硬化して固体状態になる場合、
その含浸材料はまずその基布に機械的に結合して、そこ
ではその硬化した含浸材料はその基布の糸を取り囲む。
なおその上に、ある種の化学結合力または接着力が硬化
した含浸材料と基布の糸材料との間に存在するかもしれ
ない。

【００１０】米国特許第５，２３８，５３７号に開示さ
れたような長尺ニッププレスベルトは、そのベルトを据
え付けた長尺ニッププレスの寸法要件に左右され、エン
ドレスループ形の周囲に縦方向に測定して、約１３から
３５フィート（おおむね４から１１メートル）の長さを
有し、且つこれらの形の横方向に測定して、約１００か
ら４５０インチ（おおむね２５０から１１２５センチメ
ートル）の幅を有している。

【００１１】その基布に合成高分子樹脂を含浸させる前
にその基布をエンドレス形にするという要件により、か
かるベルトの製造は明らかに困難である。

【００１２】それにもかかわらず、長い間頻繁にこの多
様なベルトの製造を行ってきた。しかしながら長引く問
題によりその製造プロセスは狂いっぱなしであった。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】これらの問題の一つ
に、含浸および塗布プロセスの段階で基布から全ての空
気を抜くことが困難であるということがある。前記した
ように基布の織構造体中に残る空気は最終ベルト製品中
で空隙として現れる。かかる空隙によりそのベルトと弧
状圧力シューとの間で使用される潤滑剤がそのベルトを
通過して、圧縮布または圧縮布群および繊維ウエブを汚
染させることがある。それゆえ、基布からすべての空気
を取り除いて、使用する合成高分子樹脂を完全に含浸す
ることは重要ではあるが、困難である。

【００１４】本発明により、長尺ニッププレス（ＬＮ
Ｐ）ベルトとしてまたは他の抄紙および紙加工アプリケ
ーション用ベルトとして使用するように意識的に設計し
ているものの、従来型の織基布構造体に欠けるエンドレ
スベルトの形で、この問題に対する解答が得られる。

【００１５】

【課題を解決するための手段】従って本発明は長尺ニッ
ププレス用樹脂被覆エンドレスベルトである。その樹脂
被覆エンドレスベルトはその弧状圧力シューと直接的に
摺動接触してそのニップを通過し、そこで処理する繊維
ウエブおよびその繊維ウエブを支持する圧縮布または圧
縮布群をその弧状圧力シューから分離し、これによりそ
の繊維ウエブおよび圧縮布または圧縮布群は弧状圧力シ
ューとの直接的な摺動接触による損傷からおよび弧状圧
力シュー上におけるいかなる潤滑剤による汚染からも保
護される。そのベルトは、シュー方式のカレンダー上で
または２本以上のロールを有するカレンダー上でカレン
ダーベルトとして使用してもよい。

【００１６】その樹脂被覆エンドレスベルトは、内面、
外面、縦方向および横方向を有する、エンドレスループ
という形をとる高分子フィルム構造体である基布から構
成される。その高分子フィルム構造体には複数の穿孔が
存在する。好ましくは、必ずしも必要ではないが、その
穿孔は縦方向および横方向のうち一つの方向に整列する
かまたはこれらの方向の両方向に配列する。穿孔間には
未穿孔区域があり、そこでは高分子フィルム構造体の高
分子分子が縦方向または横方向に配向しており、これに
よりその高分子フィルム構造体は靭性を有し、且つ縦方
向および横方向における寸法変化に対して耐性を示す。
分子配向は、加熱条件下に、その高分子シート構造体を
縦方向もしくは横方向に、またはこれらの二つの方向に
引き伸ばすことにより生じる。

【００１７】少なくとも基布の内面には、ポリウレタン
のような高分子樹脂材料の皮膜が存在する。この皮膜の
おかげでその基布は油や水のような液を透過させず、ま
た、この皮膜が硬化した場合にこの皮膜と基材とが機械
的に結合するように、その皮膜がその穿孔を通過する。
その皮膜を砥石で研削し、さらに皮砥で研磨すると、そ
の皮膜の面は滑らかになり、そのベルトの厚さは均一に
なる。

【００１８】

【発明の実施の形態】図面を頻繁に参照しながら、本発
明をより詳細に説明する。

【００１９】抄紙機上で加工処理により紙製品となる繊
維ウエブから脱水するための長尺ニッププレスは、図１
の側断面図で示されている。滑らかな円筒状プレスロー
ル１２と弧状圧力シュー１４でプレスニップ１０の形が
定まる。その弧状圧力シュー１４の曲率半径はその円筒
状プレスロール１２の曲率半径とほぼ同一である。その
円筒状プレスロール１２と弧状圧力シュー１４との距離
は、そのニップ１０にかかる荷重を制御するために弧状
圧力シュー１４に適切に取り付けた水力手段で調整する
ことができる。その滑らかな円筒状プレスロール１２は
その弧状圧力シュー１４にぴったり組み合わさった制御
クラウンロールであり、これにより水平幅方向のニップ
プロフィールが得られる。

【００２０】長尺ニッププレスベルト１６は閉じたルー
プの形でニップ１０の先まで伸長して、円筒状プレスロ
ール１２と弧状圧力シュー１４を分離している。圧縮布
１８と加工処理により紙シートになる繊維ウエブ２０
は、図１の矢印で示すごとく、共にニップ１０を通過す
る。繊維ウエブ２０は圧縮布１８で支持され、ニップ１
０で滑らかな円筒状プレスロール１２と直接的に接触す
る。繊維ウエブ２０と圧縮布１８は、矢印で示すごとく
進行して、ニップ１０を通過する。長尺ニッププレスベ
ルト１６は、矢印で示すように移動してプレスニップ１
０を通過する、すなわち、図１に描写するごとく、反時
計回りに進み、弧状圧力シュー１４に対する直接的な摺
動接触から圧縮布１８を保護し、また、油膜という潤滑
フィルム上で摺動してそのシューを通過する。従って、
長尺ニッププレスベルト１６は油を浸透させないもので
なければならず、それゆえ、その摺動によっては圧縮布
１８と繊維ウエブ２０は汚染しない。

【００２１】図２は長尺ニッププレス１６の斜視図であ
る。ベルト１６には内面２８と外面３０とが存在する。

【００２２】図３はベルト３２のその他の実施例の斜視
図である。ベルト３２には内面３４と外面３６とが存在
する。プレスニップ１０において繊維ウエブ２０から圧
搾された水を一時的に貯蔵するために、その外面３６に
は、例えばベルト３２の周囲に沿って縦方向に複数本の
溝が設けられている。

【００２３】水を一時的に貯蔵するために、ベルトの外
面には複数個のめくら孔を所望の幾何学的パターンで配
列することができる。図４はベルト４０のそのような他
の実施例の斜視図である。そのベルト４０には内面４２
と外面４４とが存在する。その外面４４には、ベルト４
０を完全に貫通するように伸長していないので、いわゆ
るめくら孔４６と呼ばれる孔が複数個設けてある。

【００２４】長尺ニッププレスベルト１６、３２、４０
には、従来型の繊維構造体ではなく高分子フィルム構造
体である基布が存在する。その高分子フィルム構造体は
穿孔されており、加熱条件下に、機械方向もしくは幅方
向に、または両方向に引っ張って、機械方向もしくは幅
方向に、または両方向に分子を配向させている。その熱
によりその穿孔高分子フィルム構造体が軟化し、その構
成要素である分子鎖は、その引張りが起こる一つの方向
または二つの方向に整列する。生じた分子配向により、
その引張りが起こった一つの方向または二つの方向にお
いてその高分子フィルム構造体の引張り強さが増加す
る。

【００２５】図５は本発明のベルト用基布５０の斜視図
である。その基布５０はエンドレスループの形をしてお
り、その基布には内面５２と外面５２とが存在する。縦
方向または機械方向は図５においてＭＤで示されてい
る。一方、横方向または幅方向はＣＤで示されている。

【００２６】好ましくは、基布５０の高分子フィルム構
造体は管状スリーブの形をとり、まず穿孔して、次に加
熱条件下に、製造するベルトの寸法に合わせて、縦方向
もしくは横方向、または縦方向と横方向の二つの方向に
引っ張る。基布５０の高分子フィルム構造体は平シート
の形をとってもよい。そのシートをまず穿孔して、次に
加熱条件下に、長手方向もしくは幅方向に、または長手
方向と幅方向の二つの方向に引っ張り、最後に製造する
ベルトの寸法を有するものを接合して、エンドレスルー
プの形にする。

【００２７】平シートを接合してエンドレスループの形
にすることは、その平シートの両端を重ね合わせて、次
に熱と圧力でその両端を一つに接合することにより達成
できる。その上、熱と圧力の組み合わせにより、その接
合領域が確実に平シートの残りの部分と同じ厚さを持つ
ようになる。

【００２８】平シートの両端を互いに突合せた状態のま
ま化学手段または超音波手段で接合して、その平シート
をエンドレスループの形に配設することもできる。

【００２９】基布５０には複数個の穿孔が存在し、その
孔はその基布を完全に貫通しており、図５において、内
面５２と外面５４の双方の面上に見られる。明瞭にする
ために、いくつかの穿孔５６が示されているにすぎな
い。その基布５０全体にわたって図示したごとく穿孔さ
れている。

【００３０】図６は基布５０の外面５６の部分平面図で
ある。穿孔５６はほぼ矩形上であり、丸い角を有してい
る。一般に、高分子フィルム構造体を機械方向および幅
方向に引っ張った量と同様に、その穿孔の形状はその初
期の形に依存している。いずれにしても、穿孔５６は常
に丸みを帯びており、引張りプロセスの結果としてする
どい角に欠けている。

【００３１】好ましくは、必ずしも必要であるわけでは
ないが、穿孔５６は当初、高分子フィルム構造体を引っ
張って基布５０を製造する一つの方向または二つの方向
に整列する。すなわち、究極的に製造する基布５０の機
械方向に該当する方向にその高分子フィルム構造体を引
っ張る場合は、その穿孔５６は好ましくはその方向に整
列し、それゆえ、図６において穿孔の横列間の未穿孔区
域は、機械方向の糸の等価物として作用する。同様に、
究極的に製造する基布５０の幅方向に該当する方向にそ
の高分子フィルム構造体を引っ張る場合は、その穿孔５
６は好ましくはその方向に整列し、そえゆえ、図６にお
いて穿孔の縦列間の未穿孔区域は、幅方向の糸の等価物
として作用する。その高分子構造体を二つの方向に引っ
張る場合は、好ましくはその穿孔５６が、図６に示すご
とく、二つの方向に整列する。

【００３２】図７は図６において線７−７で示すごとく
取った断面図である。例えば点５８のような、引張り操
作後に、隣接する穿孔５６の間の厚さが最大になる点に
おいて、基布５０の厚さが５ミル（０．００５インチ；
０．１２７ｍｍ）と２００ミル（０．２００インチ；
５．１ｍｍ）の間にくるように、その高分子構造体を引
っ張る。

【００３３】基布５０は、前記したごとく、高分子フィ
ルム構造体である。どのような熱可塑性高分子樹脂材料
からでもその高分子フィルム構造体を押出成形できる
が、ポリアミドまたはポリエステルなどの高分子樹脂材
料からそのものを押出成形する。ひとたびそのものを平
形または管形に押出成形した後は、穿孔し、次に加熱条
件下に幅方向もしくは長手方向に、または幅方向と長手
方向の二つの方向に引っ張る。平形である場合は、次に
そのものを接合してエンドレスループの形にする。

【００３４】基布５０を製造した後、業界公知の技術を
駆使して、高分子樹脂材料でそのものを塗布する。その
高分子樹脂材料を基布５０の少なくとも一方の面に塗布
する。その面は究極的にはそのベルトの内面になる面で
ある。その基布５０の内面は滑らかな弧状圧力シュー１
４を摺動横断するので、その基布５０は、高分子樹脂材
料の皮膜により、このような摺動接触や状況が変われば
起きると思われる摩損を免れる。また、その高分子樹脂
材料によりそのベルトが油や水を透過させないようにな
り、また、その材料はその基布５０の穿孔５６を通過す
る。その高分子樹脂材料が穿孔５６を通過するので、そ
の材料は硬化の際に基布５０と機械的に結合する。その
高分子樹脂材料と基布５０との間にある程度の化学的結
合が生じるかもしれない。

【００３５】その高分子樹脂材料はポリウレタンであっ
てよい。仮にそうであれば、その高分子樹脂材料を基布
５０に塗布した後、その材料が体験する硬化プロセスの
最中の発泡を防ぐために、ポリウレタン１００％の固体
組成物であることが好ましい。その高分子樹脂材料の皮
膜が硬化した後、その皮膜を砥石で研削しさらに皮砥で
研磨することにより、滑らかな面と均一な厚さを有する
ベルトが得られる。

【００３６】その基布５０の一方の面にのみその高分子
樹脂材料を塗布し、その基布５０の他方の面は結局起伏
した状態であってよい。塗布面から高分子樹脂材料が穿
孔５６を通過する位置で、その材料の塊ができるらしい
というのがその理由である。それゆえ、好ましくは、そ
の基布５０の両面に高分子樹脂材料を塗布する。その高
分子樹脂材料の硬化後は、そのベルトの内面および外面
を砥石で研削しさらに皮砥で研磨することにより、滑ら
かな面と均一な厚さを有するベルトが得られる。最後
に、プレスニップ１０において繊維ウエブ２０から圧搾
される水の一時的貯蔵に備えて、切断、溶融、彫刻また
は穿孔により、ベルトの周囲に沿って縦方向に複数本の
溝または複数個のめくら孔を有する外面が得られる。

【００３７】また、特許請求の範囲から逸脱することな
く前記した内容を変更することは、当業者には自明であ
る。

【００３８】

【発明の効果】本発明によれば、抄紙機上のシュー式長
尺ニッププレスが得られる。そのベルトは、長尺ニップ
プレス用として有用であるばかりでなく、シュー式カレ
ンダー上のもしくは２本以上のロールを有するカレンダ
ー上のカレンダーベルトとして、または移送ベルトとし
て、その他の抄紙アプリケーションでも使用できる。こ
のようにして得られたベルトは油や水を透過させず、製
造される紙は油や水で汚れることがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】長尺ニッププレスの側断面図である。

【図２】本発明のベルトの斜視図である。

【図３】他のベルトの斜視図である。

【図４】他のベルトの斜視図である。

【図５】本発明のベルト用基布の斜視図である。

【図６】基布の外面の部分平面図である。

【図７】図６における線７−７で取った断面図である。

【符号の説明】

１０ プレスニップ １２ 円筒状プレスロール １４ 弧状圧力シュー ５０ 基布 ５６ 穿孔

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】長尺ニッププレスもしくはカレンダー用、
   またはその他の抄紙および紙加工アプリケーション用樹
   脂被覆エンドレスベルトであって、前記樹脂被覆エンド
   レスベルトが基材と少なくとも前記基材の内面上の高分
   子樹脂材料皮膜とからなり、 前記基材が内面、外面、縦方向および横方向を有する、
   エンドレスループ形の高分子フィルム構造体であり、前
   記高分子フィルム構造体が複数の穿孔を有し、且つ前記
   穿孔間に未穿孔区域を有しており、そこにおいて前記高
   分子フィルム構造体の高分子分子が前記縦方向および横
   方向のうち一つの方向に配向しており、それにより前記
   高分子フィルム構造体が靭性を有し、且つ前記縦方向お
   よび横方向のうち前記一つの方向における寸法変化に対
   して耐性を有しており、 前記皮膜により前記基材が液を透過させないようになっ
   ており、且つ前記皮膜が前記穿孔を貫通し、それにより
   前記基材と前記皮膜とが機械的に結合しており、前記皮
   膜が滑らかであり、且つそれにより均一な厚さのベルト
   が得られることを特徴とする、前記ベルト。
2. 【請求項２】前記高分子フィルム構造体の前記高分子分
   子が前記未穿孔区域の一部分において前記縦方向および
   横方向のうち一つの方向に配向しており、且つ前記未穿
   孔区域の他の部分において前記縦方向および横方向のう
   ちもう一つの方向に配向しており、それにより前記高分
   子フィルム構造体が靭性を有し、且つ前記縦方向および
   横方向のうち前記二つの方向における寸法変化に対して
   耐性を有することを特徴とする、請求項１に記載のベル
   ト。
3. 【請求項３】前記穿孔が前記縦方向および横方向のうち
   一つの方向に整列し、及び前記高分子フィルム構造体の
   前記高分子分子が少なくとも前記未穿孔区域の一部分に
   おいて前記縦方向および横方向のうち前記一つの方向に
   配向していることを特徴とする、請求項１に記載のベル
   ト。
4. 【請求項４】前記穿孔が前記縦方向および横方向の二つ
   の方向に整列し、及び前記高分子フィルム構造体の前記
   高分子分子が前記未穿孔区域の一部分において前記縦方
   向に配向し、且つ前記未穿孔区域の他の部分において前
   記横方向に配向していることを特徴とする、請求項１に
   記載のベルト。
5. 【請求項５】高分子樹脂材料の前記皮膜が前記基材の前
   記内面および前記外面の両面上に存在することを特徴と
   する、請求項１に記載のベルト。
6. 【請求項６】前記高分子樹脂材料がポリウレタンである
   ことを特徴とする、請求項１に記載のベルト。
7. 【請求項７】前記高分子フィルム構造体が熱可塑性高分
   子樹脂材料を押出成形したものであることを特徴とす
   る、請求項１に記載のベルト。
8. 【請求項８】前記高分子フィルム構造体がポリアミドお
   よびポリエステルからなる群から選ばれた高分子樹脂材
   料を押出成形したものであることを特徴とする、請求項
   １に記載のベルト。
9. 【請求項９】前記穿孔間の前記未穿孔区域の最大厚さが
   ５ミルから２００ミルの範囲であることを特徴とする、
   請求項１に記載のベルト。
10. 【請求項１０】前記基材の前記内面上の前記皮膜を砥石
    で研削しさらに皮砥で研磨して、それにより均一な厚さ
    および所望の表面特性を前記ベルトに付与してなること
    を特徴とする、請求項１に記載のベルト。
11. 【請求項１１】前記内面および外面の両面上の皮膜を砥
    石で研削しさらに皮砥で研磨して、それにより均一な厚
    さおよび所望の表面特性を前記ベルトに付与してなるこ
    とを特徴とする、請求項５に記載のベルト。
12. 【請求項１２】前記ベルトの前記外面上の前記皮膜に複
    数の溝が存在し、前記溝に関わりなく前記皮膜により前
    記ベルトの厚さが均一になることを特徴とする、請求項
    ５に記載のベルト。
13. 【請求項１３】前記ベルトの前記外面上の前記皮膜に複
    数のめくら穴が存在し、前記めくら穴に関わりなく前記
    皮膜により前記ベルトの厚さが均一になることを特徴と
    する、請求項５に記載のベルト。