JP4524246B2

JP4524246B2 - 湿紙搬送用ベルト

Info

Publication number: JP4524246B2
Application number: JP2005328814A
Authority: JP
Inventors: 健二井上
Original assignee: Ichikawa Co Ltd
Current assignee: Ichikawa Co Ltd
Priority date: 2005-11-14
Filing date: 2005-11-14
Publication date: 2010-08-11
Anticipated expiration: 2025-11-14
Also published as: EP1959055B1; EP1959055A4; US20090095433A1; US7931780B2; EP1959055A1; CN101305128B; WO2007055076A1; JP2007131986A; CN101305128A

Description

本発明は湿紙搬送用ベルト（以下、単に「ベルト」と記す場合がある。）、特に、高速で湿紙を搬送するための湿紙搬送用ベルトに関する。

近年、抄紙機においては、更なるスピードアップを図るため、オープンドローを有さない、クローズドドロー抄紙機が開発されている。
典型的なクローズドドロー抄紙機を、図５に基づき説明する。
同図において、破線で示される湿紙ＷＷは、プレスフェルトＰＦ１、ＰＦ２、湿紙搬送用ベルトＴＢ、ドライヤファブリックＤＦに支持され、右から左に向かって搬送される。これらのプレスフェルトＰＦ１、ＰＦ２、湿紙搬送用ベルトＴＢ、ドライヤファブリックＤＦは、周知のように無端状に構成された帯状体であり、ガイドローラＧＲで支持されている。シューＰＳは、プレスロールＰＲに対応した凹状となっている。このシューＰＳは、シュープレスベルトＳＢを介して、プレスロールＰＲとともにプレス部ＰＰを構成している。

湿紙ＷＷは、図示しないワイヤーパート、第一プレスパートを順次通過し、プレスフェルトＰＦ１からプレスフェルトＰＦ２へ受け渡される。そして、プレスフェルトＰＦ２により、プレス部ＰＰに搬送される。プレス部ＰＰにおいて、湿紙ＷＷは、プレスフェルトＰＦ２と湿紙搬送用ベルトＴＢとにより挟持された状態で、シュープレスベルトＳＢを介したシューＰＳと、プレスロールＰＲとにより加圧される。

プレスフェルトＰＦ２は透水性が高く、湿紙搬送用ベルトＴＢは透水性が非常に低く構成されている。よって、プレス部ＰＰにおいて、湿紙ＷＷからの水分は、プレスフェルトＰＦ２に移行する。プレス部ＰＰを脱した直後においては、急激に圧力から解放されるため、プレスフェルトＰＦ２、湿紙ＷＷ、湿紙搬送用ベルトＴＢの体積が膨張する。この膨張と、湿紙ＷＷを構成するパルプ繊維の毛細管現象とにより、プレスフェルトＰＦ２内の一部の水分が、湿紙ＷＷへと移行してしまう、いわゆる、再湿現象が生じるが、湿紙搬送用ベルトＴＢは透水性が非常に低く構成されているので、その内部に水分を保持することはない。よって、湿紙搬送用ベルトＴＢから再湿現象は殆ど発生せず、湿紙搬送用ベルトＴＢは湿紙の搾水効率向上に寄与する。なお、プレス部ＰＰを脱した湿紙ＷＷは、湿紙搬送用ベルトＴＢにより搬送される。そして、湿紙ＷＷは、サクションロールＳＲにより吸着され、ドライヤファブリックＤＦによりドライヤ工程へと搬送される。

湿紙搬送用ベルトＴＢには、次工程へ湿紙ＷＷを受け渡す際に、湿紙をスムーズに離脱（紙離れ）させる機能が要求される。
この機能を具えた湿紙搬送用ベルトの一例として、湿紙搬送用ベルトの湿紙側層を、高分子弾性部と繊維体とにより構成し、この高分子弾性部と繊維体のどちらか一方を疎水性の素材で構成したものが特許文献１に開示されている。この湿紙搬送用ベルトは、疎水性の素材の作用により、プレス部を脱した後に、湿紙と湿紙搬送用ベルトとの間に形成される薄い水膜を破壊することができるため、次工程への湿紙の受渡をスムーズに行うことができる。

一方、プレス部を脱出した直後の湿紙を積極的にその表面に貼付ける機能の重要性も、認識されるようになってきた。
特許文献１の湿紙搬送用ベルトは、湿紙をベルトからスムーズに離脱させる機能を有するが、プレス部を脱した直後に、湿紙とベルト間の水膜を破壊するため、プレス脱出直後の湿紙がベルト表面に良好に貼付かず、次工程へ移動される最中や、次工程への受渡の際に、湿紙が破断されることがあった。
この問題を解決するために、本発明者は、特許文献２において、湿紙搬送用ベルトの湿紙側層を、高分子弾性部と繊維体とにより構成し、繊維体の一部を表面に露出させた湿紙搬送用ベルトを提案した。特許文献２の湿紙搬送用ベルトによれば、湿紙側層の表面から露出した親水性の繊維体により、湿紙からの水が保持されるため、ベルトに湿紙を貼付けて搬送する機能と、次工程へ湿紙を受け渡す際に湿紙をスムーズに離脱させる機能を両立させることができる。

特開２００１−８９９９０号公報特開２００４−２７７９７１号公報

しかし、特許文献２の湿紙搬送用ベルトは、湿紙が有する水分の一部が、湿紙側層の親水性繊維内に包含され、これにより親水性繊維が膨脹するため、基体の寸法安定性が悪化するという問題がある。湿紙搬送用ベルトの湿紙側層には公定水分率が高いレーヨン繊維やナイロン繊維をバット層繊維として使用されるが、これらの公定水分率が高いバット層は吸水による寸法変化が大きいことが分かっている。このような寸法変化の大きいバット層で構成された湿紙搬送用ベルトは、走行方向や巾方向へ伸長したり、又は部分的に伸長して湿紙搬送用ベルトが波打ち状態で走行する場合があった。
このような寸法変化の傾向は、湿紙側のバット層繊維の公定水分率が高いほど大きく、少ないほど小さく安定していることが分かっている。しかし公定水分率が低いバット層繊維では、湿紙搬送用ベルトの機能を損なうことがあった。

そこで、本発明は、上記問題に鑑み、湿紙をベルトに貼付けて搬送する機能と、次工程へ湿紙を受け渡す際に湿紙をスムーズに離脱させる機能を両立させるとともに、前記のような寸法変化の少ない湿紙搬送用ベルトを提供することを目的とする。

本発明は、クローズドドロー抄紙機のプレスパートで使用され、基体と湿紙側層と機械側層とを具えた湿紙搬送用ベルトにおいて、
前記湿紙側層が、公定水分率が４．０％以上の親水性繊維からなる湿紙接触側バット層と、該親水性繊維より公定水分率が４．０％以上低い繊維からなる基体側バット層からなり、
高分子弾性体が少なくとも前記湿紙接触側バット層に含浸され、
前記親水性繊維の少なくとも一部が前記湿紙接触側バット層の表面に露出していることを特徴とする湿紙搬送用ベルトによって、前記の課題を解決した。

本発明の湿紙搬送用ベルトは、湿紙側層が２層からなり、２層のうち湿紙に接触する側のバット層が公定水分率が４．０％以上の親水性繊維で構成されているのに対し、基体側のバット層は該親水性繊維より公定水分率が４．０％以上低い繊維からなるため、湿紙接触側バット層に湿紙の水分がより多く留まり、基体側バット層には水分の移行が少ない。その結果、湿紙接触側バット層は膨脹するが基体側バット層は膨脹しないから、湿紙搬送用ベルトの湿紙側層の全体の膨脹は僅かであり、ベルトの寸法変化を少なくすることができる。
また、湿紙側層表面に露出した親水性繊維により、湿紙からの水分が保持されるため、ベルトに湿紙を貼付けて搬送する機能と、次工程へ湿紙を受け渡す際に湿紙がスムーズに離脱する機能を両立させることができる。

以下、本発明の湿紙搬送用ベルトについて詳しく説明する。
図１は本発明の第１実施形態の湿紙搬送用ベルトのＣＭＤ方向断面図、図２は平面図である。
図１に示すように、湿紙搬送用ベルト１０は、基体３０と、湿紙側層２０と機械側層２３とを具え、湿紙側層２０は、湿紙接触側バット層２１と、この湿紙接触側バット層２１の内側に配された基体側バット層２２の２層からなる。

湿紙接触側バット層２１は公定水分率が４．０％以上の親水性繊維４１で構成され、基体側バット層２２は当該親水性繊維４１よりも公定水分率が４．０％以上低い繊維で構成されている。すなわち、湿紙接触側バット層２１は吸水性が高く、基体側バット層２２は、湿紙接触側バット層２１と比べて吸水性が低く構成されている。

湿紙接触側バット層２１及び基体側バット層２２には高分子弾性体５０が含浸され、図２に示すように、親水性繊維４１の一部が湿紙接触側バット層２１の表面に露出している。
なお、「露出」とは、湿紙接触側バット層２１の表面に現れている状態を指すものであり、親水性繊維４１が湿紙接触側バット層２１の表面から突出しているか否かを問わない。また、図２は、湿紙接触側バット層２１の表面に親水性繊維４１が露出した状態の１例を示したものであり、この状態に限定されない。
以下、便宜上、湿紙接触側バット層２１を「第１バット層」、基体側バット層２２を「第２バット層」、機械側層２３を「第３バット層」という。

第１バット層２１、第２バット層２２、第３バット層２３は、ステープルファイバーから構成される。これらのうち第１バット層２１のステープルファイバーとして公定水分率が４．０％以上の親水性繊維４１が用いられ、第２バット層２２及び第３バット層２３には、後述するように、当該親水性繊維４１よりも公定水分率が４．０％以上低い繊維が用いられる。
第２バット層２２及び第３バット層２３は、ニードルパンチングにより、それぞれ基体３０の湿紙側及び機械側に絡合一体化され、第１バット層２１は、第２バット層２２に絡合一体化されている。なお、バット層を一体化させる手段としては、ニードルパンチングの他、静電気植毛等でも行うことができる。

第１バット層２１を構成する親水性繊維４１における「親水性」とは、水分を引き寄せる性質及び／又は水分を保持する性質を指し、本発明では、「親水性」の特性を、ＪＩＳＬ０１０５（繊維製品の物理試験方法通則）に記載された「公定水分率」で表す。
親水性繊維４１は、公定水分率が４％以上のものが好ましく用いられ、具体的には、ナイロン（公定水分率４．５％）、ビニロン（同５．０％）、アセテート（同６．５％）、レーヨン（同１１．０％）、ポリノジック（同１１．０％）、キュプラ（同１１．０％）、綿（同８．５％）、麻（同１２．０％）、絹（同１２．０％）、羊毛（同１５．０％）等の親水性繊維のグループから選ばれる。ここで、括弧内の数値は公定水分率である。公定水分率が４％未満の繊維を用いた場合、湿紙からの水分が十分に保持されないため、ベルトに湿紙を貼付けて搬送する機能を十分に発揮することができない。

また、親水性繊維４１として、繊維の表面に化学的な親水処理を施したものも使用することができる。具体的には、当業者に周知である、マーセライズ加工、樹脂加工、電離放射線照射によるスパッタリング、グロー放電加工等を行ったものがある。なお、親水処理をする場合、この処理を施されたモノフィラメント又は紡績糸の水分が３０〜５０％になるように調湿した条件下で、水との接触角が３０°以下であると、良好な結果を得ることができる。なお、上記モノフィラメント又は紡績糸の水分のパーセンテージは、（水／全体重量）×１００の式で算出される。

第１バット層２１の表面に親水性繊維４１を露出させることは、第１バット層２１及び第２バット層２２に高分子弾性体５０を含浸・硬化させた後、第１バット層２１の表面を、サンドペーパーや砥石等で研磨することにより行なわれる。この際、研磨による親水性繊維４１が切断されるのを防ぐために、親水性繊維４１は、０．８ｇ／ｄｔｅｘ以上の強度があることが望ましい。

第２バット層２２は、第１バット層２１の親水性繊維４１に保持された水分が第２バット層２２に移行しないように、親水性繊維４１よりも親水性の低いもの、すなわち、公定水分率の低い繊維４２で構成される。具体的には、前記公定水分率が４％以上の親水性繊維のグループから、親水性繊維４１との公定水分率の差が４％以上になるものを選ぶか、或いは公定水分率の低いビニリデン（公定水分率０％）、ポリ塩化ビニル（同０％）、ポリエチレン（同０％）、ポリプロピレン（同０％）、ポリエステル（同０．４％）、芳香族ポリアミド（同０．４％）、ポリウレタン（同１．０％）、アクリル（同２．０％）等の繊維群の中から選択されるが、湿紙搬送用ベルトとして適度なクッション性（弾性持続性）と強度持続性に優れるポリエステル繊維が好ましく用いられる。

第３バット層２３に用いられる繊維４３は、第２バット層２２の繊維４２と同一でもよく、また、第２バット層２２と異なる繊維としてもよい。
第３バット層２３を第２バット層２２と異なる繊維で構成する場合、第２バット層２２の繊維４２には公定水分率の低いポリエステル繊維を用い、ロールに当接する第３バット層２３の繊維４３には、ポリエステル繊維と耐摩耗性に優れるナイロン繊維を混綿して用いることができる。

また、湿紙側層２０を構成する第１バット層２１の坪量は５０〜６００ｇ／ｍ²の範囲、第２バット層２２の坪量は１００〜６００ｇ／ｍ²の範囲、及び第３バット層２３の坪量は０〜６００ｇ／ｍ²の範囲で適宜設定することが好ましい。

図３は本発明の第２実施形態の湿紙搬送用ベルトのＣＭＤ方向断面図である。第２実施形態の湿紙搬送用ベルト１０では、第１バット層２１のみに高分子弾性体５０を含浸させている。
第１バット層を構成する親水性繊維４１、第２、第３バット層を構成する繊維４２、４３、及び、高分子弾性体５０を硬化させた後に第１バット層２３表面に親水性繊維４２の一部を露出させる方法については、第１実施形態と同様である。

また、図示しないが、第１、第２実施形態の他に、高分子弾性体５０を、基体３０及び第３バット層２３まで含浸させた構成としてもよい。すなわち、湿紙搬送用ベルト１０全体に高分子弾性体５０を含浸させた構成とすることもできる。

高分子弾性体５０としては、ウレタン、エポキシ、アクリル等の熱硬化性樹脂、又はポリアミド、ポリアリレート、ポリエステル等の熱可塑性樹脂を適宜使用することができる。

基体３０は、図１及び図３に示すように、ＭＤ方向糸材と、ＣＭＤ方向糸材を織成することにより得られた織布が好ましく用いられるが、これに限定されず、ＭＤ方向糸材とＣＭＤ方向糸材を織成せずに重ねた構成、フィルム、編物、細い帯状体をスパイラルに巻回して幅広の帯状体を得た構成等、種々の構成を適宜採用することができる。

なお、湿紙搬送用ベルト１０は、基本的に通気性はゼロであるのが好ましいが、使用される抄紙機によっては、多少の通気性が要求されることも考えられる。この場合は、高分子弾性体５０の含浸量を少なくしたり、研磨量を多くしたり、連続気泡入りの高分子弾性体を使用することにより、所望の構成が得られる。
しかし、この場合であっても、湿紙搬送用ベルトの目的に鑑みて、通気度は２ｃｃ／ｃｍ²／ｓｅｃ以下であることが好ましい。なお、この通気度は、ＪＩＳＬ１０９６（一般織物試験方法）に規格されているＡ法（フラジール形試験機）によって測定されるものである。

本発明の湿紙搬送用ベルトを、以下の実施例によって具体的に説明する。但し、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
工程１：基体としてナイロン撚糸（５００ｄｔｅｘ単糸を３本撚ったもの）からなる平織りの織布（坪量４００ｇ/ｍ²）を用い、この無端状の織布の外周面にナイロン６繊維（２０ｄｔｅｘのステープルファイバー、公定水分率４．５％）、内周面にポリエステル繊維（２０ｄｔｅｘのステープルファイバー、公定水分率０．４％）をニードルパンチングして、基体（織布）の表裏に第２バット層及び第３バット層（坪量３００ｇ/ｍ²）を絡合一体化して設けた。
さらに、第２バット層の表面に親水性繊維のレーヨン（６ｄｔｅｘのステープルファイバー、公定水分率約１１％、）をニードルパンチして、第１バット層（坪量２００ｇ/ｍ²）を形成し、密度０．４５ｇ/ｃｍ³のニードルフェルトを得た。
工程２：ニードルフェルトに、ヒートプレスを行うことにより、ステープルファイバーの密度を約０．５０ｇ／ｃｍ³とした。
工程３：ニードルフェルトの外周面より、高分子弾性体のウレタン樹脂を含浸させた。この際、ウレタン樹脂は、織布の中心位置から外周面を覆うまで、すなわち、第１バット層及び第２バット層全体に含浸させた（含浸量１０００ｇ/ｍ²）。
工程４：ウレタン樹脂を硬化させた。
工程５：ウレタン樹脂の外周面をサンドペーパーで研磨した。
以上の工程により、外周面（湿紙側層表面）に、レーヨン繊維が露出しているベルトを得た。

（実施例２）
前記実施例１の工程３において、コーターバーを用いて、ウレタン樹脂がニードルフェルトの第１バット層のみを含浸するように調整した（含浸量４００ｇ/ｍ²）。それ以外は実施例１と同様にして、レーヨン繊維が露出しているベルトを得た。

（実施例３）
実施例１の工程１において、織布の外周面・内周面にそれぞれポリエステル繊維（２０ｄｔｅｘのステープルファイバー、公定水分率０．４％）をニードルパンチングして、基体（織布）の表裏に第２バット層及び第３バット層（坪量３００ｇ/ｍ²）を絡合一体化して設けた。それ以外は実施例１と同様にして、レーヨン繊維が露出しているベルトを得た。

（実施例４）
前記実施例３の工程１において、第２バット層の表面に親水性繊維のナイロン６（６ｄｔｅｘのステープルファイバー、公定水分率約４．５％、）をニードルパンチして、第１バット層（坪量２００ｇ/ｍ²）を形成し、密度０．４５ｇ/ｃｍ³のニードルフェルトを得た。それ以外は実施例１と同様にして、ナイロン６繊維が露出しているベルトを得た。

（比較例１）
前記実施例１の工程１において、織布の外周面・内周面にそれぞれレーヨン（６ｄｔｅｘのステープルファイバー、公定水分率約１１％、）を用い、第２バット層及び第３バットを設けた。それ以外は実施例１と同様にして、レーヨン繊維が露出しているベルトを得た。

（比較例２）
前記実施例１の工程１において、第２バット層の表面にポリエステル繊維（６ｄｔｅｘのステープルファイバー、公定水分率約０．４％、）をニードルパンチして、第１バット層（坪量２００ｇ/ｍ²）を形成した。それ以外は実施例１と同様にして、ポリエステル繊維が露出しているベルトを得た。

これらの湿紙搬送用ベルトについて、図４に示す装置を使用して、以下の実験を行った。
この装置は、プレス部を形成する一対のプレスロールＰＲ，ＰＲと、プレスロールＰＲ，ＰＲに挟持されるプレスフェルトＰＦと湿紙搬送用ベルト１０とにより構成される。なお、このプレスフェルトＰＦと湿紙搬送用ベルト１０は、複数のガイドローラＧＲにより、一定の張力を保ちつつ支持されており、プレスロールＰＲの回転に連れ回りすることにより、駆動される。
なお、ドライヤファブリックＤＦは、便宜上一部のみ図示されているが、プレスフェルトＰＦ、湿紙搬送用ベルト１０と同様に、無端状に構成され、ガイドローラＧＲに支持されるとともに、駆動されている。

この装置において、湿紙ＷＷは、プレス部よりも上流側に位置する湿紙搬送用ベルト１０上へ載置される。湿紙ＷＷは、プレス部を通過し、さらに湿紙搬送用ベルト１０により搬送され、サクションロールＳＲまで到達する。ここで、湿紙ＷＷは、このサクションロールＳＲの吸引により、ドライヤファブリックＤＦへと移行される。

この装置を用いて実験を行い、下記の３点について、湿紙搬送用ベルトの性能の評価を行った。
１．湿紙ＷＷの、プレス部を脱した直後における、湿紙搬送用ベルト１０への移行安定性。
２．湿紙ＷＷの、ドライヤファブリックＤＦへの移行安定性。
３．実験開始直後の湿紙搬送用の寸法（走行方向及び巾方向）を１００とし、実験１００時間後のベルト寸法を計測して、ベルトの寸法変化を評価した。
なお、実験に当たっては、１,２は、目視により評価を行った。

なお、実験は、装置の駆動速度が１５０ｍ／ｍｉｎ、プレス部の加圧圧力が４０ｋｇ／ｃｍ、サクションロールＳＲの真空度が１５０ｍｍＨｇ、ベルトの張力が４ｋｇ／ｃｍの一定条件のもとに行なった。
湿紙ＷＷとして、クラフトパルプにより構成され、坪量８０ｇ／ｍ²、ドライネス５０％のものを使用した。
また、プレスフェルトＰＦとしては、織布と、織布にニードルパンチングにより絡合一体化されたバット層とからなる、一般的な構造のものが採用された。なお、このプレスフェルトＰＦの物性として、坪量１２００ｇ／ｍ²、バット繊度５．６ｄｔｅｘ、フェルト密度０．４５ｇ／ｃｍ³のものを使用した。
実験の結果を、表１に示す。

表１より、実施例１〜４では、走行方向・巾方向いずれも伸長が少なく、比較例１と比べて寸法安定性が向上しているのが分かる。
また、実施例１〜４は、プレス後の湿紙貼付け、及び次工程への湿紙受渡という、湿紙搬送用ベルトに要求される機能を、十分に発揮することが確認された。

なお、比較例１では、プレス後の湿紙貼付け、及び次工程への湿紙受渡機能については実施例と同等の結果が得られたが、ベルトの寸法変化が大きく、寸法安定性が向上していない。これは、第１、第２、第３バット層すべてを親水性繊維で構成したため、親水性繊維が水分を包含して膨脹してしまい、そのため機械の走行方向と巾方向に伸長してしまい、湿紙搬送用ベルトとしての寸法安定性が悪くなるものと考えられる。
また、比較例２では、ベルトの寸法変化は実施例と同等の結果が得られたが、プレス脱出直後に湿紙がフェルト側に移行してしまい、プレス後の湿紙貼付け機能を果たさなかった。これは、第１バット層を公定水分率の低いポリエステル繊維で構成したため、プレス直後に湿紙とベルトとの間に形成される水膜が破壊されすぎるからであると考えられる。

本発明の第１実施形態の湿紙搬送用ベルトの概要を示すＣＭＤ方向断面図。本発明の湿紙搬送用ベルトの概要を示す平面図。本発明の第２実施形態の湿紙搬送用ベルトの概要を示すＣＭＤ方向断面図。実施例の湿紙搬送用ベルトの性能を評価するための装置の概要図。典型的なクローズドドロー抄紙機の概要図。

符号の説明

１０：湿紙搬送用ベルト
２０：湿紙側層
２１：湿紙接触側バット層（第１バット層）
２２：基体側バット層（第２バット層）
２３：機械側層（第３バット層）
３０：基体
４１：親水性繊維
５０：高分子弾性体

Claims

クローズドドロー抄紙機のプレスパートで使用され、基体と湿紙側層と機械側層とを具えた湿紙搬送用ベルトにおいて、
前記湿紙側層が、公定水分率が４．０％以上の親水性繊維からなる湿紙接触側バット層と、該親水性繊維より公定水分率が４．０％以上低い繊維からなる基体側バット層からなり、
高分子弾性体が少なくとも前記湿紙接触側バット層に含浸され、
前記親水性繊維の少なくとも一部が前記湿紙接触側バット層の表面に露出していることを特徴とする、
湿紙搬送用ベルト。