プレスベルトおよびシュープレスロール
【課題】 プレスロールや加圧シューなどの加圧部材の幅方向における両端部に対応して位置する両端部対応領域でのクラックの発生を効果的に抑制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、プレスロール１または加圧シュー３の幅方向における両端部に対応して位置する両端部対応領域Ｂと、この両端部対応領域Ｂの間に位置する中央領域Ａとを含む。中央領域Ａは、所定の厚みを有していて、加圧手段によって加圧される被加圧部を構成する。端部対応領域Ｂは、中央領域Ａの厚みよりも小さな厚みとなる凹部１４となって加圧手段からの圧力を逃がす圧力逃がし部を構成する。
【解決手段】 プレスベルト２は、プレスロール１または加圧シュー３の幅方向における両端部に対応して位置する両端部対応領域Ｂと、この両端部対応領域Ｂの間に位置する中央領域Ａとを含む。中央領域Ａは、所定の厚みを有していて、加圧手段によって加圧される被加圧部を構成する。端部対応領域Ｂは、中央領域Ａの厚みよりも小さな厚みとなる凹部１４となって加圧手段からの圧力を逃がす圧力逃がし部を構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、製紙工業、磁気記録媒体製造工業、繊維工業等の各種工業において、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】
上記のような脱水工程の他にも、例えば製紙工業、磁気記録媒体製造工業、繊維工業等において、プレス対象物の表面を平滑化し、光沢を付与するために行なわれるカレンダー工程等、プレス対象物の品質を向上させるために、ロールプレスに代えて、あるいはロールプレスと併用して、シュープレスが行なわれる場合がある。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。しかし、プレスベルト、特にシュープレス用ベルトには、過酷な屈曲や加圧が繰り返されるため、外周面にクラックの発生しやすいことが耐久性の点で大きな問題となっている。
【０００６】
上記の問題を解決する方法として、特開平１０−２９８８９３号公報（特許文献２）には、ベルトを構成する樹脂の硬度を、幅方向の中央域で高く、シューエッジ対応部位を含む両縁域で低くなるように変化させることによって、耐摩耗性と耐クラック性を改善したシュープレス用ベルトが開示されている。この場合、中央域では耐摩耗性や耐加圧変形性を維持し、両縁域ではクラックを起こりにくくできるという効果があると考えられる。
【０００７】
クラックは、プレスロールや加圧シューなどの加圧手段の幅方向両端部に対応する両端部対応域で集中して発生しやすい。両端部対応域の間に位置しプレス対象物の加圧処理面となる中央域ではさほど厳密な耐クラック性は要求されず、むしろ耐摩耗性や耐加圧変形性を重視すべきであると考えられる。
【０００８】
特許文献２はこのような思想に基いてなされたものであるが、硬度の変化によって耐摩耗性と耐クラック性を両立させるためには、中央域と両縁部との硬度の変化をある程度大きくする必要がある。ポリウレタンの硬度が異なると、成形時の収縮力が異なる。このため、幅方向の中央域と両縁域での硬度の変化を大きくしたベルトは、円筒度が悪くなり、走行性に支障をきたすおそれがある。
【０００９】
他の先行技術文献として、プレスベルトの形状や構造に改良を加えたり、排水溝（搾水溝）の深さに変化を持たせることによって、加圧手段の幅方向両端部に対応する両端部対応域でのクラックの発生を抑制したものもある。例えば、特開２００２−１８０３９３号公報（特許文献３）では、加圧手段の幅方向両端部に対応する位置にあるプレスベルトの中間層の厚みを大きくしている。特開２００２−３２７３８９号公報（特許文献４）では、加圧手段の幅方向両端部に対応する位置にある排水溝の底を中間層である補強層に近づけている。米国特許第５，９４３，９５１号公報（特許文献５）では、プレスベルトの幅方向両端部の厚みを徐々に変化させることによって可撓性を高めている。米国特許第６，０３０，５０３号公報（特許文献６）では、プレスベルトの幅方向両端部に溝とは異なる多数の凹部を設けている。特開平１１−１２９７５号公報（特許文献７）では、プレスベルトの幅方向両端部の排水溝の深さを浅くしている。
【特許文献１】特開昭６１−１７９３５９号公報
【特許文献２】特開平１０−２９８８９３号公報
【特許文献３】特開２００２−１８０３９３号公報
【特許文献４】特開２００２−３２７３８９号公報
【特許文献５】米国特許第５，９４３，９５１号公報
【特許文献６】米国特許第６，０３０，５０３号公報
【特許文献７】特開平１１−１２９７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記の先行技術文献においては、典型的には、加圧手段の幅方向両端部に対応する位置にあるプレスベルトの両端部対応領域の可撓性を高めることにより、この領域でのクラックの発生を抑制しようとしている。しかしながら、プレスベルトの両端部対応領域の可撓性を高めるようにしても、クッラク発生に対する抑制効果は不十分である。
【００１１】
加圧手段によって湿紙などのプレス対象物に対して加圧処理を行っているとき、加圧手段の幅方向両端部に対応するプレスベルトの両端部対応領域には、加圧手段によって加圧されて拘束されている部分と、加圧手段によって拘束されない部分との境界が位置しており、この境界部分から幅方向外側に位置するプレスベルト部分に対して曲げ力が作用する。すなわち、上記の境界部分には、加圧手段からの加圧力と、加圧処理時に必然的に生じる曲げ力が相乗的に作用している。そのため、たとえこの境界部分近傍領域に可撓性を持たせるような構造にしても、クラック発生に対する抑制効果が不十分となる。
【００１２】
この発明の目的は、プレスロールや加圧シューなどの加圧部材の幅方向における両端部に対応して位置する両端部対応領域でのクラックの発生を効果的に抑制することのできるプレスベルトを提供することである。
【００１３】
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】
【００１４】
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方法に用いられるものである。プレスベルトは、加圧手段の幅方向における両端部に対応して位置する両端部対応領域と、この両端部対応領域の間に位置する中央領域とを含む。中央領域は、所定の厚みを有していて、加圧手段によって加圧される被加圧部を構成し、両端部対応領域は、中央領域の厚みよりも小さな厚みとなる凹部となって加圧手段からの圧力を逃がす圧力逃がし部を構成する。
【００１５】
プレスベルトの両端部対応領域は、中央領域の厚みよりも小さな厚みとなる凹部となっているので、プレス対象物に対する加圧処理時に、この両端部対応領域においては加圧手段からの圧力を逃がしている。従って、両端部対応領域には、加圧処理時において曲げ応力のみが作用し、加圧手段からの高い圧力は作用しない。こうして、上記構成の本発明によれば、プレスベルトの両端部対応領域におけるクラックの発生を効果的に抑制し得る。
【００１６】
なお、本明細書において使用する「走行方向」および「幅方向」という用語は、特記がない限り、それぞれプレス対象物の走行方向および幅方向を指すものとする。また、プレス対象物は、湿紙、磁気テープ、織物などの帯状材料であって特に限定はない。また、加圧手段は、プレスロールや加圧シューなどである。
【００１７】
好ましくは、プレスベルトの両端部対応領域における凹部の深さは、加圧手段に加圧されたときの中央領域の厚み寸法の変化量よりも大きい。このような凹部の深さであれば、プレス対象物に対する加圧処理時に、加圧手段からの高い圧力を確実にプレスベルトの両端部対応領域で逃がすことができる。凹部の深さは、例えば、１．０ｍｍ以上である。
【００１８】
一つの実施形態では、凹部は、当該プレスベルトの外周面に形成されている。他の実施形態では、凹部は、当該プレスベルトの内周面に形成されている。さらに他の実施形態として、当該プレスベルトの外周面および内周面の両者に凹部を形成するようにしてもよい。
【００１９】
一つの実施形態では、上記の両端部対応領域の幅方向外側に、両端部対応領域とほぼ同じ厚みの最端領域を含む。他の実施形態では、上記の両端部対応領域の幅方向外側に、中央領域とほぼ同じ厚みの最端領域を含む。プレスベルトの最端領域が中央領域とほぼ同じ厚みを有するようにすれば、フェルトの幅方向両端部を安定して支えることができるので、フェルトの自由な動きを規制できる。
【００２０】
プレスベルトは、例えば、中央領域および両端部対応領域の両者に延在する補強層と、その上の上部弾性層とを備える。この場合、上部弾性層が、圧力逃がし部となる凹部を有している。
【００２１】
他の実施形態では、プレスベルトは、中央領域および両端部対応領域の両者に延在する補強層と、その上に位置し中央領域にのみ延在する上部弾性層とを備える。この場合、補強層外周面の露出部分が、圧力逃がし部となる凹部を形成する。
【００２２】
上部弾性層の外周面に、ベルトの走行方向に沿って延びる多数の排水溝を形成してもよい。この場合、好ましくは、上記凹部の深さは、排水溝の底端深さと同じかそれよりも大きい。プレスベルトの両端部対応領域にある排水溝の底端は、クラックの発生起点となる可能性が高い。この実施形態では、両端部対応領域を凹部にして圧力を逃がすことに加えて、この領域に排水溝が形成されていないので、クラック発生抑制効果がより高い。
他の実施形態におけるプレスベルトは、中央領域および両端部対応領域の両者に延在する補強層と、その下の下部弾性層とを備える。この場合、下部弾性層が、圧力逃がし部となる凹部を有している。
【００２３】
さらに他の実施形態におけるプレスベルトは、中央領域および両端部対応領域の両者に延在する補強層と、その下に位置し中央領域にのみ延在する下部弾性層とを備える。この場合、補強層内周面の露出部分が、圧力逃がし部となる凹部を形成する。
【００２４】
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。好ましくは、所定の厚みを有するプレスベルトの中央領域の両端は、加圧シューの両端エッジ部よりも幅方向の内側に位置している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
この種のプレスベルト２のサイズは、一般的には、その幅が２〜１５ｍ、周長が１〜３０ｍ、厚みが２〜１０ｍｍである。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。プレスベルト２は、中央領域Ａと、両端部対応領域Ｂと、最端領域Ｃとを含む。両端部対応領域Ｂは、プレスロール１の加圧面６の両端部７および加圧シュー３の加圧面８の両端部９を含む部位に対応する領域である。最端領域Ｃは、両端部対応領域Ｂの外側に位置する。
【００３２】
図２に示すプレスベルト２においては、その中央領域Ａが所定の厚みを有していて、プレスロール１および加圧シュー３によって加圧される被加圧部を構成し、両端部対応領域Ｂが中央領域Ａの厚みよりも小さな厚みとなる凹部となってプレスロール１および加圧シュー３からの圧力を逃がす圧力逃がし部を構成し、最端領域Ｃが中央領域Ａとほぼ同じ厚みとなっている。
【００３３】
図３は、他の形態のプレスベルトを示している。同一または相当部分の要素に対しては、図２で用いたのと同じ番号を用いている。図３に示すプレスベルト２においては、その中央領域Ａが所定の厚みを有していて、プレスロール１および加圧シュー３によって加圧される被加圧部を構成し、両端部対応領域Ｂが中央領域Ａの厚みよりも小さな厚みとなる凹部となってプレスロール１および加圧シュー３からの圧力を逃がす圧力逃がし部を構成し、最端領域Ｃが両端部対応領域Ｂとほぼ同じ厚みとなっている。
【００３４】
図４の（ａ）は、プレス対象物である湿紙５およびプレスベルト２が、プレスロール１と加圧シュー３との間に挟まれている状態を拡大して示している。この図４の（ａ）では、フェルト４の図示を省略した。また、プレスベルト２は、図面を単純化するために、均一な厚みで図示している。図４の（ｂ）〜（ｆ）は、この発明の実施形態に係るプレスベルト２の種々の形状を示している。
【００３５】
図４の（ａ）に示すように、プレス対象物である湿紙５の端部は、プレスロール１の加圧面６の端部７および加圧シュー３の加圧面８の端部９よりも幅方向内側に位置している。プレスベルト２の端部対応領域Ｂは、プレスロール１の端部７および加圧シュー３の端部９の部位に対応する領域である。具体的には、端部対応領域Ｂは、プレスロール１の端部７および加圧シュー３の端部９に対応する位置を中心にして幅方向両側にある程度の広がりをもって延在している。湿紙５は、プレスベルト２の両端部対応領域Ｂに挟まれる中央領域Ａ上に位置する。端部対応領域Ｂと中央領域Ａとの境界部は、湿紙５の端部と加圧手段（プレスロール１および加圧シュー３）の端部との間のほぼ中間付近に位置する。端部対応領域Ｂの外側には最端領域Ｃが位置するが、それらの両領域の境界部は、加圧手段の端部よりも幅方向外側に位置している。
【００３６】
湿紙５に対して加圧処理を行っている状態では、プレスベルト２のうち、プレスロール１の加圧面６と加圧シュー３の加圧面８とに挟まれる部分がこれらの加圧手段によって拘束される。一方、プレスロール１の加圧面６の端部７および加圧シュー３の加圧面８の端部９よりも幅方向外側に位置するプレスベルト部分は、これらの加圧手段によって拘束されない。上記のプレスベルト２の拘束部分と非拘束部分との境界部２ｂは、プレスロール１の端部７および加圧シュー３の端部９のところに位置する。加圧時には、図４の（ａ）において想像線で示すように、加圧手段によって拘束されていない部分に必然的に曲げ力が作用する。プレスベルト２の境界部分２ｂに、上記の曲げ力に加えて加圧手段からの高い圧力が集中するようなことがあれば、この境界部分でクラックが発生し易くなる。
【００３７】
上記のようなプレスベルト２の境界部分２ｂにおけるクラックの発生を効果的に抑制するために、本発明の実施形態に係るプレスベルト２の両端部対応領域Ｂは、中央領域Ａの厚みよりも小さな厚みとなる凹部となって加圧手段からの圧力を逃がす圧力逃がし部を構成する。
【００３８】
図４の（ｂ）に示すプレスベルト２においては、中央領域Ａおよび最端領域Ｃがほぼ同じ厚みを有していて、それらの間の端部対応領域Ｂの外周面に段差をもって窪んだ凹部１４を形成している。この凹部１４の深さｄは、好ましくは、１．０ｍｍ以上である。通常、加圧処理時におけるプレスベルト中央領域Ａの厚み寸法の変化量は１．０ｍｍよりも小さいので、このような凹部１４の深さであれば、加圧手段からの高い圧力を確実に両端部対応領域Ｂで逃がすことができる。なお、凹部１４は、プレスベルト２の走行方向に延びている。
【００３９】
図４の（ｃ）に示すプレスベルト２においては、端部対応領域Ｂが中央領域Ａよりも小さな厚みとなる凹部１４となって圧力逃がし部を構成し、最端領域Ｃが端部対応領域Ｂとほぼ同じ厚みを有している。この実施形態においても、凹部１４の深さ、すなわち中央領域Ａの厚みと端部対応領域Ｂの厚みとの差を１．０ｍｍ以上にするのが好ましい。なお、凹部１４は、プレスベルト２の走行方向に延びている。
【００４０】
図４の（ｂ）および（ｃ）に示したプレスベルト２においては、端部対応領域Ｂが平坦な底面を有する凹部の形態であった。一方、図４の（ｄ）に示すプレスベルト２においては、端部対応領域Ｂは、その外周面に断面が円弧状の凹部１４を有していて、この凹部１４により加圧手段からの圧力を逃がす圧力逃がし部を構成している。断面円弧状の凹部１４は、プレスベルト走行方向に延びている。最端領域Ｃは、中央領域Ａとほぼ厚みを有している。この実施形態においても、好ましくは、凹部１４の最大深さｄを１．０ｍｍ以上にする。
【００４１】
図４の（ｅ）に示すプレスベルト２においては、端部対応領域Ｂの内周面に凹部１４が形成されて圧力逃がし部を構成している。内周面に形成された凹部１４は、プレスベルトの走行方向に延びている。この実施形態では、中央領域Ａの外周面と端部対応領域Ｂの外周面との境界部分に段差が現われない。最端領域Ｃは、中央領域Ａとほぼ同じ厚みを有している。好ましくは、プレスベルト２の内周面における凹部１４の深さｄは、１．０ｍｍ以上である。
【００４２】
図４の（ｆ）に示すプレスベルト２においては、端部対応領域Ｂの内周面に凹部１４が形成されて圧力逃がし部を構成し、最端領域Ｃが端部対応領域Ｂとほぼ同じ厚みを有している。この実施形態においても、プレスベルト２の外周面に段差が現われない。好ましくは、プレスベルト２の内周面における凹部１４の深さｄは、１．０ｍｍ以上である。
【００４３】
図５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。
【００４４】
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。
【００４５】
図５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。
【００４６】
図６は、プレスベルト２の拡大断面図である。プレスベルト２のうち、加圧手段の幅方向における両端部に対応して位置する両端部対応領域Ｂの厚みは、中央領域Ａおよび最端領域Ｃよりも小さくなるようにされている。具体的には、上部弾性層１１は、両端部対応領域Ｂがベルト走行方向に沿って環状に延びる凹み部１４となっており、そのため両端部対応領域Ｂの厚みが他の領域よりも小さくなっている。
【００４７】
図６に示す実施形態では、排水溝１３の底端の深さをｄ１とし、凹み部１４の底面の深さをｄ２とすると、ｄ２≧ｄ１の関係が成立するように排水溝１３の深さおよび凹み部１４の深さが選ばれている。このような寸法関係にすることにより、中央領域Ａおよび最端領域Ｃには排水溝１３が形成されているが、両端部対応領域Ｂには排水溝が形成されていない状態となる。
【００４８】
ここで具体的な寸法を例示的に記載する。前述したように、プレスベルト２は、一般的には、その幅寸法が２〜１５ｍ、周長が１〜３０ｍ、厚みが２〜１０ｍｍである。このようなプレスベルト２において、両端部対応領域Ｂの幅寸法は２〜１５ｃｍ程度、上部弾性層１１の厚みは１．２〜８ｍｍ程度、排水溝１３の底端の深さｄ１は０．５〜７ｍｍ程度、凹み部１４の底面の深さｄ２は１．０〜７ｍｍ程度である。また、排水溝１３の溝幅は０．６〜１．２ｍｍ程度であり、隣接する排水溝１３間に位置するランド部の幅は０．９〜３．６ｍｍ程度である。
【００４９】
図６に示す実施形態によれば、次の利点が得られる。先ず第１に、両端部対応領域Ｂの厚みを小さくすることにより、この領域の可撓性を高められるとともに、加圧手段からの圧力を逃がす圧力逃がし部を構成することができる。したがって、この領域にねじり応力や曲げ応力等が作用しても、加圧手段からの過大な圧力がかかっていないのでクラックの発生を抑制し得る。
【００５０】
第２に、両端部対応領域Ｂに位置する上部弾性層に凹み部１４を形成することにより、クラックの発生起点となりやすい排水溝を無くしているので、クラック発生抑制効果が高い。好ましくは、凹み部１４の両側壁面１４ａは、下方に行くにつれて互いの間隔が小さくなるテーパ状に形成されている。仮に凹み部１４の両側壁面１４ａが垂直壁面だとすると、垂直壁面と排水溝１３との交差部で鋭いカドがたつおそれがある。このようなカドの発生を防止するために、テーパ状の両側壁面１４ａとするのが好ましい。また、凹み部１４の底部コーナー部での応力集中を避けるために、コーナー部を曲面状に形成してもよい。
【００５１】
第３に、プレスベルト２の最端領域Ｃが中央領域Ａと同じ厚みを有するようにしているので、最端領域Ｃによってフェルトの幅方向両端部を安定して支えることができ、フェルトの自由な動きを規制できる。
【００５２】
第４に、最端領域Ｃの外周面に、ベルトの走行方向に沿って多数の排水溝が形成されているので、両端部対応領域Ｂから最端領域Ｃまでを通じての可撓性が高まり、クラックの発生を抑制する効果が高まる。
【００５３】
図７、図８、図９および図１０は、プレスベルトの他の実施形態を示している。
【００５４】
図７に示すプレスベルト２０は、補強層２１と、上部弾性層２２と、下部弾性層２３とを備える。この実施形態では、排水溝２４が上部弾性層２２の幅方向全体に亘ってらせん状に延びている。上部弾性層２２のうち、両端部対応領域Ｂの部分は凹み部２５となって圧力逃がし部を構成している。凹み部２５の底面の深さは、排水溝２４の底の深さよりも小さい。そのため、凹み部２５の底面にも排水溝２４があらわれている。この実施形態においても、厚みが小さくなっている両端部対応領域Ｂが良好な可撓性を発揮するとともに、圧力逃がし部を構成しているので、クラックの発生を抑制できる。
【００５５】
図８に示すプレスベルト４０は、補強層４１と、上部弾性層４２と、下部弾性層４３とを備える。この実施形態では、排水溝が形成されていない。上部弾性層４２のうち、両端部対応領域Ｂの部分は凹み部４４となって圧力逃がし部を構成しているので、両端部対応領域Ｂにおけるクラックの発生を効果的に抑制できる。
【００５６】
図９に示すプレスベルト６０は、補強層６１と、上部弾性層６２と、下部弾性層６３とを備える。上部弾性層６２内には、排水溝６４が幅方向全体に亘ってらせん状に延びている。この実施形態では、大部分の両端部対応領域Ｂ上および最端領域Ｃ上に殆ど上部弾性層が形成されておらず、補強層６１の表面と実質的に同一面となっている。ここで「実質的に同一面」とは、仮に上部弾性層が残っていたとしても、その厚みが０．５ｍｍ以下のスキン層となっていることを含む概念である。また、中央領域Ａと両端部対応領域Ｂとの境界部分に位置する上部弾性層６２の両端部６５は、なだらかに湾曲した斜面となっている。特に上部弾性層６２の上下のコーナ部では、応力集中を避けるためになだらかな曲面状の面取りを施している。
【００５７】
図９に示した実施形態では、プレスベルト６０の外周面において、中央領域Ａがプレスベルト走行方向に凸部になって延び、両端部対応領域Ｂおよび最端領域Ｃがプレスベルト走行方向に凹部となって延びている。凹部となった両端部対応領域Ｂは、加圧手段からの圧力を逃がす圧力逃がし部を構成する。なお、プレスベルト６０の外周面における中央領域Ａと両端部対応領域Ｂとの段差を１．０ｍｍ以上にするのが好ましい。このような寸法の段差を確保できるのであれば、両端部対応領域Ｂに０．５ｍｍ以上の厚みの上部弾性層を残してもよい。
【００５８】
図１０に示すプレスベルト７０は、補強層７１と、上部弾性層７２と、下部弾性層７３とを備える。上部弾性層７２内には、排水溝７４が幅方向全体に亘ってらせん状に延びている。この実施形態では、最端領域Ｃ上に殆ど上部弾性層が形成されておらず、補強層７１の表面と実質的に同一面となっている。また、両端部対応領域Ｂ上に位置する上部弾性層７２は、最端領域Ｃに向かって次第に厚みが小さくなるテーパ部分７５を有している。図示するように、テーパ部分７５の途中位置には、排水溝７４の底端よりも深く抉れた凹溝７６が形成されている。次第に厚みが小さくなるテーパ部分７５は応力を緩和するように作用する。また、凹溝７６の部分では、クラックの発生起点となりやすい排水溝が形成されていないので、この部分におけるクラックの発生を抑制できる。なお、凹溝７６の幅寸法は、１ｃｍ〜１０ｃｍ程度である。また、凹部７６は、加圧手段からの圧力を逃がす圧力逃がし部を構成する。
【００５９】
次に、図１１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１１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。
【００６０】
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。
【００６１】
プレスベルト２としては、前述した各実施形態のものを使用することができる。図から明らかなように、プレスベルト２の中央領域Ａの両端は、加圧シュー３の両端エッジよりも幅方向内側に位置している。
【００６２】
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。図示し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】
【００６３】
本発明によるプレスベルトは、従来クラックが発生しやすかった両端部対応領域においてクラックが起こりにくいものとなるので、長期に亘って使用することが可能になる。したがって、製紙工業、磁気記録媒体製造工業、繊維工業等の各種工業において、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】
【００６４】
【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】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り、プレスベルトとして異なった形態のものを使用している。
【図４】加圧手段の幅方向における一方の端部付近の構造を示す図解的断面図であり、（ａ）は、装置の構造を示し、（ｂ）〜（ｆ）は種々の形態のプレスベルトを示している。
【図５】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６】本発明の一実施形態の拡大断面図である。
【図７】本発明の他の実施形態の拡大断面図である。
【図８】本発明のさらに他の実施形態の拡大断面図である。
【図９】本発明のさらに他の実施形態の拡大断面図である。
【図１０】本発明のさらに他の実施形態の拡大断面図である。
【図１１】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。
【符号の説明】
【００６５】
１ プレスロール、２ プレスベルト、２ｂ 境界部分、３ 加圧シュー、４ フェルト、５ 湿紙、６ 加圧面、７ 両端部、８ 加圧面、９ 両端部、１０ 補強層、１１ 上部弾性層、１２ 下部弾性層、１３ 排水溝、１４ 凹み部、１４ａ 側壁面、２０ プレスベルト、２１ 補強層、２２ 上部弾性層、２３ 下部弾性層、２４ 排水溝、２５ 凹み部、３０ シュープレスロール、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 プレスベルト、４１ 補強層、４２ 上部弾性層、４３ 下部弾性層、４４ 凹み部、６０ プレスベルト、６１ 補強層、６２ 上部弾性層、６３ 下部弾性層、６４ 端水溝、６５ 両端部、７０ プレスベルト、７１ 補強層、７２ 上部弾性層、７３ 下部弾性層、７４ 排水溝、７５ テーパ部分、７６ 凹溝、Ａ 中央領域、Ｂ 両端部対応領域、Ｃ 最端領域。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、製紙工業、磁気記録媒体製造工業、繊維工業等の各種工業において、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】
上記のような脱水工程の他にも、例えば製紙工業、磁気記録媒体製造工業、繊維工業等において、プレス対象物の表面を平滑化し、光沢を付与するために行なわれるカレンダー工程等、プレス対象物の品質を向上させるために、ロールプレスに代えて、あるいはロールプレスと併用して、シュープレスが行なわれる場合がある。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。しかし、プレスベルト、特にシュープレス用ベルトには、過酷な屈曲や加圧が繰り返されるため、外周面にクラックの発生しやすいことが耐久性の点で大きな問題となっている。
【０００６】
上記の問題を解決する方法として、特開平１０−２９８８９３号公報（特許文献２）には、ベルトを構成する樹脂の硬度を、幅方向の中央域で高く、シューエッジ対応部位を含む両縁域で低くなるように変化させることによって、耐摩耗性と耐クラック性を改善したシュープレス用ベルトが開示されている。この場合、中央域では耐摩耗性や耐加圧変形性を維持し、両縁域ではクラックを起こりにくくできるという効果があると考えられる。
【０００７】
クラックは、プレスロールや加圧シューなどの加圧手段の幅方向両端部に対応する両端部対応域で集中して発生しやすい。両端部対応域の間に位置しプレス対象物の加圧処理面となる中央域ではさほど厳密な耐クラック性は要求されず、むしろ耐摩耗性や耐加圧変形性を重視すべきであると考えられる。
【０００８】
特許文献２はこのような思想に基いてなされたものであるが、硬度の変化によって耐摩耗性と耐クラック性を両立させるためには、中央域と両縁部との硬度の変化をある程度大きくする必要がある。ポリウレタンの硬度が異なると、成形時の収縮力が異なる。このため、幅方向の中央域と両縁域での硬度の変化を大きくしたベルトは、円筒度が悪くなり、走行性に支障をきたすおそれがある。
【０００９】
他の先行技術文献として、プレスベルトの形状や構造に改良を加えたり、排水溝（搾水溝）の深さに変化を持たせることによって、加圧手段の幅方向両端部に対応する両端部対応域でのクラックの発生を抑制したものもある。例えば、特開２００２−１８０３９３号公報（特許文献３）では、加圧手段の幅方向両端部に対応する位置にあるプレスベルトの中間層の厚みを大きくしている。特開２００２−３２７３８９号公報（特許文献４）では、加圧手段の幅方向両端部に対応する位置にある排水溝の底を中間層である補強層に近づけている。米国特許第５，９４３，９５１号公報（特許文献５）では、プレスベルトの幅方向両端部の厚みを徐々に変化させることによって可撓性を高めている。米国特許第６，０３０，５０３号公報（特許文献６）では、プレスベルトの幅方向両端部に溝とは異なる多数の凹部を設けている。特開平１１−１２９７５号公報（特許文献７）では、プレスベルトの幅方向両端部の排水溝の深さを浅くしている。
【特許文献１】特開昭６１−１７９３５９号公報
【特許文献２】特開平１０−２９８８９３号公報
【特許文献３】特開２００２−１８０３９３号公報
【特許文献４】特開２００２−３２７３８９号公報
【特許文献５】米国特許第５，９４３，９５１号公報
【特許文献６】米国特許第６，０３０，５０３号公報
【特許文献７】特開平１１−１２９７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記の先行技術文献においては、典型的には、加圧手段の幅方向両端部に対応する位置にあるプレスベルトの両端部対応領域の可撓性を高めることにより、この領域でのクラックの発生を抑制しようとしている。しかしながら、プレスベルトの両端部対応領域の可撓性を高めるようにしても、クッラク発生に対する抑制効果は不十分である。
【００１１】
加圧手段によって湿紙などのプレス対象物に対して加圧処理を行っているとき、加圧手段の幅方向両端部に対応するプレスベルトの両端部対応領域には、加圧手段によって加圧されて拘束されている部分と、加圧手段によって拘束されない部分との境界が位置しており、この境界部分から幅方向外側に位置するプレスベルト部分に対して曲げ力が作用する。すなわち、上記の境界部分には、加圧手段からの加圧力と、加圧処理時に必然的に生じる曲げ力が相乗的に作用している。そのため、たとえこの境界部分近傍領域に可撓性を持たせるような構造にしても、クラック発生に対する抑制効果が不十分となる。
【００１２】
この発明の目的は、プレスロールや加圧シューなどの加圧部材の幅方向における両端部に対応して位置する両端部対応領域でのクラックの発生を効果的に抑制することのできるプレスベルトを提供することである。
【００１３】
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】
【００１４】
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方法に用いられるものである。プレスベルトは、加圧手段の幅方向における両端部に対応して位置する両端部対応領域と、この両端部対応領域の間に位置する中央領域とを含む。中央領域は、所定の厚みを有していて、加圧手段によって加圧される被加圧部を構成し、両端部対応領域は、中央領域の厚みよりも小さな厚みとなる凹部となって加圧手段からの圧力を逃がす圧力逃がし部を構成する。
【００１５】
プレスベルトの両端部対応領域は、中央領域の厚みよりも小さな厚みとなる凹部となっているので、プレス対象物に対する加圧処理時に、この両端部対応領域においては加圧手段からの圧力を逃がしている。従って、両端部対応領域には、加圧処理時において曲げ応力のみが作用し、加圧手段からの高い圧力は作用しない。こうして、上記構成の本発明によれば、プレスベルトの両端部対応領域におけるクラックの発生を効果的に抑制し得る。
【００１６】
なお、本明細書において使用する「走行方向」および「幅方向」という用語は、特記がない限り、それぞれプレス対象物の走行方向および幅方向を指すものとする。また、プレス対象物は、湿紙、磁気テープ、織物などの帯状材料であって特に限定はない。また、加圧手段は、プレスロールや加圧シューなどである。
【００１７】
好ましくは、プレスベルトの両端部対応領域における凹部の深さは、加圧手段に加圧されたときの中央領域の厚み寸法の変化量よりも大きい。このような凹部の深さであれば、プレス対象物に対する加圧処理時に、加圧手段からの高い圧力を確実にプレスベルトの両端部対応領域で逃がすことができる。凹部の深さは、例えば、１．０ｍｍ以上である。
【００１８】
一つの実施形態では、凹部は、当該プレスベルトの外周面に形成されている。他の実施形態では、凹部は、当該プレスベルトの内周面に形成されている。さらに他の実施形態として、当該プレスベルトの外周面および内周面の両者に凹部を形成するようにしてもよい。
【００１９】
一つの実施形態では、上記の両端部対応領域の幅方向外側に、両端部対応領域とほぼ同じ厚みの最端領域を含む。他の実施形態では、上記の両端部対応領域の幅方向外側に、中央領域とほぼ同じ厚みの最端領域を含む。プレスベルトの最端領域が中央領域とほぼ同じ厚みを有するようにすれば、フェルトの幅方向両端部を安定して支えることができるので、フェルトの自由な動きを規制できる。
【００２０】
プレスベルトは、例えば、中央領域および両端部対応領域の両者に延在する補強層と、その上の上部弾性層とを備える。この場合、上部弾性層が、圧力逃がし部となる凹部を有している。
【００２１】
他の実施形態では、プレスベルトは、中央領域および両端部対応領域の両者に延在する補強層と、その上に位置し中央領域にのみ延在する上部弾性層とを備える。この場合、補強層外周面の露出部分が、圧力逃がし部となる凹部を形成する。
【００２２】
上部弾性層の外周面に、ベルトの走行方向に沿って延びる多数の排水溝を形成してもよい。この場合、好ましくは、上記凹部の深さは、排水溝の底端深さと同じかそれよりも大きい。プレスベルトの両端部対応領域にある排水溝の底端は、クラックの発生起点となる可能性が高い。この実施形態では、両端部対応領域を凹部にして圧力を逃がすことに加えて、この領域に排水溝が形成されていないので、クラック発生抑制効果がより高い。
他の実施形態におけるプレスベルトは、中央領域および両端部対応領域の両者に延在する補強層と、その下の下部弾性層とを備える。この場合、下部弾性層が、圧力逃がし部となる凹部を有している。
【００２３】
さらに他の実施形態におけるプレスベルトは、中央領域および両端部対応領域の両者に延在する補強層と、その下に位置し中央領域にのみ延在する下部弾性層とを備える。この場合、補強層内周面の露出部分が、圧力逃がし部となる凹部を形成する。
【００２４】
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。好ましくは、所定の厚みを有するプレスベルトの中央領域の両端は、加圧シューの両端エッジ部よりも幅方向の内側に位置している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
この種のプレスベルト２のサイズは、一般的には、その幅が２〜１５ｍ、周長が１〜３０ｍ、厚みが２〜１０ｍｍである。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。プレスベルト２は、中央領域Ａと、両端部対応領域Ｂと、最端領域Ｃとを含む。両端部対応領域Ｂは、プレスロール１の加圧面６の両端部７および加圧シュー３の加圧面８の両端部９を含む部位に対応する領域である。最端領域Ｃは、両端部対応領域Ｂの外側に位置する。
【００３２】
図２に示すプレスベルト２においては、その中央領域Ａが所定の厚みを有していて、プレスロール１および加圧シュー３によって加圧される被加圧部を構成し、両端部対応領域Ｂが中央領域Ａの厚みよりも小さな厚みとなる凹部となってプレスロール１および加圧シュー３からの圧力を逃がす圧力逃がし部を構成し、最端領域Ｃが中央領域Ａとほぼ同じ厚みとなっている。
【００３３】
図３は、他の形態のプレスベルトを示している。同一または相当部分の要素に対しては、図２で用いたのと同じ番号を用いている。図３に示すプレスベルト２においては、その中央領域Ａが所定の厚みを有していて、プレスロール１および加圧シュー３によって加圧される被加圧部を構成し、両端部対応領域Ｂが中央領域Ａの厚みよりも小さな厚みとなる凹部となってプレスロール１および加圧シュー３からの圧力を逃がす圧力逃がし部を構成し、最端領域Ｃが両端部対応領域Ｂとほぼ同じ厚みとなっている。
【００３４】
図４の（ａ）は、プレス対象物である湿紙５およびプレスベルト２が、プレスロール１と加圧シュー３との間に挟まれている状態を拡大して示している。この図４の（ａ）では、フェルト４の図示を省略した。また、プレスベルト２は、図面を単純化するために、均一な厚みで図示している。図４の（ｂ）〜（ｆ）は、この発明の実施形態に係るプレスベルト２の種々の形状を示している。
【００３５】
図４の（ａ）に示すように、プレス対象物である湿紙５の端部は、プレスロール１の加圧面６の端部７および加圧シュー３の加圧面８の端部９よりも幅方向内側に位置している。プレスベルト２の端部対応領域Ｂは、プレスロール１の端部７および加圧シュー３の端部９の部位に対応する領域である。具体的には、端部対応領域Ｂは、プレスロール１の端部７および加圧シュー３の端部９に対応する位置を中心にして幅方向両側にある程度の広がりをもって延在している。湿紙５は、プレスベルト２の両端部対応領域Ｂに挟まれる中央領域Ａ上に位置する。端部対応領域Ｂと中央領域Ａとの境界部は、湿紙５の端部と加圧手段（プレスロール１および加圧シュー３）の端部との間のほぼ中間付近に位置する。端部対応領域Ｂの外側には最端領域Ｃが位置するが、それらの両領域の境界部は、加圧手段の端部よりも幅方向外側に位置している。
【００３６】
湿紙５に対して加圧処理を行っている状態では、プレスベルト２のうち、プレスロール１の加圧面６と加圧シュー３の加圧面８とに挟まれる部分がこれらの加圧手段によって拘束される。一方、プレスロール１の加圧面６の端部７および加圧シュー３の加圧面８の端部９よりも幅方向外側に位置するプレスベルト部分は、これらの加圧手段によって拘束されない。上記のプレスベルト２の拘束部分と非拘束部分との境界部２ｂは、プレスロール１の端部７および加圧シュー３の端部９のところに位置する。加圧時には、図４の（ａ）において想像線で示すように、加圧手段によって拘束されていない部分に必然的に曲げ力が作用する。プレスベルト２の境界部分２ｂに、上記の曲げ力に加えて加圧手段からの高い圧力が集中するようなことがあれば、この境界部分でクラックが発生し易くなる。
【００３７】
上記のようなプレスベルト２の境界部分２ｂにおけるクラックの発生を効果的に抑制するために、本発明の実施形態に係るプレスベルト２の両端部対応領域Ｂは、中央領域Ａの厚みよりも小さな厚みとなる凹部となって加圧手段からの圧力を逃がす圧力逃がし部を構成する。
【００３８】
図４の（ｂ）に示すプレスベルト２においては、中央領域Ａおよび最端領域Ｃがほぼ同じ厚みを有していて、それらの間の端部対応領域Ｂの外周面に段差をもって窪んだ凹部１４を形成している。この凹部１４の深さｄは、好ましくは、１．０ｍｍ以上である。通常、加圧処理時におけるプレスベルト中央領域Ａの厚み寸法の変化量は１．０ｍｍよりも小さいので、このような凹部１４の深さであれば、加圧手段からの高い圧力を確実に両端部対応領域Ｂで逃がすことができる。なお、凹部１４は、プレスベルト２の走行方向に延びている。
【００３９】
図４の（ｃ）に示すプレスベルト２においては、端部対応領域Ｂが中央領域Ａよりも小さな厚みとなる凹部１４となって圧力逃がし部を構成し、最端領域Ｃが端部対応領域Ｂとほぼ同じ厚みを有している。この実施形態においても、凹部１４の深さ、すなわち中央領域Ａの厚みと端部対応領域Ｂの厚みとの差を１．０ｍｍ以上にするのが好ましい。なお、凹部１４は、プレスベルト２の走行方向に延びている。
【００４０】
図４の（ｂ）および（ｃ）に示したプレスベルト２においては、端部対応領域Ｂが平坦な底面を有する凹部の形態であった。一方、図４の（ｄ）に示すプレスベルト２においては、端部対応領域Ｂは、その外周面に断面が円弧状の凹部１４を有していて、この凹部１４により加圧手段からの圧力を逃がす圧力逃がし部を構成している。断面円弧状の凹部１４は、プレスベルト走行方向に延びている。最端領域Ｃは、中央領域Ａとほぼ厚みを有している。この実施形態においても、好ましくは、凹部１４の最大深さｄを１．０ｍｍ以上にする。
【００４１】
図４の（ｅ）に示すプレスベルト２においては、端部対応領域Ｂの内周面に凹部１４が形成されて圧力逃がし部を構成している。内周面に形成された凹部１４は、プレスベルトの走行方向に延びている。この実施形態では、中央領域Ａの外周面と端部対応領域Ｂの外周面との境界部分に段差が現われない。最端領域Ｃは、中央領域Ａとほぼ同じ厚みを有している。好ましくは、プレスベルト２の内周面における凹部１４の深さｄは、１．０ｍｍ以上である。
【００４２】
図４の（ｆ）に示すプレスベルト２においては、端部対応領域Ｂの内周面に凹部１４が形成されて圧力逃がし部を構成し、最端領域Ｃが端部対応領域Ｂとほぼ同じ厚みを有している。この実施形態においても、プレスベルト２の外周面に段差が現われない。好ましくは、プレスベルト２の内周面における凹部１４の深さｄは、１．０ｍｍ以上である。
【００４３】
図５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。
【００４４】
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。
【００４５】
図５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。
【００４６】
図６は、プレスベルト２の拡大断面図である。プレスベルト２のうち、加圧手段の幅方向における両端部に対応して位置する両端部対応領域Ｂの厚みは、中央領域Ａおよび最端領域Ｃよりも小さくなるようにされている。具体的には、上部弾性層１１は、両端部対応領域Ｂがベルト走行方向に沿って環状に延びる凹み部１４となっており、そのため両端部対応領域Ｂの厚みが他の領域よりも小さくなっている。
【００４７】
図６に示す実施形態では、排水溝１３の底端の深さをｄ１とし、凹み部１４の底面の深さをｄ２とすると、ｄ２≧ｄ１の関係が成立するように排水溝１３の深さおよび凹み部１４の深さが選ばれている。このような寸法関係にすることにより、中央領域Ａおよび最端領域Ｃには排水溝１３が形成されているが、両端部対応領域Ｂには排水溝が形成されていない状態となる。
【００４８】
ここで具体的な寸法を例示的に記載する。前述したように、プレスベルト２は、一般的には、その幅寸法が２〜１５ｍ、周長が１〜３０ｍ、厚みが２〜１０ｍｍである。このようなプレスベルト２において、両端部対応領域Ｂの幅寸法は２〜１５ｃｍ程度、上部弾性層１１の厚みは１．２〜８ｍｍ程度、排水溝１３の底端の深さｄ１は０．５〜７ｍｍ程度、凹み部１４の底面の深さｄ２は１．０〜７ｍｍ程度である。また、排水溝１３の溝幅は０．６〜１．２ｍｍ程度であり、隣接する排水溝１３間に位置するランド部の幅は０．９〜３．６ｍｍ程度である。
【００４９】
図６に示す実施形態によれば、次の利点が得られる。先ず第１に、両端部対応領域Ｂの厚みを小さくすることにより、この領域の可撓性を高められるとともに、加圧手段からの圧力を逃がす圧力逃がし部を構成することができる。したがって、この領域にねじり応力や曲げ応力等が作用しても、加圧手段からの過大な圧力がかかっていないのでクラックの発生を抑制し得る。
【００５０】
第２に、両端部対応領域Ｂに位置する上部弾性層に凹み部１４を形成することにより、クラックの発生起点となりやすい排水溝を無くしているので、クラック発生抑制効果が高い。好ましくは、凹み部１４の両側壁面１４ａは、下方に行くにつれて互いの間隔が小さくなるテーパ状に形成されている。仮に凹み部１４の両側壁面１４ａが垂直壁面だとすると、垂直壁面と排水溝１３との交差部で鋭いカドがたつおそれがある。このようなカドの発生を防止するために、テーパ状の両側壁面１４ａとするのが好ましい。また、凹み部１４の底部コーナー部での応力集中を避けるために、コーナー部を曲面状に形成してもよい。
【００５１】
第３に、プレスベルト２の最端領域Ｃが中央領域Ａと同じ厚みを有するようにしているので、最端領域Ｃによってフェルトの幅方向両端部を安定して支えることができ、フェルトの自由な動きを規制できる。
【００５２】
第４に、最端領域Ｃの外周面に、ベルトの走行方向に沿って多数の排水溝が形成されているので、両端部対応領域Ｂから最端領域Ｃまでを通じての可撓性が高まり、クラックの発生を抑制する効果が高まる。
【００５３】
図７、図８、図９および図１０は、プレスベルトの他の実施形態を示している。
【００５４】
図７に示すプレスベルト２０は、補強層２１と、上部弾性層２２と、下部弾性層２３とを備える。この実施形態では、排水溝２４が上部弾性層２２の幅方向全体に亘ってらせん状に延びている。上部弾性層２２のうち、両端部対応領域Ｂの部分は凹み部２５となって圧力逃がし部を構成している。凹み部２５の底面の深さは、排水溝２４の底の深さよりも小さい。そのため、凹み部２５の底面にも排水溝２４があらわれている。この実施形態においても、厚みが小さくなっている両端部対応領域Ｂが良好な可撓性を発揮するとともに、圧力逃がし部を構成しているので、クラックの発生を抑制できる。
【００５５】
図８に示すプレスベルト４０は、補強層４１と、上部弾性層４２と、下部弾性層４３とを備える。この実施形態では、排水溝が形成されていない。上部弾性層４２のうち、両端部対応領域Ｂの部分は凹み部４４となって圧力逃がし部を構成しているので、両端部対応領域Ｂにおけるクラックの発生を効果的に抑制できる。
【００５６】
図９に示すプレスベルト６０は、補強層６１と、上部弾性層６２と、下部弾性層６３とを備える。上部弾性層６２内には、排水溝６４が幅方向全体に亘ってらせん状に延びている。この実施形態では、大部分の両端部対応領域Ｂ上および最端領域Ｃ上に殆ど上部弾性層が形成されておらず、補強層６１の表面と実質的に同一面となっている。ここで「実質的に同一面」とは、仮に上部弾性層が残っていたとしても、その厚みが０．５ｍｍ以下のスキン層となっていることを含む概念である。また、中央領域Ａと両端部対応領域Ｂとの境界部分に位置する上部弾性層６２の両端部６５は、なだらかに湾曲した斜面となっている。特に上部弾性層６２の上下のコーナ部では、応力集中を避けるためになだらかな曲面状の面取りを施している。
【００５７】
図９に示した実施形態では、プレスベルト６０の外周面において、中央領域Ａがプレスベルト走行方向に凸部になって延び、両端部対応領域Ｂおよび最端領域Ｃがプレスベルト走行方向に凹部となって延びている。凹部となった両端部対応領域Ｂは、加圧手段からの圧力を逃がす圧力逃がし部を構成する。なお、プレスベルト６０の外周面における中央領域Ａと両端部対応領域Ｂとの段差を１．０ｍｍ以上にするのが好ましい。このような寸法の段差を確保できるのであれば、両端部対応領域Ｂに０．５ｍｍ以上の厚みの上部弾性層を残してもよい。
【００５８】
図１０に示すプレスベルト７０は、補強層７１と、上部弾性層７２と、下部弾性層７３とを備える。上部弾性層７２内には、排水溝７４が幅方向全体に亘ってらせん状に延びている。この実施形態では、最端領域Ｃ上に殆ど上部弾性層が形成されておらず、補強層７１の表面と実質的に同一面となっている。また、両端部対応領域Ｂ上に位置する上部弾性層７２は、最端領域Ｃに向かって次第に厚みが小さくなるテーパ部分７５を有している。図示するように、テーパ部分７５の途中位置には、排水溝７４の底端よりも深く抉れた凹溝７６が形成されている。次第に厚みが小さくなるテーパ部分７５は応力を緩和するように作用する。また、凹溝７６の部分では、クラックの発生起点となりやすい排水溝が形成されていないので、この部分におけるクラックの発生を抑制できる。なお、凹溝７６の幅寸法は、１ｃｍ〜１０ｃｍ程度である。また、凹部７６は、加圧手段からの圧力を逃がす圧力逃がし部を構成する。
【００５９】
次に、図１１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１１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。
【００６０】
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。
【００６１】
プレスベルト２としては、前述した各実施形態のものを使用することができる。図から明らかなように、プレスベルト２の中央領域Ａの両端は、加圧シュー３の両端エッジよりも幅方向内側に位置している。
【００６２】
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。図示し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】
【００６３】
本発明によるプレスベルトは、従来クラックが発生しやすかった両端部対応領域においてクラックが起こりにくいものとなるので、長期に亘って使用することが可能になる。したがって、製紙工業、磁気記録媒体製造工業、繊維工業等の各種工業において、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】
【００６４】
【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】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り、プレスベルトとして異なった形態のものを使用している。
【図４】加圧手段の幅方向における一方の端部付近の構造を示す図解的断面図であり、（ａ）は、装置の構造を示し、（ｂ）〜（ｆ）は種々の形態のプレスベルトを示している。
【図５】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６】本発明の一実施形態の拡大断面図である。
【図７】本発明の他の実施形態の拡大断面図である。
【図８】本発明のさらに他の実施形態の拡大断面図である。
【図９】本発明のさらに他の実施形態の拡大断面図である。
【図１０】本発明のさらに他の実施形態の拡大断面図である。
【図１１】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。
【符号の説明】
【００６５】
１ プレスロール、２ プレスベルト、２ｂ 境界部分、３ 加圧シュー、４ フェルト、５ 湿紙、６ 加圧面、７ 両端部、８ 加圧面、９ 両端部、１０ 補強層、１１ 上部弾性層、１２ 下部弾性層、１３ 排水溝、１４ 凹み部、１４ａ 側壁面、２０ プレスベルト、２１ 補強層、２２ 上部弾性層、２３ 下部弾性層、２４ 排水溝、２５ 凹み部、３０ シュープレスロール、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 プレスベルト、４１ 補強層、４２ 上部弾性層、４３ 下部弾性層、４４ 凹み部、６０ プレスベルト、６１ 補強層、６２ 上部弾性層、６３ 下部弾性層、６４ 端水溝、６５ 両端部、７０ プレスベルト、７１ 補強層、７２ 上部弾性層、７３ 下部弾性層、７４ 排水溝、７５ テーパ部分、７６ 凹溝、Ａ 中央領域、Ｂ 両端部対応領域、Ｃ 最端領域。
【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、
前記加圧手段の幅方向における両端部に対応して位置する両端部対応領域と、前記両端部対応領域の間に位置する中央領域とを含み、
前記中央領域は、所定の厚みを有していて、前記加圧手段によって加圧される被加圧部を構成し、
前記両端部対応領域は、前記中央領域の厚みよりも小さな厚みとなる凹部となって前記加圧手段からの圧力を逃がす圧力逃がし部を構成する、プレスベルト。
【請求項２】
前記凹部の深さは、前記加圧手段に加圧されたときの前記中央領域の厚み寸法の変化量よりも大きい、請求項１に記載のプレスベルト。
【請求項３】
前記凹部の深さは、１．０ｍｍ以上である、請求項１または２に記載のプレスベルト。
【請求項４】
前記凹部は、当該プレスベルトの外周面に形成されている、請求項１〜３のいずれかに記載のプレスベルト。
【請求項５】
前記凹部は、当該プレスベルトの内周面に形成されている、請求項１〜３のいずれかに記載のプレスベルト。
【請求項６】
前記両端部対応領域の幅方向外側に、前記両端部対応領域とほぼ同じ厚みの最端領域を含む、請求項１〜５のいずれかに記載のプレスベルト。
【請求項７】
前記両端部対応領域の幅方向外側に、前記中央領域とほぼ同じ厚みの最端領域を含む、請求項１〜５のいずれかに記載のプレスベルト。
【請求項８】
前記中央領域および前記両端部対応領域の両者に延在する補強層と、その上の上部弾性層とを備え、
前記上部弾性層が、前記凹部を有している、請求項１〜７のいずれかに記載のプレスベルト。
【請求項９】
前記中央領域および前記両端部対応領域の両者に延在する補強層と、その上に位置し前記中央領域にのみ延在する上部弾性層とを備え、前記補強層外周面の露出部分が前記凹部を形成する、請求項１〜７のいずれかに記載のプレスベルト。
【請求項１０】
前記上部弾性層の外周面に、ベルトの走行方向に沿って延びる多数の排水溝が形成されている、請求項８または９に記載のプレスベルト。
【請求項１１】
前記凹部の深さは、前記排水溝の底端深さと同じかそれよりも大きい、請求項１０に記載のプレスベルト。
【請求項１２】
前記中央領域および前記両端部対応領域の両者に延在する補強層と、その下の下部弾性層とを備え、
前記下部弾性層が、前記凹部を有している、請求項１〜７のいずれかに記載のプレスベルト。
【請求項１３】
前記中央領域および前記両端部対応領域の両者に延在する補強層と、その下に位置し前記中央領域にのみ延在する下部弾性層とを備え、前記補強層内周面の露出部分が前記凹部を形成する、請求項１〜７のいずれかに記載のプレスベルト。
【請求項１４】
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、
前記外筒は、請求項１〜１３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。
【請求項１５】
所定の厚みを有する前記プレスベルトの中央領域の両端は、前記加圧シューの両端エッジ部よりも幅方向の内側に位置している、請求項１４に記載のシュープレスロール。
【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、
前記加圧手段の幅方向における両端部に対応して位置する両端部対応領域と、前記両端部対応領域の間に位置する中央領域とを含み、
前記中央領域は、所定の厚みを有していて、前記加圧手段によって加圧される被加圧部を構成し、
前記両端部対応領域は、前記中央領域の厚みよりも小さな厚みとなる凹部となって前記加圧手段からの圧力を逃がす圧力逃がし部を構成する、プレスベルト。
【請求項２】
前記凹部の深さは、前記加圧手段に加圧されたときの前記中央領域の厚み寸法の変化量よりも大きい、請求項１に記載のプレスベルト。
【請求項３】
前記凹部の深さは、１．０ｍｍ以上である、請求項１または２に記載のプレスベルト。
【請求項４】
前記凹部は、当該プレスベルトの外周面に形成されている、請求項１〜３のいずれかに記載のプレスベルト。
【請求項５】
前記凹部は、当該プレスベルトの内周面に形成されている、請求項１〜３のいずれかに記載のプレスベルト。
【請求項６】
前記両端部対応領域の幅方向外側に、前記両端部対応領域とほぼ同じ厚みの最端領域を含む、請求項１〜５のいずれかに記載のプレスベルト。
【請求項７】
前記両端部対応領域の幅方向外側に、前記中央領域とほぼ同じ厚みの最端領域を含む、請求項１〜５のいずれかに記載のプレスベルト。
【請求項８】
前記中央領域および前記両端部対応領域の両者に延在する補強層と、その上の上部弾性層とを備え、
前記上部弾性層が、前記凹部を有している、請求項１〜７のいずれかに記載のプレスベルト。
【請求項９】
前記中央領域および前記両端部対応領域の両者に延在する補強層と、その上に位置し前記中央領域にのみ延在する上部弾性層とを備え、前記補強層外周面の露出部分が前記凹部を形成する、請求項１〜７のいずれかに記載のプレスベルト。
【請求項１０】
前記上部弾性層の外周面に、ベルトの走行方向に沿って延びる多数の排水溝が形成されている、請求項８または９に記載のプレスベルト。
【請求項１１】
前記凹部の深さは、前記排水溝の底端深さと同じかそれよりも大きい、請求項１０に記載のプレスベルト。
【請求項１２】
前記中央領域および前記両端部対応領域の両者に延在する補強層と、その下の下部弾性層とを備え、
前記下部弾性層が、前記凹部を有している、請求項１〜７のいずれかに記載のプレスベルト。
【請求項１３】
前記中央領域および前記両端部対応領域の両者に延在する補強層と、その下に位置し前記中央領域にのみ延在する下部弾性層とを備え、前記補強層内周面の露出部分が前記凹部を形成する、請求項１〜７のいずれかに記載のプレスベルト。
【請求項１４】
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、
前記外筒は、請求項１〜１３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。
【請求項１５】
所定の厚みを有する前記プレスベルトの中央領域の両端は、前記加圧シューの両端エッジ部よりも幅方向の内側に位置している、請求項１４に記載のシュープレスロール。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００６−２７４４４８（Ｐ２００６−２７４４４８Ａ）
【公開日】平成１８年１０月１２日（２００６．１０．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−６２８４５（Ｐ２００５−６２８４５）
【出願日】平成１７年３月７日（２００５．３．７）
【出願人】（０００１１４７１０）ヤマウチ株式会社 (82)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１０月１２日（２００６．１０．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月７日（２００５．３．７）
【出願人】（０００１１４７１０）ヤマウチ株式会社 (82)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]