脱水要素用材料
【課題】 製紙機械のウェットエンド部の脱水要素用材料を提供すること。
【解決手段】 該材料は、エラストマーポリマーマトリックス、及びマトリックスに１０から５０質量％の量で添加した充填剤を含み、該材料はショアＡ硬度で６０から８５の硬度を有している。本発明は、さらに該材料を含む脱水要素、及び脱水要素を調製するための該材料の使用に関する。
【解決手段】 該材料は、エラストマーポリマーマトリックス、及びマトリックスに１０から５０質量％の量で添加した充填剤を含み、該材料はショアＡ硬度で６０から８５の硬度を有している。本発明は、さらに該材料を含む脱水要素、及び脱水要素を調製するための該材料の使用に関する。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（本発明の技術分野）
本発明は、製紙機械のウェットエンドにおける脱水要素用材料、該材料で製造される脱水要素、該材料の脱水要素製造への使用、及び該材料の製造方法に関する。
【０００２】
（本発明の技術的背景）
製紙機械のウェットエンドにおいて、フォーミングスクリーン又はワイヤーは、薬品や顔料と共に水中に存在するセルロース繊維スラリーを支持し、スラリーから水の排水を促進するいくつかの脱水要素上を滑る。該脱水要素は、地合い構成板、フォイルブレード、真空ブレード、サクションボックスカバー等を含んでいる。フォーミングスクリーンを通してスラリーから除去された排出水は、典型的には約０．５から１％の固形物質を含んでいる。この固形物質は、典型的には約９５％の顔料（例えば、炭酸カルシウム）、及び約５％のセルロース繊維を含有している。
従って、これら脱水要素上を滑るフォーミングスクリーンは、それ自身が滑ること、及び排出水にこれら顔料やセルロース繊維が存在する結果、広範囲な磨耗を受けている。従って、一般的にポリエステル織物であるフォーミングスクリーンは、例えば３０−３５日ごとに、高いコストで交換する必要がある。フォーミングスクリーンの磨耗は、該スクリーンが平坦なサクションボックスのカバー上を滑るときに特に言われており、この点で排出水の量がすでに顕著に減少している。平坦なサクションボックスのカバーは、通常、非常に硬いセラミック材料から製造されており、例えば酸化アルミニウム、酸化クロム、酸化ジルコニウム、炭化珪素又は窒化珪素から製造されている。該材料の性質は、表面粗さ、多孔度及び孔径等を含んでおり、これら性質はフォーミングスクリーンの磨耗において重要な役割を果たしており、その程度は排水中に含まれる顔料の種類及び特性と同様である（例えば、Ｍ．Ｌａｕｆｍａｎｎ，Ｈ．−Ｕ．Ｒａｐｐ，Ｗｏｃｈｅｎｂｌａｔｔ ｆｕｒ Ｐａｐｉｅｒｆａｂｒｉｋａｔｉｏｎ，１４４／１６，６１５−６２２（1986）参照）。
【０００３】
その硬いセラミックのカバーは、不測の衝撃による損傷や、応力によるわれ、熱衝撃による損傷や、スクリーンとの接触による先鋭化により傷付きやすい。また典型的に、これらの製造コストはとても高く、それは、セラミックカバーが、小さく、３０から６０ｍｍの長さを有した個々の要素の集合からなり、当該要素は平坦なサクションボックスに接着し、排水中からの顔料粒子が蓄積できる小さな空隙を残している。これら顔料粒子の保持は、フォーミングスクリーン又はワイヤーの磨耗をさらにまた促進する。
このため、先行技術には、スクリーンを脱水要素上に滑らせることによる、製紙機械のウェットエンドにおけるフォーミングスクリーンの磨耗、及びそれに連動したスクリーン交換による高いコストに関する問題がある。さらには、先行技術によるセラミック材料には、傷つきやすいという問題がある。
【０００４】
ＧＢ １ ５２６ ３３７は、ポリウレタンキャストからその場で製造されたインサートを有し、その後に所望の最終形状に機械加工する脱水要素を開示している。上記特許に従って使用することが好ましいポリウレタンとしては、優れた硬さと磨耗特性を有しているものが言及されており、該ポリウレタンは、好ましくは、９３ショアＡから９６ショアＡの範囲で硬さの値を有する。該ポリウレタンに対して、少量の充填剤を添加することも可能である。例えば、ポリウレタン“Ａｄｉｐｒｅｎｅ Ｌ １６７”について言及されており、それは９５ショアＡの硬さを有する組成物である。該組成物には、少量の緑色顔料が添加されている。
【０００５】
（本発明の概要）
本発明の目的は、製紙機械におけるフォーミングスクリーンと脱水要素間の磨耗及び摩擦、及び先行技術のセラミック材料の傷つきやすさに関する、前述の問題を緩和することである。
この目的は，添付の特許請求の範囲で規定された脱水要素用の材料により、この材料を含む脱水要素により、及びこの材料の脱水要素の製造への使用により、達成することができる。
今般、該材料の該充填剤含有量が、脱水要素とフォーミングスクリーンとの間の摩擦に関して重要な役割を果たすことが見出された。脱水要素用の、より柔らかい材料が、一般的にフォーミングスクリーン上における磨耗を低くすることもまた見出された。本発明者らによって見出された驚くべき効果は、低硬度の充填剤をさらに含む、硬度の低いエラストマーマトリックス（例えば低硬度のポリウレタン）が、フォーミングスクリーン上における低い磨耗に関しても、脱水要素とフォーミングスクリーンとの間での低い摩擦に関しても、優れた性能を発揮するということであった。
【０００６】
しかしながら、本技術分野においては、エラストマーマトリックスに対して充填剤を添加することにより、一般的には該材料の硬度が増加することが知られている。そのため、十分に低い硬度を有する最終生成物を得るために、本発明は、摩擦を減少させる充填剤を添加した、非常に低い硬度のエラストマーポリマーマトリックスを使用することを提案している。本発明に従って使用されている、いずれの充填剤も含んでいないマトリックスは、名目値として６０ショアＡから８０ショアＡの硬度を有していることが適切であり、添加する充填剤のタイプに依存して、最終生成物の硬度は６０から８５ショアＡの硬度となる。
【０００７】
本発明は、比較的多量の充填剤を含有しているにもかかわらず、脱水要素用に柔らかい材料又は柔らかいカバーを使用することにより、先行技術の問題点が緩和できるという認識に基づいている。
従って、本発明は、脱水要素用の柔らかく無孔の材料を提供し、該材料はフォーミングスクリーンの磨耗を最小限にするためにデザインされており、また該材料は先行技術のセラミックカバー材料の傷つきやすさだけでなく、製造上の欠点を示すこともない。
本発明に従った材料は、一以上の、空隙の無い連続する要素として製造することができ、このため、ベース基体に接着された多数の小さい要素に対する、先行技術の要求は完全に排除される。
【０００８】
驚くべきことに、脱水要素に対する柔らかいエラストマー材料の使用が、普通に使用されている硬いセラミック材料、例えば、酸化アルミニウム、炭化ケイ素と比較して、これら脱水要素上を滑るフォーミングスクリーンの磨耗を減少させることが見出された。磨耗の減少は、柔らかい材料を充填剤、好ましくは低硬度の充填剤と共に用いて、滑るスクリーンに対する摩擦係数を低下させる場合に、特に顕著である。
本発明によれば、脱水要素のための材料が提供され、該材料はエラストマーポリマーマトリックスと、前述のマトリックスに対して５０質量％にいたるまでのかなりの量、例えば１０から５０質量％の充填剤を含み、該材料はショアAで６０から８５の硬度を有する。
該充填剤は、好ましくは１０から４０質量％、より好ましくは１５から３０質量％の量で添加される。
【０００９】
本発明による材料の製造方法においては、充填剤はエラストマーポリマーマトリックス、好ましくはポリウレタンマトリックスに対して、１０から５０質量％の量で添加され、そのマトリックスの硬度（すなわち、充填剤をまったく添加せずに得られるものの硬度）は、６０−８０ショアＡである。該組成物は、その後、最終材料を得るために硬化され、該材料は６０−８５ショアＡの硬度（ここでは充填剤を含んでいる）を有している。従って、充填剤の添加は、典型的には、硬化した材料の硬度を増加させる。
該エラストマーポリマーマトリックスは、好ましくはポリウレタン（ＰＵＲ）を含有する。ポリマーマトリックスとして適切なその他の材料としては、ポリウレア、スチレン−ブタジエンゴム、エチレンプロピレンジエンモノマー（ＥＰＤＭ）、ニトリルゴム、天然又は合成ゴム、ポリクロロプレン、ポリアクリレート、フッ素含有エラストマー、熱可塑性エラストマー及びポリシロキサンが含まれる。選択したエラストマーポリマーマトリックスは、充填剤を添加しないときに、名目上６０から８０ショアＡの硬度を有しているべきである。
該充填剤は、好ましくは、低硬度及び／又は固形の潤滑充填剤であり、例えばポリ（テトラフルオロエチレン）（ＰＴＦＥ）又はタルクである。充填剤として適切なその他の材料は、超高分子量ポリエチレン（ＵＭＷＰＥ）の粉末、クレイ（カオリン）、炭酸カルシウム、窒化ホウ素、硫酸モリブデン、フッ化カルシウム、二酸化チタン、炭化チタン、球状ガラス又はセラミックビーズを含む。
【００１０】
“低硬度の充填剤”とは、本明細書では、モーススケールが１から５の間にある充填剤を意味する。モーススケールでは、ダイヤモンドが１０の値、タルクが１の値を有している。例えば、フッ化カルシウムはモーススケールで４、炭化カルシウムは３から４の間、クレイ（カオリン）が１．５−２、二硫化モリブデンが１．５−２の値を有している。
本技術分野で当業者に周知である常用の分散又はコンパウンド技術を使用して、充填剤をエラストマーマトリックスに添加することができる。簡潔にするために、該材料の調製は、本明細書に詳細には述べない。
【００１１】
（本発明の詳細な説明）
以下に、いくつかの例によって、この発明をさらに詳細に説明する。例は，図と組み合わせることにより、よりよく理解される。
全図面を通じて同様の参照番号が使用されている。
【００１２】
（例）
以下で、本発明に従った材料の幾つかの例が与えられる。例は、説明目的のみのために与えられており、本発明の範囲は特許請求の範囲に定義されていることに注意しなければならない。
最初に図１を参照すると、例で使用したテスト要素１０が示されている。該テスト要素は、ステンレススチール製の円筒状の支持要素１２を含み、その支持要素は本発明に従うエラストマーカバー材料１１を備えている。いずれのテスト要素も、長さＬ＝７２ｍｍ及び直径Ｄ＝５ｍｍを有する。本発明に従った材料のテストをするために、図２にて示すように、いくつかの同じ要素１０をテスト基体１９に組み立てた。
例は、典型的にはポリエステル織物である、フォーミングスクリーンの磨耗を最小限とするように設計された、脱水要素用の材料を示している。磨耗特性のテストのためには、専用の磨耗試験機ＡＴ２０００（Ｅｉｎｌｅｈｎｅｒ，Ｋｉｓｓｉｎｇ、Ｇｅｒｍａｎｙ）を使用した。この試験機は、基準顔料スラリー存在下における、フォーミングスクリーンの磨耗をシミュレートする。
【００１３】
最初に、図２を参照しながら、ＡＴ２０００試験手順のための操作条件を、詳細に説明する。試験の構成は、水性顔料スラリー１４を満たした容器又は浴を含む。以下に述べる実験では、スラリー中の顔料濃度は、０．８から３．２％の間である。容器の壁は、水性スラリーの温度を３０℃より低く保つために、冷却流体（水）のための経路を有する。この目的のために、該容器の壁は、冷却水のための入り口１７と、出口１８を有している。図１に従ういくつかのテスト要素１０、典型的には１６個の要素を組み立てて、一般的には全体的に円筒状の形状を有するテスト基体１９とする。このテスト基体は、回転軸１３で支持されている。フォーミングスクリーンの存在は、ポリエステルスクリーン１５によってシミュレートされ、該スクリーンはテスト基体１９の周囲を包み、かつ該ポリエステルスクリーンとテスト基体の間に力を与えるため、二つの棒１６に取り付けられている。本発明に従って各テスト要素１０上に備えられたエラストマーカバー材料１１は、テスト基体１９の放射状外向きに面しており、ポリエステルスクリーン１５と接触するようにしている。該テスト基体は、全体的に３１．８ｍｍの直径を有しており、及びポリエステルスクリーンのテストサンプルは１４８ｍｍ×２６mmのサイズを有している。該ポリエステルスクリーンは、テスト基体の円周の半分を包み、それゆえテスト基体とポリエステルスクリーンとの間の磨耗面は、５０ｍｍ×２６ｍｍ＝１３００ｍｍ2である。テスト基体に起因するフォーミングスクリーン上における磨耗をテストするために、回転軸１３を回転させて、ポリエステルスクリーン１５とテスト基体１９の間で２ｋｇの力で接触させ、３３３ｍ／ｍｉｎの直線関係にあるスピードを与える。テストは７５分間行い、これは約２５０００ｍの試験距離に相当する。
前述の試験構成は、以下のすべての例で使用され、また、当該試験構成を、標準的なＡＴ２０００の試験手順と言う。
【００１４】
（例１）
この例は、ＰＴＦＥ（ポリ（テトラフルオロエチレン））を充填剤として添加した、キャストポリウレタン（ＰＵＲ）マトリックスを含むテスト基体を調整し、テストすることに関する。
材料を調製するために、ポリオール（“Ｈｙｐｅｒｐｌａｓｔ ２８５１０２４”，ハイパープラスト社製）３００ｇに、ＰＴＦＥ粉末（“Ｚｏｎｙｌ ＭＰ １２００”，デュポン社製）１２８．６ｇを室温で分散させた。この分散物６３．９３ｇを脱気して、これと、脱気済みのプレポリマー（“Ｈｙｐｅｒｐｌａｓｔ１００”）４３．６１ｇ及び鎖伸長剤である１，４−ブタンジオール（メルク社製）２．３５ｇとを、２分間かけて混合し、その後シリコーン型を用いて、その混合物を１６個の要素１０（そのうちの一つは、図１に示してある）に成形し、８０℃で２４時間硬化させた。得られた硬化したエラストマーは、８１のショアＡ硬度、及び１７．５％の充填剤含有量を有していた。成形された１６個の要素１０は、図２にて示すように、テスト基体１９に組み立てられ、研磨して直径を３１．８ｍｍとした。組み立てられ、研磨されたテスト基体を、ＡＴ２０００の標準的な試験手順に従って、ポリエステルスクリーンに対して試験した。ポリエステルスクリーン１５の磨耗量を、磨耗領域内と磨耗領域外の円形に打ち抜いた二つの直径２３ｍｍのサンプルの質量差によって決定した。
【００１５】
下記の表１は、異なる顔料スラリー濃度で試験した打ち抜きサンプルの質量減少量を、通常の酸化アルミニウムセラミック及び炭化ケイ素をカバー材料とした二つの参考テスト基体に対する同一の試験条件下で得られた結果を比較して、与える。
【表１】
表１は、同一条件下で酸化アルミ及び炭化ケイ素の両者を使用した場合と比較して、本発明に従ってＰＴＦＥを充填剤として添加した材料を使用した場合の、ポリエステルスクリーンの顕著な磨耗量の低下を示している。
【００１６】
（例２）
この例では、上記例１のテスト基体と比較してより大きいショアＡ硬度を有し、ＰＴＦＥを充填剤として添加したキャストポリウレタン（ＰＵＲ）基体の調製及び試験に関する。
材料を調製するために、例１のように同じ最初のポリオール／ＰＴＦＥ分散物４４．０９ｇを脱気し、これと、脱気したプレポリマー（Ｈｙｐｅｒｐｌａｓｔ１００）３５．１１ｇ及び鎖伸長剤である１，４−ブタンジオール（メルク社製）２．４９ｇとを、２分間かけて混合し、シリコーン型を用いて１６個の要素（そのうちの一つは図１に詳細に示してある）に成形し、次いで８０℃で２４時間硬化させた。得られた硬化したエラストマーは、８６のショアＡ硬度、及び１６．２ｗｔ％の充填剤含有量を有していた。成形された１６個の要素は、図２に示すように、テスト基体に組み立てられ、研磨して直径を３１．８ｍｍとした。組み立てられ、研磨されたテスト基体を、ＡＴ２０００の標準的な試験手順に従って、ポリエステルスクリーンに対して試験した。ポリエステルスクリーンの磨耗量を、磨耗領域内と磨耗領域外の円形に打ち抜いた二つの直径２３ｍｍのサンプルの質量差によって決定した。
【００１７】
表２は、異なる顔料スラリー濃度で試験した打ち抜きサンプルの質量減少量を、通常の酸化アルミニウムセラミック及び炭化ケイ素をカバー材料とした二つの参考テスト基体に対する同一の試験条件下で得られた結果を比較して、与える。
【表２】
表２は、ＰＴＦＥを充填剤として添加した材料の、硬度増加による効果を示している。ポリエステルスクリーンの磨耗量低下は、酸化アルミニウムセラミックと比較して依然として非常に大きいが、炭化ケイ素と比較した場合にはその磨耗量がわずかに高い。
【００１８】
（例３）
この例は、例１のテスト基体と比較して、より低いショアＡ硬度を有し、ＰＴＦＥを充填剤として添加したキャストポリウレタン（ＰＵＲ）基体を調製し、試験することに関する。
材料を調製するために、例１のように同じ最初のポリオール／ＰＴＦＥ分散物４８．３２ｇを脱気し、これと脱気したプレポリマー（Ｈｙｐｅｒｐｌａｓｔ１００）２９．１３ｇ及び鎖伸長材である１，４−ブタンジオール（メルク社製）１．１４ｇとを２分間かけて混合し、シリコーン型を用いて１６個の要素（そのうちの一つは図１に詳細に示してある）に成形し、次いで８０℃で２４時間硬化させた。得られた硬化したエラストマーは、７８のショアＡ硬度、及び１８．５ｗｔ％の充填剤含有量を有していた。成形された１６個の要素は、図２にて示すように、テスト基体に組み立てられ、研磨して直径を３１．８ｍｍとした。組み立てられ、研磨されたテスト基体は、ＡＴ２０００の標準的な試験手順に従って、ポリエステルスクリーンに対して試験した。ポリエステルスクリーンの磨耗量を、磨耗領域内と磨耗領域外の円形に打ち抜いた二つの直径２３ｍｍのサンプルの質量差によって決定した。
【００１９】
表３は、異なる顔料スラリー濃度で試験した打ち抜きサンプルの質量減少量を、通常の酸化アルミニウムセラミック及び炭化ケイ素をカバー材料とした二つの参考テスト基体に対する、同一の試験条件下で行われた結果を比較して、与える。
【表３】
表３は、ＰＴＦＥを充填剤として添加した材料の硬度低下の効果を示している。ポリエステルスクリーンの磨耗量減少は、酸化アルミニウム及び炭化ケイ素の両者と比較して、非常に顕著である。
【００２０】
（例４）
この例は、タルクを充填剤として添加したキャストポリウレタン（ＰＵＲ）マトリックスを含む基体の調製及びその試験に関する。
材料を調製するために、化粧品グレードのタルク粉末１２９．０５ｇを、ポリオール（“Ｈｙｐｅｒｐｌａｓｔ ２８５１０２４”、ハイパープラスト社製）３００ｇ、Ｂｙｋ Ｗ９６８（湿潤分散剤）０．５８ｇ、及びＢｙｋ Ａ ５５５（脱泡剤）０．５８ｇと共に、室温で分散した。この分散物６７．２８ｇを脱気し、これに脱気したプレポリマー（Ｈｙｐｅｒｐｌａｓｔ１００）４５．７３ｇ、及び鎖伸長剤である１，４−ブタンジオール（メルク社製）２．４７ｇを２分間かけて混合し、シリコーン型を用いて１６個の要素（そのうちの一つが図１に詳細に示してある）に成形し、８０℃で２４時間硬化させた。得られた硬化したエラストマーは、８０のショアＡ硬度、及び１７．５ｗｔ％の充填剤含有量を有していた。成形した１６個の要素は、図２にて示すように、テスト基体に組み立てられ、研磨して直径を３１．８ｍｍとした。組み立てられ、研磨したテスト基体に、ＡＴ２０００の標準的な試験手順に従って、ポリエステルスクリーンに対して試験を行った。ポリエステルスクリーンの磨耗量を、磨耗領域内と磨耗領域外の円形に打ち抜いた二つの直径２３ｍｍのサンプルの質量差によって決定した。
【００２１】
表４は、異なる顔料スラリー濃度で試験して得られた打ち抜いたサンプルの質量減少量を、通常の酸化アルミニウムセラミック及び炭化ケイ素のカバー材料を有する二つの参考テスト基体について同一の試験条件下で得られた結果を比較して、与える。
【表４】
表４は、高いアスペクト比を有し、低い硬度（モース硬度が１から５の間）の充填剤の効果が示されている。ポリエステルスクリーンの磨耗量減少は、酸化アルミニウム及び炭化ケイ素と比較して顕著である。
【００２２】
（例５）
この例は、炭酸カルシウムを充填剤として添加したキャストポリウレタン（ＰＵＲ）マトリックスを含む基体の調製及びその試験に関する。
材料を調製するために、炭酸カルシウム粉末（“ＨＣ ５０−ＢＧ”、ＯＭＹＡ社製）２５０ｇを、ポリオール（“Ｈｙｐｅｒｐｌａｓｔ ２８５１０２４”、ハイパープラスト社製）３００ｇに、Ｂｙｋ Ｗ ９６８（湿潤分散剤）０．３ｇ、Ｂｙｋ Ａ ５５５（脱泡剤）０．３ｇ及びＢｙｋ ０８８（消泡剤）０．３ｇと共に、室温で分散した。この分散物８７．７７ｇを脱気し、これに脱気したプレポリマー（Ｈｙｐｅｒｐｌａｓｔ １００）４１．７７ｇ及び鎖伸長剤である１，４−ブタンジオール（メルク社製）１．６１ｇを２分間かけて混合し、シリコーン型を用いて１６個の要素（そのうちの一つが図１に詳細に示されている）に成形し、８０℃で２４時間硬化させた。得られた硬化したエラストマーは、８２のショアＡ硬度、及び３０．５ｗｔ％の充填剤含有量を有していた。成形された１６個の要素は、図２に示すように、テスト基体に組み立てられ、研磨して直径を３１．８ｍｍとした。組み立てられ、研磨したテスト基体に、ＡＴ２０００の標準的な試験手順に従って、ポリエステルスクリーンに対して試験を行った。ポリエステルスクリーンの磨耗量を、磨耗領域内と磨耗領域外の円形に打ち抜いた二つの直径２３ｍｍのサンプルの質量差によって決定した。
【００２３】
表５は、異なる顔料スラリー濃度で試験して得られた打ち抜いたサンプルの質量減少量を、通常の酸化アルミニウムセラミック及び炭化ケイ素のカバー材料を有する二つの参考テスト基体について同一の試験条件下で得られた結果を比較して、与える。
【表５】
表５は、低いアスペクト比を有する、低硬度の充填剤の効果を示している。ポリエステルスクリーンの磨耗量減少は、酸化アルミニウムセラミックと比較すると依然として大きいが、炭化ケイ素と比較すると磨耗量がわずかに多い。
【００２４】
（例６）
この例は、六方晶系窒化ホウ素（ＢＮ）を充填剤として添加したキャストポリウレタン（ＰＵＲ）マトリックスを含む基体の調製及びその試験に関する。
材料を調製するために、ＢＮ粉末（“ＡＣ６００４”、アドバンストセラミックス社製）１２９ｇを、ポリオール（“Ｈｙｐｅｒｐｌａｓｔ ２８５１０２４”、ハイパープラスト社製）３００ｇに、Ｂｙｋ Ｗ ９６８（湿潤分散剤）０．５ｇ及びＢｙｋ Ａ ５５５（脱泡剤）０．５ｇと共に、室温で分散した。この分散物７０．７１ｇを脱気し、これに脱気したプレポリマー（Ｈｙｐｅｒｐｌａｓｔ １００）４８．０８ｇ及び鎖伸長材である１，４−ブタンジオール（メルク社製）２．６０ｇを２分間かけて混合し、シリコーン型を用いて１６個の要素（そのうちの一つが図１に示されている）に成形し、８０℃で２４時間硬化させた。得られた硬化したエラストマーは、８４のショアＡ硬度、１７．５ｗｔ％の充填剤含有量を有していた。成形された１６個の要素は、図２にて示すように、テスト基体に組み立てられ、研磨して直径を３１．８ｍｍとした。組み立てられ、研磨したテスト基体に、ＡＴ２０００の標準的な試験手順に従って、ポリエステルスクリーンに対する試験を行った。ポリエステルスクリーンの磨耗量を、磨耗領域内と磨耗領域外の円形に打ち抜いた二つの直径２３ｍｍのサンプルの質量差によって決定した。
【００２５】
表６は、異なる顔料スラリー濃度で試験して得られた打ち抜いたサンプルの質量減少量を、通常の酸化アルミニウムセラミック及び炭化ケイ素のカバー材料を有する二つのテスト基体について同一の試験条件下で得られた結果を比較して、与える。
【表６】
表６は、高いアスペクト比を有する、固形潤滑充填剤の効果を示している。ポリエステルスクリーンの磨耗量減少は、酸化アルミニウムと比較すると依然として大きいが、炭化ケイ素と比較すると磨耗量はわずかに高い。
【００２６】
結論として、製紙機械のウェットエンドにおける脱水要素用である、先行技術の硬いセラミック材料の代替材料を提案し、説明してきた。本発明に係る材料は、ショアＡが６０から８０の硬度を有する、柔らかいエラストマー材料である。該材料は、１０から５０ｗｔ％の量の充填剤を含有している。
好ましくは、その充填剤は低い硬度の及び／又は固形の潤滑充填剤である。充填剤のアスペクト比の高低による影響は、示されてきている。アスペクト比は、充填剤の形状を特色付けるために使用されているものであり、厚さに対する長さの割合に対応する。球状又は球形近似の粒子は、アスペクト比を有しない、又は非常に低いアスペクト比を有するのに対し、小板、薄片若しくは繊維は、高いアスペクト比を有する。アスペクト比は、強化等のような複合体のある種の性質に対して、重要な影響を有する。前述の充填剤の中で、炭酸カルシウム及びＰＴＦＥは低いアスペクト比を有するのに対し、窒化ホウ素及びタルクは、より高いアスペクト比を有する。固形潤滑剤は、摩擦を減少させるために使用される固形の粒子であり、それは負荷移動能力を増大させ、磨耗を減少させる等のために使用される。典型的な固形潤滑剤は、グラファイト、二硫化モリブデン、ＰＴＦＥ及び窒化ホウ素である。
【００２７】
以上のように、本発明は、先行技術で使用されてきた、傷付きやすいセラミック材料に対する必要を完全に排除する。同時に、製紙機械のフォーミングスクリーンの磨耗は非常に低く維持され、かくしてフォーミングスクリーンの交換頻度をより少なくする。本発明に従った材料を、脱水要素の表面上に提供することができる。ある場合には、ほとんど完全に本発明の材料から脱水要素を調整することさえ可能である。例は、脱水要素として、本発明に従った材料を使用したときに、フォーミングスクリーンにおける磨耗が、非常に低いことを示した。競争力があり、且つ商業的に成功する脱水要素が、本発明の材料で調製されると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は、例で使用した一つのテスト要素を示す。
【図２】図２は、例で使用した試験構成を示している。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（本発明の技術分野）
本発明は、製紙機械のウェットエンドにおける脱水要素用材料、該材料で製造される脱水要素、該材料の脱水要素製造への使用、及び該材料の製造方法に関する。
【０００２】
（本発明の技術的背景）
製紙機械のウェットエンドにおいて、フォーミングスクリーン又はワイヤーは、薬品や顔料と共に水中に存在するセルロース繊維スラリーを支持し、スラリーから水の排水を促進するいくつかの脱水要素上を滑る。該脱水要素は、地合い構成板、フォイルブレード、真空ブレード、サクションボックスカバー等を含んでいる。フォーミングスクリーンを通してスラリーから除去された排出水は、典型的には約０．５から１％の固形物質を含んでいる。この固形物質は、典型的には約９５％の顔料（例えば、炭酸カルシウム）、及び約５％のセルロース繊維を含有している。
従って、これら脱水要素上を滑るフォーミングスクリーンは、それ自身が滑ること、及び排出水にこれら顔料やセルロース繊維が存在する結果、広範囲な磨耗を受けている。従って、一般的にポリエステル織物であるフォーミングスクリーンは、例えば３０−３５日ごとに、高いコストで交換する必要がある。フォーミングスクリーンの磨耗は、該スクリーンが平坦なサクションボックスのカバー上を滑るときに特に言われており、この点で排出水の量がすでに顕著に減少している。平坦なサクションボックスのカバーは、通常、非常に硬いセラミック材料から製造されており、例えば酸化アルミニウム、酸化クロム、酸化ジルコニウム、炭化珪素又は窒化珪素から製造されている。該材料の性質は、表面粗さ、多孔度及び孔径等を含んでおり、これら性質はフォーミングスクリーンの磨耗において重要な役割を果たしており、その程度は排水中に含まれる顔料の種類及び特性と同様である（例えば、Ｍ．Ｌａｕｆｍａｎｎ，Ｈ．−Ｕ．Ｒａｐｐ，Ｗｏｃｈｅｎｂｌａｔｔ ｆｕｒ Ｐａｐｉｅｒｆａｂｒｉｋａｔｉｏｎ，１４４／１６，６１５−６２２（1986）参照）。
【０００３】
その硬いセラミックのカバーは、不測の衝撃による損傷や、応力によるわれ、熱衝撃による損傷や、スクリーンとの接触による先鋭化により傷付きやすい。また典型的に、これらの製造コストはとても高く、それは、セラミックカバーが、小さく、３０から６０ｍｍの長さを有した個々の要素の集合からなり、当該要素は平坦なサクションボックスに接着し、排水中からの顔料粒子が蓄積できる小さな空隙を残している。これら顔料粒子の保持は、フォーミングスクリーン又はワイヤーの磨耗をさらにまた促進する。
このため、先行技術には、スクリーンを脱水要素上に滑らせることによる、製紙機械のウェットエンドにおけるフォーミングスクリーンの磨耗、及びそれに連動したスクリーン交換による高いコストに関する問題がある。さらには、先行技術によるセラミック材料には、傷つきやすいという問題がある。
【０００４】
ＧＢ １ ５２６ ３３７は、ポリウレタンキャストからその場で製造されたインサートを有し、その後に所望の最終形状に機械加工する脱水要素を開示している。上記特許に従って使用することが好ましいポリウレタンとしては、優れた硬さと磨耗特性を有しているものが言及されており、該ポリウレタンは、好ましくは、９３ショアＡから９６ショアＡの範囲で硬さの値を有する。該ポリウレタンに対して、少量の充填剤を添加することも可能である。例えば、ポリウレタン“Ａｄｉｐｒｅｎｅ Ｌ １６７”について言及されており、それは９５ショアＡの硬さを有する組成物である。該組成物には、少量の緑色顔料が添加されている。
【０００５】
（本発明の概要）
本発明の目的は、製紙機械におけるフォーミングスクリーンと脱水要素間の磨耗及び摩擦、及び先行技術のセラミック材料の傷つきやすさに関する、前述の問題を緩和することである。
この目的は，添付の特許請求の範囲で規定された脱水要素用の材料により、この材料を含む脱水要素により、及びこの材料の脱水要素の製造への使用により、達成することができる。
今般、該材料の該充填剤含有量が、脱水要素とフォーミングスクリーンとの間の摩擦に関して重要な役割を果たすことが見出された。脱水要素用の、より柔らかい材料が、一般的にフォーミングスクリーン上における磨耗を低くすることもまた見出された。本発明者らによって見出された驚くべき効果は、低硬度の充填剤をさらに含む、硬度の低いエラストマーマトリックス（例えば低硬度のポリウレタン）が、フォーミングスクリーン上における低い磨耗に関しても、脱水要素とフォーミングスクリーンとの間での低い摩擦に関しても、優れた性能を発揮するということであった。
【０００６】
しかしながら、本技術分野においては、エラストマーマトリックスに対して充填剤を添加することにより、一般的には該材料の硬度が増加することが知られている。そのため、十分に低い硬度を有する最終生成物を得るために、本発明は、摩擦を減少させる充填剤を添加した、非常に低い硬度のエラストマーポリマーマトリックスを使用することを提案している。本発明に従って使用されている、いずれの充填剤も含んでいないマトリックスは、名目値として６０ショアＡから８０ショアＡの硬度を有していることが適切であり、添加する充填剤のタイプに依存して、最終生成物の硬度は６０から８５ショアＡの硬度となる。
【０００７】
本発明は、比較的多量の充填剤を含有しているにもかかわらず、脱水要素用に柔らかい材料又は柔らかいカバーを使用することにより、先行技術の問題点が緩和できるという認識に基づいている。
従って、本発明は、脱水要素用の柔らかく無孔の材料を提供し、該材料はフォーミングスクリーンの磨耗を最小限にするためにデザインされており、また該材料は先行技術のセラミックカバー材料の傷つきやすさだけでなく、製造上の欠点を示すこともない。
本発明に従った材料は、一以上の、空隙の無い連続する要素として製造することができ、このため、ベース基体に接着された多数の小さい要素に対する、先行技術の要求は完全に排除される。
【０００８】
驚くべきことに、脱水要素に対する柔らかいエラストマー材料の使用が、普通に使用されている硬いセラミック材料、例えば、酸化アルミニウム、炭化ケイ素と比較して、これら脱水要素上を滑るフォーミングスクリーンの磨耗を減少させることが見出された。磨耗の減少は、柔らかい材料を充填剤、好ましくは低硬度の充填剤と共に用いて、滑るスクリーンに対する摩擦係数を低下させる場合に、特に顕著である。
本発明によれば、脱水要素のための材料が提供され、該材料はエラストマーポリマーマトリックスと、前述のマトリックスに対して５０質量％にいたるまでのかなりの量、例えば１０から５０質量％の充填剤を含み、該材料はショアAで６０から８５の硬度を有する。
該充填剤は、好ましくは１０から４０質量％、より好ましくは１５から３０質量％の量で添加される。
【０００９】
本発明による材料の製造方法においては、充填剤はエラストマーポリマーマトリックス、好ましくはポリウレタンマトリックスに対して、１０から５０質量％の量で添加され、そのマトリックスの硬度（すなわち、充填剤をまったく添加せずに得られるものの硬度）は、６０−８０ショアＡである。該組成物は、その後、最終材料を得るために硬化され、該材料は６０−８５ショアＡの硬度（ここでは充填剤を含んでいる）を有している。従って、充填剤の添加は、典型的には、硬化した材料の硬度を増加させる。
該エラストマーポリマーマトリックスは、好ましくはポリウレタン（ＰＵＲ）を含有する。ポリマーマトリックスとして適切なその他の材料としては、ポリウレア、スチレン−ブタジエンゴム、エチレンプロピレンジエンモノマー（ＥＰＤＭ）、ニトリルゴム、天然又は合成ゴム、ポリクロロプレン、ポリアクリレート、フッ素含有エラストマー、熱可塑性エラストマー及びポリシロキサンが含まれる。選択したエラストマーポリマーマトリックスは、充填剤を添加しないときに、名目上６０から８０ショアＡの硬度を有しているべきである。
該充填剤は、好ましくは、低硬度及び／又は固形の潤滑充填剤であり、例えばポリ（テトラフルオロエチレン）（ＰＴＦＥ）又はタルクである。充填剤として適切なその他の材料は、超高分子量ポリエチレン（ＵＭＷＰＥ）の粉末、クレイ（カオリン）、炭酸カルシウム、窒化ホウ素、硫酸モリブデン、フッ化カルシウム、二酸化チタン、炭化チタン、球状ガラス又はセラミックビーズを含む。
【００１０】
“低硬度の充填剤”とは、本明細書では、モーススケールが１から５の間にある充填剤を意味する。モーススケールでは、ダイヤモンドが１０の値、タルクが１の値を有している。例えば、フッ化カルシウムはモーススケールで４、炭化カルシウムは３から４の間、クレイ（カオリン）が１．５−２、二硫化モリブデンが１．５−２の値を有している。
本技術分野で当業者に周知である常用の分散又はコンパウンド技術を使用して、充填剤をエラストマーマトリックスに添加することができる。簡潔にするために、該材料の調製は、本明細書に詳細には述べない。
【００１１】
（本発明の詳細な説明）
以下に、いくつかの例によって、この発明をさらに詳細に説明する。例は，図と組み合わせることにより、よりよく理解される。
全図面を通じて同様の参照番号が使用されている。
【００１２】
（例）
以下で、本発明に従った材料の幾つかの例が与えられる。例は、説明目的のみのために与えられており、本発明の範囲は特許請求の範囲に定義されていることに注意しなければならない。
最初に図１を参照すると、例で使用したテスト要素１０が示されている。該テスト要素は、ステンレススチール製の円筒状の支持要素１２を含み、その支持要素は本発明に従うエラストマーカバー材料１１を備えている。いずれのテスト要素も、長さＬ＝７２ｍｍ及び直径Ｄ＝５ｍｍを有する。本発明に従った材料のテストをするために、図２にて示すように、いくつかの同じ要素１０をテスト基体１９に組み立てた。
例は、典型的にはポリエステル織物である、フォーミングスクリーンの磨耗を最小限とするように設計された、脱水要素用の材料を示している。磨耗特性のテストのためには、専用の磨耗試験機ＡＴ２０００（Ｅｉｎｌｅｈｎｅｒ，Ｋｉｓｓｉｎｇ、Ｇｅｒｍａｎｙ）を使用した。この試験機は、基準顔料スラリー存在下における、フォーミングスクリーンの磨耗をシミュレートする。
【００１３】
最初に、図２を参照しながら、ＡＴ２０００試験手順のための操作条件を、詳細に説明する。試験の構成は、水性顔料スラリー１４を満たした容器又は浴を含む。以下に述べる実験では、スラリー中の顔料濃度は、０．８から３．２％の間である。容器の壁は、水性スラリーの温度を３０℃より低く保つために、冷却流体（水）のための経路を有する。この目的のために、該容器の壁は、冷却水のための入り口１７と、出口１８を有している。図１に従ういくつかのテスト要素１０、典型的には１６個の要素を組み立てて、一般的には全体的に円筒状の形状を有するテスト基体１９とする。このテスト基体は、回転軸１３で支持されている。フォーミングスクリーンの存在は、ポリエステルスクリーン１５によってシミュレートされ、該スクリーンはテスト基体１９の周囲を包み、かつ該ポリエステルスクリーンとテスト基体の間に力を与えるため、二つの棒１６に取り付けられている。本発明に従って各テスト要素１０上に備えられたエラストマーカバー材料１１は、テスト基体１９の放射状外向きに面しており、ポリエステルスクリーン１５と接触するようにしている。該テスト基体は、全体的に３１．８ｍｍの直径を有しており、及びポリエステルスクリーンのテストサンプルは１４８ｍｍ×２６mmのサイズを有している。該ポリエステルスクリーンは、テスト基体の円周の半分を包み、それゆえテスト基体とポリエステルスクリーンとの間の磨耗面は、５０ｍｍ×２６ｍｍ＝１３００ｍｍ2である。テスト基体に起因するフォーミングスクリーン上における磨耗をテストするために、回転軸１３を回転させて、ポリエステルスクリーン１５とテスト基体１９の間で２ｋｇの力で接触させ、３３３ｍ／ｍｉｎの直線関係にあるスピードを与える。テストは７５分間行い、これは約２５０００ｍの試験距離に相当する。
前述の試験構成は、以下のすべての例で使用され、また、当該試験構成を、標準的なＡＴ２０００の試験手順と言う。
【００１４】
（例１）
この例は、ＰＴＦＥ（ポリ（テトラフルオロエチレン））を充填剤として添加した、キャストポリウレタン（ＰＵＲ）マトリックスを含むテスト基体を調整し、テストすることに関する。
材料を調製するために、ポリオール（“Ｈｙｐｅｒｐｌａｓｔ ２８５１０２４”，ハイパープラスト社製）３００ｇに、ＰＴＦＥ粉末（“Ｚｏｎｙｌ ＭＰ １２００”，デュポン社製）１２８．６ｇを室温で分散させた。この分散物６３．９３ｇを脱気して、これと、脱気済みのプレポリマー（“Ｈｙｐｅｒｐｌａｓｔ１００”）４３．６１ｇ及び鎖伸長剤である１，４−ブタンジオール（メルク社製）２．３５ｇとを、２分間かけて混合し、その後シリコーン型を用いて、その混合物を１６個の要素１０（そのうちの一つは、図１に示してある）に成形し、８０℃で２４時間硬化させた。得られた硬化したエラストマーは、８１のショアＡ硬度、及び１７．５％の充填剤含有量を有していた。成形された１６個の要素１０は、図２にて示すように、テスト基体１９に組み立てられ、研磨して直径を３１．８ｍｍとした。組み立てられ、研磨されたテスト基体を、ＡＴ２０００の標準的な試験手順に従って、ポリエステルスクリーンに対して試験した。ポリエステルスクリーン１５の磨耗量を、磨耗領域内と磨耗領域外の円形に打ち抜いた二つの直径２３ｍｍのサンプルの質量差によって決定した。
【００１５】
下記の表１は、異なる顔料スラリー濃度で試験した打ち抜きサンプルの質量減少量を、通常の酸化アルミニウムセラミック及び炭化ケイ素をカバー材料とした二つの参考テスト基体に対する同一の試験条件下で得られた結果を比較して、与える。
【表１】
表１は、同一条件下で酸化アルミ及び炭化ケイ素の両者を使用した場合と比較して、本発明に従ってＰＴＦＥを充填剤として添加した材料を使用した場合の、ポリエステルスクリーンの顕著な磨耗量の低下を示している。
【００１６】
（例２）
この例では、上記例１のテスト基体と比較してより大きいショアＡ硬度を有し、ＰＴＦＥを充填剤として添加したキャストポリウレタン（ＰＵＲ）基体の調製及び試験に関する。
材料を調製するために、例１のように同じ最初のポリオール／ＰＴＦＥ分散物４４．０９ｇを脱気し、これと、脱気したプレポリマー（Ｈｙｐｅｒｐｌａｓｔ１００）３５．１１ｇ及び鎖伸長剤である１，４−ブタンジオール（メルク社製）２．４９ｇとを、２分間かけて混合し、シリコーン型を用いて１６個の要素（そのうちの一つは図１に詳細に示してある）に成形し、次いで８０℃で２４時間硬化させた。得られた硬化したエラストマーは、８６のショアＡ硬度、及び１６．２ｗｔ％の充填剤含有量を有していた。成形された１６個の要素は、図２に示すように、テスト基体に組み立てられ、研磨して直径を３１．８ｍｍとした。組み立てられ、研磨されたテスト基体を、ＡＴ２０００の標準的な試験手順に従って、ポリエステルスクリーンに対して試験した。ポリエステルスクリーンの磨耗量を、磨耗領域内と磨耗領域外の円形に打ち抜いた二つの直径２３ｍｍのサンプルの質量差によって決定した。
【００１７】
表２は、異なる顔料スラリー濃度で試験した打ち抜きサンプルの質量減少量を、通常の酸化アルミニウムセラミック及び炭化ケイ素をカバー材料とした二つの参考テスト基体に対する同一の試験条件下で得られた結果を比較して、与える。
【表２】
表２は、ＰＴＦＥを充填剤として添加した材料の、硬度増加による効果を示している。ポリエステルスクリーンの磨耗量低下は、酸化アルミニウムセラミックと比較して依然として非常に大きいが、炭化ケイ素と比較した場合にはその磨耗量がわずかに高い。
【００１８】
（例３）
この例は、例１のテスト基体と比較して、より低いショアＡ硬度を有し、ＰＴＦＥを充填剤として添加したキャストポリウレタン（ＰＵＲ）基体を調製し、試験することに関する。
材料を調製するために、例１のように同じ最初のポリオール／ＰＴＦＥ分散物４８．３２ｇを脱気し、これと脱気したプレポリマー（Ｈｙｐｅｒｐｌａｓｔ１００）２９．１３ｇ及び鎖伸長材である１，４−ブタンジオール（メルク社製）１．１４ｇとを２分間かけて混合し、シリコーン型を用いて１６個の要素（そのうちの一つは図１に詳細に示してある）に成形し、次いで８０℃で２４時間硬化させた。得られた硬化したエラストマーは、７８のショアＡ硬度、及び１８．５ｗｔ％の充填剤含有量を有していた。成形された１６個の要素は、図２にて示すように、テスト基体に組み立てられ、研磨して直径を３１．８ｍｍとした。組み立てられ、研磨されたテスト基体は、ＡＴ２０００の標準的な試験手順に従って、ポリエステルスクリーンに対して試験した。ポリエステルスクリーンの磨耗量を、磨耗領域内と磨耗領域外の円形に打ち抜いた二つの直径２３ｍｍのサンプルの質量差によって決定した。
【００１９】
表３は、異なる顔料スラリー濃度で試験した打ち抜きサンプルの質量減少量を、通常の酸化アルミニウムセラミック及び炭化ケイ素をカバー材料とした二つの参考テスト基体に対する、同一の試験条件下で行われた結果を比較して、与える。
【表３】
表３は、ＰＴＦＥを充填剤として添加した材料の硬度低下の効果を示している。ポリエステルスクリーンの磨耗量減少は、酸化アルミニウム及び炭化ケイ素の両者と比較して、非常に顕著である。
【００２０】
（例４）
この例は、タルクを充填剤として添加したキャストポリウレタン（ＰＵＲ）マトリックスを含む基体の調製及びその試験に関する。
材料を調製するために、化粧品グレードのタルク粉末１２９．０５ｇを、ポリオール（“Ｈｙｐｅｒｐｌａｓｔ ２８５１０２４”、ハイパープラスト社製）３００ｇ、Ｂｙｋ Ｗ９６８（湿潤分散剤）０．５８ｇ、及びＢｙｋ Ａ ５５５（脱泡剤）０．５８ｇと共に、室温で分散した。この分散物６７．２８ｇを脱気し、これに脱気したプレポリマー（Ｈｙｐｅｒｐｌａｓｔ１００）４５．７３ｇ、及び鎖伸長剤である１，４−ブタンジオール（メルク社製）２．４７ｇを２分間かけて混合し、シリコーン型を用いて１６個の要素（そのうちの一つが図１に詳細に示してある）に成形し、８０℃で２４時間硬化させた。得られた硬化したエラストマーは、８０のショアＡ硬度、及び１７．５ｗｔ％の充填剤含有量を有していた。成形した１６個の要素は、図２にて示すように、テスト基体に組み立てられ、研磨して直径を３１．８ｍｍとした。組み立てられ、研磨したテスト基体に、ＡＴ２０００の標準的な試験手順に従って、ポリエステルスクリーンに対して試験を行った。ポリエステルスクリーンの磨耗量を、磨耗領域内と磨耗領域外の円形に打ち抜いた二つの直径２３ｍｍのサンプルの質量差によって決定した。
【００２１】
表４は、異なる顔料スラリー濃度で試験して得られた打ち抜いたサンプルの質量減少量を、通常の酸化アルミニウムセラミック及び炭化ケイ素のカバー材料を有する二つの参考テスト基体について同一の試験条件下で得られた結果を比較して、与える。
【表４】
表４は、高いアスペクト比を有し、低い硬度（モース硬度が１から５の間）の充填剤の効果が示されている。ポリエステルスクリーンの磨耗量減少は、酸化アルミニウム及び炭化ケイ素と比較して顕著である。
【００２２】
（例５）
この例は、炭酸カルシウムを充填剤として添加したキャストポリウレタン（ＰＵＲ）マトリックスを含む基体の調製及びその試験に関する。
材料を調製するために、炭酸カルシウム粉末（“ＨＣ ５０−ＢＧ”、ＯＭＹＡ社製）２５０ｇを、ポリオール（“Ｈｙｐｅｒｐｌａｓｔ ２８５１０２４”、ハイパープラスト社製）３００ｇに、Ｂｙｋ Ｗ ９６８（湿潤分散剤）０．３ｇ、Ｂｙｋ Ａ ５５５（脱泡剤）０．３ｇ及びＢｙｋ ０８８（消泡剤）０．３ｇと共に、室温で分散した。この分散物８７．７７ｇを脱気し、これに脱気したプレポリマー（Ｈｙｐｅｒｐｌａｓｔ １００）４１．７７ｇ及び鎖伸長剤である１，４−ブタンジオール（メルク社製）１．６１ｇを２分間かけて混合し、シリコーン型を用いて１６個の要素（そのうちの一つが図１に詳細に示されている）に成形し、８０℃で２４時間硬化させた。得られた硬化したエラストマーは、８２のショアＡ硬度、及び３０．５ｗｔ％の充填剤含有量を有していた。成形された１６個の要素は、図２に示すように、テスト基体に組み立てられ、研磨して直径を３１．８ｍｍとした。組み立てられ、研磨したテスト基体に、ＡＴ２０００の標準的な試験手順に従って、ポリエステルスクリーンに対して試験を行った。ポリエステルスクリーンの磨耗量を、磨耗領域内と磨耗領域外の円形に打ち抜いた二つの直径２３ｍｍのサンプルの質量差によって決定した。
【００２３】
表５は、異なる顔料スラリー濃度で試験して得られた打ち抜いたサンプルの質量減少量を、通常の酸化アルミニウムセラミック及び炭化ケイ素のカバー材料を有する二つの参考テスト基体について同一の試験条件下で得られた結果を比較して、与える。
【表５】
表５は、低いアスペクト比を有する、低硬度の充填剤の効果を示している。ポリエステルスクリーンの磨耗量減少は、酸化アルミニウムセラミックと比較すると依然として大きいが、炭化ケイ素と比較すると磨耗量がわずかに多い。
【００２４】
（例６）
この例は、六方晶系窒化ホウ素（ＢＮ）を充填剤として添加したキャストポリウレタン（ＰＵＲ）マトリックスを含む基体の調製及びその試験に関する。
材料を調製するために、ＢＮ粉末（“ＡＣ６００４”、アドバンストセラミックス社製）１２９ｇを、ポリオール（“Ｈｙｐｅｒｐｌａｓｔ ２８５１０２４”、ハイパープラスト社製）３００ｇに、Ｂｙｋ Ｗ ９６８（湿潤分散剤）０．５ｇ及びＢｙｋ Ａ ５５５（脱泡剤）０．５ｇと共に、室温で分散した。この分散物７０．７１ｇを脱気し、これに脱気したプレポリマー（Ｈｙｐｅｒｐｌａｓｔ １００）４８．０８ｇ及び鎖伸長材である１，４−ブタンジオール（メルク社製）２．６０ｇを２分間かけて混合し、シリコーン型を用いて１６個の要素（そのうちの一つが図１に示されている）に成形し、８０℃で２４時間硬化させた。得られた硬化したエラストマーは、８４のショアＡ硬度、１７．５ｗｔ％の充填剤含有量を有していた。成形された１６個の要素は、図２にて示すように、テスト基体に組み立てられ、研磨して直径を３１．８ｍｍとした。組み立てられ、研磨したテスト基体に、ＡＴ２０００の標準的な試験手順に従って、ポリエステルスクリーンに対する試験を行った。ポリエステルスクリーンの磨耗量を、磨耗領域内と磨耗領域外の円形に打ち抜いた二つの直径２３ｍｍのサンプルの質量差によって決定した。
【００２５】
表６は、異なる顔料スラリー濃度で試験して得られた打ち抜いたサンプルの質量減少量を、通常の酸化アルミニウムセラミック及び炭化ケイ素のカバー材料を有する二つのテスト基体について同一の試験条件下で得られた結果を比較して、与える。
【表６】
表６は、高いアスペクト比を有する、固形潤滑充填剤の効果を示している。ポリエステルスクリーンの磨耗量減少は、酸化アルミニウムと比較すると依然として大きいが、炭化ケイ素と比較すると磨耗量はわずかに高い。
【００２６】
結論として、製紙機械のウェットエンドにおける脱水要素用である、先行技術の硬いセラミック材料の代替材料を提案し、説明してきた。本発明に係る材料は、ショアＡが６０から８０の硬度を有する、柔らかいエラストマー材料である。該材料は、１０から５０ｗｔ％の量の充填剤を含有している。
好ましくは、その充填剤は低い硬度の及び／又は固形の潤滑充填剤である。充填剤のアスペクト比の高低による影響は、示されてきている。アスペクト比は、充填剤の形状を特色付けるために使用されているものであり、厚さに対する長さの割合に対応する。球状又は球形近似の粒子は、アスペクト比を有しない、又は非常に低いアスペクト比を有するのに対し、小板、薄片若しくは繊維は、高いアスペクト比を有する。アスペクト比は、強化等のような複合体のある種の性質に対して、重要な影響を有する。前述の充填剤の中で、炭酸カルシウム及びＰＴＦＥは低いアスペクト比を有するのに対し、窒化ホウ素及びタルクは、より高いアスペクト比を有する。固形潤滑剤は、摩擦を減少させるために使用される固形の粒子であり、それは負荷移動能力を増大させ、磨耗を減少させる等のために使用される。典型的な固形潤滑剤は、グラファイト、二硫化モリブデン、ＰＴＦＥ及び窒化ホウ素である。
【００２７】
以上のように、本発明は、先行技術で使用されてきた、傷付きやすいセラミック材料に対する必要を完全に排除する。同時に、製紙機械のフォーミングスクリーンの磨耗は非常に低く維持され、かくしてフォーミングスクリーンの交換頻度をより少なくする。本発明に従った材料を、脱水要素の表面上に提供することができる。ある場合には、ほとんど完全に本発明の材料から脱水要素を調整することさえ可能である。例は、脱水要素として、本発明に従った材料を使用したときに、フォーミングスクリーンにおける磨耗が、非常に低いことを示した。競争力があり、且つ商業的に成功する脱水要素が、本発明の材料で調製されると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は、例で使用した一つのテスト要素を示す。
【図２】図２は、例で使用した試験構成を示している。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
製紙機械のウェットエンドにおける脱水要素用材料であって、
該材料はエラストマーポリマーマトリックス、及び該マトリックスに１０から５０質量％の量で添加される充填剤を含み、かつ該材料が６０から８５ショアＡ硬度を有する材料。
【請求項２】
請求項１の材料であって、該ポリマーマトリックスが、ポリウレタン、ポリウレア、スチレン−ブタジエンゴム、エチレンプロピレンジエンモノマー（ＥＰＤＭ）、ニトリルゴム、天然又は合成ゴム、ポリクロロプレン、ポリアクリレート、フッ素含有エラストマー、熱可塑性エラストマー及びポリシロキサンから選択される材料。
【請求項３】
請求項２の材料であって、該ポリマーマトリックスがポリウレタンを含む材料。
【請求項４】
請求項１の材料であって、該充填剤が低硬度の充填剤である材料。
【請求項５】
請求項１の材料であって、該充填剤が固形潤滑剤である材料。
【請求項６】
請求項１の材料であって、該充填剤が、ポリ（テトラフルオロエチレン）、タルク、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）粉末、タルク（カオリン）、炭酸カルシウム、窒化ホウ素、硫化モリブデン、フッ化カルシウム、二酸化チタン、炭化チタン、ガラスビーズ及びセラミックビーズから選択される材料。
【請求項７】
請求項４の材料であって、該充填剤がポリ（テトラフルオロエチレン）及びタルクから選択される低硬度充填剤である材料。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項の材料であって、該充填剤が１０から４０質量％、好ましくは１５から３０質量％の量で添加された材料。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項の材料であって、該材料がショアＡ硬度で７０から８０の間の硬度を有する材料。
【請求項１０】
フォーミングスクリーンと接触した、滑る面を有する製紙機械のウェットエンドにおける脱水要素であって、該脱水要素の滑る面が、請求項１から９のいずれか１項に記載の材料を含む脱水要素。
【請求項１１】
製紙機械用脱水要素の調製のための、請求項１から９のいずれか１項に記載の材料の使用。
【請求項１２】
以下の工程を含む製紙機械のウェットエンド用材料の製造方法：
ショアＡ硬度で６０から８０の硬度を有するポリマーマトリックス組成物を調製する工程；
該ポリマー組成物に充填剤を１０から５０質量％の量で添加する工程；及び
前記組成物を硬化させて、ショアＡ硬度で６０から８５の硬度を有する材料を得る工程。
【請求項１３】
請求項１２の方法であって、該充填剤を１０から４０質量％、好ましくは１５から３０質量％の量で添加する方法。
【請求項１４】
請求項１２又は１３に記載の方法であって、該ポリマーマトリックスに添加する充填剤が、モーススケールで１から５の間の硬度を有する低硬度充填剤である方法。
【請求項１５】
請求項１４の方法であって、添加する充填剤がタルク又はポリ（テトラフルオロエチレン）である方法。
【請求項１】
製紙機械のウェットエンドにおける脱水要素用材料であって、
該材料はエラストマーポリマーマトリックス、及び該マトリックスに１０から５０質量％の量で添加される充填剤を含み、かつ該材料が６０から８５ショアＡ硬度を有する材料。
【請求項２】
請求項１の材料であって、該ポリマーマトリックスが、ポリウレタン、ポリウレア、スチレン−ブタジエンゴム、エチレンプロピレンジエンモノマー（ＥＰＤＭ）、ニトリルゴム、天然又は合成ゴム、ポリクロロプレン、ポリアクリレート、フッ素含有エラストマー、熱可塑性エラストマー及びポリシロキサンから選択される材料。
【請求項３】
請求項２の材料であって、該ポリマーマトリックスがポリウレタンを含む材料。
【請求項４】
請求項１の材料であって、該充填剤が低硬度の充填剤である材料。
【請求項５】
請求項１の材料であって、該充填剤が固形潤滑剤である材料。
【請求項６】
請求項１の材料であって、該充填剤が、ポリ（テトラフルオロエチレン）、タルク、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）粉末、タルク（カオリン）、炭酸カルシウム、窒化ホウ素、硫化モリブデン、フッ化カルシウム、二酸化チタン、炭化チタン、ガラスビーズ及びセラミックビーズから選択される材料。
【請求項７】
請求項４の材料であって、該充填剤がポリ（テトラフルオロエチレン）及びタルクから選択される低硬度充填剤である材料。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項の材料であって、該充填剤が１０から４０質量％、好ましくは１５から３０質量％の量で添加された材料。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項の材料であって、該材料がショアＡ硬度で７０から８０の間の硬度を有する材料。
【請求項１０】
フォーミングスクリーンと接触した、滑る面を有する製紙機械のウェットエンドにおける脱水要素であって、該脱水要素の滑る面が、請求項１から９のいずれか１項に記載の材料を含む脱水要素。
【請求項１１】
製紙機械用脱水要素の調製のための、請求項１から９のいずれか１項に記載の材料の使用。
【請求項１２】
以下の工程を含む製紙機械のウェットエンド用材料の製造方法：
ショアＡ硬度で６０から８０の硬度を有するポリマーマトリックス組成物を調製する工程；
該ポリマー組成物に充填剤を１０から５０質量％の量で添加する工程；及び
前記組成物を硬化させて、ショアＡ硬度で６０から８５の硬度を有する材料を得る工程。
【請求項１３】
請求項１２の方法であって、該充填剤を１０から４０質量％、好ましくは１５から３０質量％の量で添加する方法。
【請求項１４】
請求項１２又は１３に記載の方法であって、該ポリマーマトリックスに添加する充填剤が、モーススケールで１から５の間の硬度を有する低硬度充填剤である方法。
【請求項１５】
請求項１４の方法であって、添加する充填剤がタルク又はポリ（テトラフルオロエチレン）である方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公表番号】特表２００７−５１１６５３（Ｐ２００７−５１１６５３Ａ）
【公表日】平成１９年５月１０日（２００７．５．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５４０２９５（Ｐ２００６−５４０２９５）
【出願日】平成１６年１１月１７日（２００４．１１．１７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００４／０１２９９９
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０５４５７４
【国際公開日】平成１７年６月１６日（２００５．６．１６）
【出願人】（５０６１３０５１７）ベテジェ エクレパン ソシエテ アノニム (1)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１９年５月１０日（２００７．５．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１１月１７日（２００４．１１．１７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００４／０１２９９９
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０５４５７４
【国際公開日】平成１７年６月１６日（２００５．６．１６）
【出願人】（５０６１３０５１７）ベテジェ エクレパン ソシエテ アノニム (1)
【Ｆターム（参考）】
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