CN1973084B - 造纸用毛毡 - Google Patents
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Abstract
本发明提供即使进行造纸机械的高速运转也不易被压垮，开始使用后具有迅速的造纸稳定性，富于耐久性，而且表面平滑性良好的造纸用毛毡。所述造纸用毛毡中，在基体的湿纸侧设置由作为最上层的第1层、与最上层相接的第2层、与第2层相接的第3层的至少3层结构的短纤维构成的棉毡纤维层，各棉毡纤维层所含的棉毡纤维的平均短纤维纤度中，第1层为0.5～6dtex、较好是1～3dtex，第2层为1.5～15dtex、较好是3～10dtex，比第1层粗，第3层为6～30dtex、较好是10～15dtex，比第2层粗。当棉毡纤维为聚酰胺纤维时，它们的硫酸溶液粘度(0.25g/50ml，JIS一级95％硫酸)的25℃时的绝对粘度中，较好是第1层所含的棉毡纤维为60～70mPa·S，而第2层和第3层所含的棉毡纤维在80mPa·S以上。此外，其状态较好是第2层和第3层的棉毡纤维相互交缠且刺入基体，而第1层的棉毡纤维与第2层和第3层交缠且不刺入基体。
Description
技术领域
本发明涉及造纸用毛毡的结构，特别是涉及对装置于高速薄纸造纸机械的造纸用毛毡，具有纸的平滑性和使用开始后的迅速的造纸稳定性、即容易磨合，且具有耐久性的优选结构。
背景技术
造纸机中，用于湿纸的脱水的造纸用毛毡的结构通常使用具有由没有接缝的织布形成的基体和在该基体上以针刺法植入短纤维的棉毡纤维(batt fiber)而得到的棉毡层的结构。也提出有上述毛毡的棉毡层采用多层的技术方案(专利文献1、2、3、4)。
这些多层结构的毛毡中，在与湿纸接触的毛毡最上层使用纤度小的细纤维。这是由于为了提高湿纸的表面平滑性，而提高与湿纸接触的最上层的平滑性。另外，位于毛毡最上层与基体之间的中间层不与湿纸接触，所以为了保持长时间的毛毡的透水性，使用较大纤度的较粗的纤维。通过采用这样的结构，在一定的使用时间内可以防止中间层被压垮，而且具有使湿纸的表面平滑性提高的效果。
专利文献1：日本专利特开昭50-43204
专利文献2：日本专利特开平6-123094
专利文献3：日本专利特开平7-150496
专利文献4：英国专利公开2200867
专利文献5：日本专利特开平8-506863
专利文献6：日本专利特开平5-214694
专利文献7：USP6175996
发明的揭示
然而，对于设置2种不同的棉毡层的这些技术方案，作为装置于最近的高速薄纸造纸机械的造纸用毛毡，也并不令人满意。其原因在于，最近的高速薄纸造纸机械与以往的薄纸造纸机械相比，造纸机械的速度进一步加快，虽然要求纸的平滑性和使用开始后的迅速的造纸稳定性、即容易磨合，且耐久性良好，但从使用初期开始经过较短的使用时间，中间层就会被压垮。其结果，对于湿纸，可能会出现基体的织布图案(经纱和纬纱的起伏产生的凹凸)或被压垮的中间层的坪量斑点被印刻到湿纸面上的现象。
本发明对于上述问题的解决进行了认真研究，结果发现了不会使湿纸的表面平滑性低下，即使在高速造纸机械中介于基体与最上层之间的棉毡纤维也更不易被压垮，可长时间使用的造纸用毛毡。
即，本发明为造纸用毛毡，其特征在于，在基体的湿纸侧设置由作为最上层的第1层、与最上层相接的第2层、与第2层相接的第3层的至少3层结构的短纤维构成的棉毡纤维层，各棉毡纤维层所含的棉毡纤维的平均短纤维纤度中，第1层为0.5～6dtex，第2层为1.5～15dtex，比第1层粗，第3层为6～30dtex，比第2层粗。由此，位于中间的第2层、第3层的棉毡纤维即使在高速造纸机械中也不易被压垮，具有耐扁平化特性，而且保持良好的湿纸的表面平滑性。
为了进一步提高本发明的效果，如上所述地使3层棉毡纤维层的短纤维纤度不同的同时，较好是在第2层和第3层所含的棉毡纤维中使用比第1层所含的棉毡纤维更高分子量的纤维。即，本发明的优选实施方式中，棉毡纤维中使用聚酰胺纤维，它们的硫酸溶液(0.25g/50ml，JIS一级95％硫酸)的25℃时的绝对粘度中，第1层所含的棉毡纤维为60～70mPa·S，而第2层和第3层所含的棉毡纤维在80mPa·S以上。
此外，本发明的优选实施方式中，其结构中第2层和第3层所含的棉毡纤维相互交缠且刺入基体，而且第1层所含的棉毡纤维与第2层和第3层交缠且不刺入基体。
另外，第2层和第3层所含的棉毡纤维较好是具有三维的卷曲。
本发明的造纸用毛毡通过采用由基体和纤度分别不同的至少3层结构的短纤维棉毡纤维层构成的层叠结构，中间的棉毡纤维即使在高速造纸机械中也不易被压垮，保持长时间的毛毡稳定性、即透水性和压缩恢复性，可以使毛毡保持耐扁平化机能。
附图的简单说明
图1表示本发明的造纸用毛毡的层叠结构。
图2为压缩恢复性能、耐扁平化机能的测定装置。
符号的说明
1 造纸用毛毡
2 基体
3 第1层
4 第2层
5 第3层
PR 加压辊
GR 导辊
实施发明的最佳方式
本发明的造纸用毛毡在基体的湿纸侧设置由纤度分别不同的至少3层结构的短纤维构成的棉毡纤维层，各层根据其目的和作用不同而以纤度分别不同的短纤维构成。
本发明的造纸用毛毡的层叠结构如图1所示。图1中，(1)为造纸用毛毡，由基体(2)和棉毡纤维层(3)、(4)、(5)构成。基体(2)使用以由聚酰胺纤维或聚酯纤维构成的纺织丝或长丝的单丝、拈丝或者多纤维丝制成的织布，特别好是聚酰胺的单丝或拈丝的织布。对于织布所用的丝的纤度，使用单丝为200～2000dtex、拈丝为400～5000dtex左右的丝材。造纸用毛毡中所用的基体(织布)的坪量在300～800g/m2左右的范围内进行适当选择。基体通常1层就足够，也可以采用2层以上的多层。
棉毡纤维层由位于最上层并与湿纸相接的第1层(3)、与最上层相接的第2层(4)和再与第2层相接的第3层(5)这至少3层构成。
第1层(3)由于与湿纸直接接触，所以为了保持湿纸的表面平滑性，使用短纤维纤度为0.5～6dtex、较好为1～3dtex的纤度小的细纤维。
第3层(5)设置在于基体的正上方，植入最不易被压垮的粗棉毡纤维，使其不易被压垮。因为构成基体(织布)的丝材比棉毡纤维粗许多，所以基体的织布图案容易被转印到湿纸上，通过采用较粗的棉毡纤维，使其具有防止该情况发生的功能。因此，使用短纤维纤度为6～30dtex、较好为10～15dtex的粗纤维。
如上所述，与基体相接的第1层和与湿纸相接的第3层中根据各自的目的而设置由1～3dtex和10～15dtex的纤度具有明显差异的短纤维构成的棉毡纤维层，但如果将这两层直接层叠，则因为细纤度的短纤维与粗纤度的短纤维缺乏交缠性，所以毛毡最上层的棉毡纤维容易发生脱毛。因此，本发明中，在第1 层与第3层的中间设置由1.5～15dtex、较好为3～10dtex的较粗但属于中等纤度的短纤维构成的第2层(4)，使第1层与第2层、第2层与第3层的交缠性提高，提高整体的交缠性。
第1层～第3层的棉毡纤维的短纤维纤度分别在上述的范围内，短纤维纤度的相互关系必须为第1层的纤度最细，以下纤度按第2层、第3层的顺序变粗。
本发明的造纸用毛毡的棉毡纤维层为以至少上述3种层为必要成分而层叠的结构，但也可以根据需要设置其它的纤维层。
此外，造纸用毛毡除了基体和棉毡纤维层之外，还可以根据需要再设置其它的纤维层，例如在基布的背面设置纤维层。
此外，为了将设置于基体的湿纸侧的棉毡纤维层作为整体，赋予压缩性和恢复性，并使其在使用期间不易扁平化，而且在毛毡使用初期迅速地提高表面平滑性，使第1层所含的棉毡纤维与第2层和第3层所含的棉毡纤维的分子量不同，使第2层和第3层所含的棉毡纤维的分子量高于第1层所含的棉毡纤维的方法是有效的。为了提高迅速的造纸稳定性、即容易磨合，以及在毛毡使用初期的表面平滑性，第1层所含的棉毡纤维较好是使用缺乏压缩性和恢复性并容易扁平化的低分子棉毡纤维。另一方面，第2层和第3层所含的棉毡纤维较好是使用富于压缩性和恢复性并不易扁平化的高分子棉毡纤维。通过这样的结构，作为整体可以获得富于功能性和耐久性的毛毡。即，棉毡纤维使用聚酰胺纤维的情况下，它们的硫酸溶液(0.25g/50ml，JIS一级95％硫酸)的25℃时的绝对粘度中，较好是第1层所含的棉毡纤维为60～70mPa·S，而第2层和第3层所含的棉毡纤维在80mPa·S以上。
对于具有广泛使用性的尼龙纤维，硫酸溶液粘度(0.259g/50ml，JIS一级95％硫酸)的25℃时的绝对粘度为60～70mPa·S，工业用纤维几乎都为70～75mPa·S。但是，本发明中，第2层和第3层所含的棉毡纤维所采用的聚酰胺粘度与之相比更高(高分子量)，使第1层和第2、第3层所用的聚酰胺不仅在纤度上，在分子量上也不同，因而作为安装于最近的高速薄纸造纸机械的造纸用毛毡用的素材，可以充分发挥功能。
作为造纸用毛毡的用途，已经揭示有高粘度的聚酰胺纤维的使用(专利文献5)，但该提案中只停留在提出对基体和棉毡纤维的各层使用同样的高浓度聚酰胺纤维的技术方案，但是完全没有考虑到在由多层构成的棉毡纤维层的层间设置分子量的差异。
通过这样将棉毡纤维层制成由纤度各自不同的短纤维构成的3层结构，使表面平滑性提高，并且使棉毡纤维层作为整体不易被压垮，进一步通过特定第1～3层的棉毡纤维的相互交缠以及它们与基体的交缠状态，本发明的效果更加显著。即，本发明的更优选的实施方式中，其结构中第2层和第3层所含的棉毡纤维相互交缠且刺入基体，而且第1层所含的棉毡纤维与第2层和第3层交缠且不刺入基体。
如果采用上述的结构，则因为第2层和第3层所含的棉毡纤维刺入基体，所以被赋予足够的固定性，榨水工序中纤维不会脱毛而附着到湿纸上，而且因为第1层所含的棉毡纤维为不固定于基体的结构，所以由此能有助于湿纸平滑性，并且维持基体的湿纸侧3层结构的压缩性、恢复性以及厚度，因此基体的湿纸侧棉毡纤维作为整体可以获得耐扁平化机能。其原因在于，第1层所含的棉毡纤维为不固定于基体的毛毡结构，所以毛毡整体不会变得致密，仅毛毡最上层形成高密度的致密棉毡层，因而表面平滑性良好，而且毛毡内部的第2层和第3层所含的棉毡纤维刺入基体，富于压缩性和恢复性，不易扁平化，因此可以保持透水性和压缩恢复性，使毛毡具有耐扁平化机能。
本发明的由基体和3层棉毡纤维层层叠构成的造纸机用毛毡可以通过在基体上依次重叠第3层、第2层、第1层并以针刺进行一体化来制造。制造上述的第2层和第3层的纤维刺入基体而第1层的纤维不刺入基体的结构的毛毡的情况下，将第1层的棉毡纤维层重叠在第2层上并通过针刺进行一体化时，可以采用将针深度调浅至不刺入基体的程度的方法，或者使用如专利文献7(USP6175996)所记载的具有曲面的针板对第1层进行针刺即可。
作为构成上述第1～3棉毡纤维层的短纤维，可以使用聚酰胺纤维、聚酯纤维等合成纤维或羊毛等天然纤维，考虑到耐磨损性、耐药品性和耐热性，特别好为聚酰胺的短纤维。各棉毡纤维层的坪量会根据短纤维纤度而不同，但较好是第1层在50g/m2～200g/m2左右的范围内适当调整，第2层在100g/m2～200g/m2左右的范围内适当调整，第3层在100g/m2～200g/m2左右的范围内适当调整。
另外，通过使第2层和第3层所含的棉毡纤维具有三维的卷曲，本发明的效果进一步提升。一直以来所使用的具有锯齿状卷曲的棉毡纤维在棉毡纤维层中表现出平面上的伸缩，所以可以获得高度的压缩性、恢复性以及厚度的保持性，即耐扁平化机能。专利文献6中提出了由基布和纤维网构成而纤维网的整体或一部分三维地卷曲的造纸机用毛毡，通过将其用于本发明的3曾棉毡纤维结构，基体的湿纸侧3 层结构的压缩性、恢复性以及厚度的保持效果显著提高。
具有三维卷曲的棉毡纤维的制造有各种公知的方法，例如如下所述的方法(专利文献6)。
(1)使用不同的两种成分的复合纤维。由于膨胀率、收缩特性、吸水能力等物性的差异，引起三维的卷曲(Koch，P.A.：Chemiefasern/Textilind.(1979)431～438页)。
(2)空气喷射或蒸汽喷射加工(H.Schellenberg：3.Reutlinger Texturier-Kolloquium(1984年))。
(3)采用熔融纺丝时的非对称冷却的方法。由此，形成物性不同的聚合物的混合物，与两种成分的纤维同样地引起三维的卷曲。
实施例
[实施例1～3]
(1)基体：将2条360dtex的单丝向S方向进行下行拈丝后，将其3条一束向Z方向进行上行拈丝，将得到的拈丝在织机中作为经纱和纬纱以筒状的织法进行织布(坪量50g/m2)，将得到的织布通用于所有的实施例和比较例中。
(2)棉毡纤维层：分别准备表1记载的纤维网。
[表1]
(1)三维的卷曲的尼龙纤维采用蒸汽喷射变形加工法。锯齿状卷曲采用利用填塞箱的加工法。
(2)硫酸溶液粘度：棉毡纤维制成0.25g/50ml的JIS一级95％硫酸的溶液，采用振动片粘度计测定25℃时的绝对粘度。
在上述基体上以第3层、第2层的顺序承载棉毡纤维层，用市售的针刺用针以与基体(织布)贯通的针深度进行针刺，再承载第1层，将针深度调整为第1层的棉毡纤维止于棉毡纤维层第3层的程度而进行针刺，得到层叠了基体和3层棉毡纤维的毛毡。
构成该毛毡的棉毡纤维层中，第2层和第3层的棉毡纤维相互交缠，且刺入基体。另一方面，第1层的棉毡纤维与第2层和第3层交缠，但实施例1和2的毛毡形成不刺入基体的结构。此外，实施例3的毛毡中，第1层的棉毡纤维贯通至基体。从湿纸的平滑性、压缩性及恢复性的角度来看，实施例1～2的结构更好。
棉毡纤维的相互交缠及与基体的交缠状态通过下式的测试确认。将毛毡浸渍于0.05重量％的酸性染料水溶液中，使其加热沸腾后，进行水洗和干燥，然后用光学显微镜观察毛毡截面。第1层的棉毡纤维的硫酸溶液粘度比其它的棉毡纤维低(低分子量)，为细粘度，所以被强烈染色。因此，纤维层的相互交缠、贯通状态可以容易地进行观察。
[比较例1]除了实施例1的3层棉毡层中不使用第2层之外，以与实施例1相同的层结构制造由基体和2层棉毡层构成的毛毡，其中直接层叠第1层和第3层(表2)，第1层和第3层都针刺至织布。
[比较例2～3]不使用第2层，如表2所示，分别制造由基体和6尼龙及66尼龙的2层构成的毛毡以及由基体和2层66尼龙构成的毛毡。
[表2]
以下述的方法，对上述的实施例1～3和比较例1～3中制成的造纸用毛毡的表面平滑性、压缩恢复性能和耐扁平化机能进行评价。
(1)表面平滑性测试
按照JIS B061-1982(“表面粗糙度”)，以造纸用毛毡的表面粗糙度(Rz)进行评价。该数值越低，则表示表面粗糙度的凹凸越小，平滑性越高。
(2)压缩恢复性能、耐扁平化机能测试
将毛毡通过图2所示的实验装置，以传感器测量初期未加压时、以加压辊进行压缩时及除去压力后各阶段的毛毡厚度，通过下式计算压缩率和恢复率，以此对毛毡的压缩恢复性能和其持续性能(耐扁平化机能)进行评价。
压缩率(％)＝(压缩时的毛毡厚度/初期未加压时的毛毡厚度)×100
恢复率(％)＝(该除去压力后的毛毡厚度/压缩时的毛毡厚度)×100
如图2所示，实验装置具有一对加压辊PR、PR，对毛毡施加一定的张力而进行支承的多个导辊GR，测量以加压辊进行加压时的毛毡厚度的传感器(未图示)，以及测量刚除去该压力后的毛毡厚度的第2传感器(未图示)。实验装置的驱动条件为加压压力100kg/cm、毛毡驱动速度1000m/分钟。对基于毛毡驱动50小时后的压缩恢复性能和毛毡驱动120小时后的毛毡厚度的耐扁平化机能进行评价。
耐扁平化机能的评价中，以相对的评分对实施例和比较例的毛毡驱动120小时后的毛毡厚度进行评价。在这里，比较例1的数值设为评分3，以此为基准，与该基准评分3相比，在其以上即良好，在其以下为不良，数值越高，则给予越好的评分。基于上述评价方法的结果示于表3。
[表3]
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 比较例1 | 比较例2 | 比较例3 | |
| 表面平滑性测试 | 40μm | 40μm | 45μm | 60μm | 60μm | 55μm |
| 压缩率/恢复率测试 | 37/31 | 35/28 | 34/28 | 32/26 | 30/25 | 30/25 |
| 耐扁平化机能的评价 | 5 | 5 | 4 | 3 | 2 | 2 |
由表2、3的结果可知，层叠了3层棉毡纤维的实施例1～3的毛毡与比较例1～3的毛毡相比，表面平滑性测试的结果良好，而且第2层、第3层的棉毡纤维不易被压垮，压缩恢复性能、耐扁平化机能良好。
产业上利用的可能性
本发明的造纸用毛毡由基体和至少3层的短纤维棉毡纤维层构成，为了保持湿纸的表面平滑性，与湿纸直接接触的第1层使用短纤维纤度小的纤维，与基体相接而被要求最不易被压垮的第3层中植入短纤维纤度大的粗纤维，而且 在第1层与第3层之间介以短纤维纤度中等的棉毡纤维层。此外，较好是第2层和第3层所含的棉毡纤维使用分子量比第1层所含的棉毡纤维高的纤维。此外，优选的实施方式中，采用第2层和第3层所含的棉毡纤维相互交缠且刺入基体，而且第1层所含的棉毡纤维与第2层和第3层交缠且不刺入基体的结构，并在第2层和第3层的棉毡纤维层中使用三维卷曲的纤维。通过采用这样的层叠结构，即使在高速造纸机械中，毛毡整体也不易被压垮，可以长时间使用，而且毛毡使用初期的表面平滑性良好，所以可以获得表面平滑的湿纸。因此，本发明可以提供适合于造纸机械、特别是高速薄纸造纸机械的优良的造纸用毛毡。
Claims (5)
1.造纸用毛毡，其特征在于，在基体的湿纸侧设置由作为最上层的第1层、与最上层相接的第2层、与第2层相接的第3层的至少3层结构的短纤维构成的棉毡纤维层，各棉毡纤维层所含的棉毡纤维的平均短纤维纤度中，第1层为0.5～6dtex，第2层为1.5～15dtex，比第1层粗，第3层为6～30dtex，比第2层粗。
2.如权利要求1所述的造纸用毛毡，其特征在于，各棉毡纤维层所含的棉毡纤维的平均短纤维纤度中，第1层为1～3dtex，第2层为3～10dtex，第3层为10～15dtex。
3.如权利要求1或2所述的造纸用毛毡，其特征在于，棉毡纤维为聚酰胺纤维，它们的以0.25g的棉毡纤维溶解在50ml的JIS一级95％的硫酸所形成的硫酸溶液的25℃时的绝对粘度中，第1层所含的棉毡纤维为60～70mPa·S，而第2层和第3层所含的棉毡纤维在80mPa·S以上。
4.如权利要求1或2所述的造纸用毛毡，其特征在于，第2层和第3层所含的棉毡纤维相互交缠且刺入基体，而且第1层所含的棉毡纤维与第2层和第3层交缠且不刺入基体。
5.如权利要求1或2所述的造纸用毛毡，其特征在于，第2层和第3层所含的棉毡纤维具有三维的卷曲。
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