JP2001506714A - 不織ウェブのフォーム製法への遠心ポンプの使用 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 繊維材料の不織ウェブをフォームプロセスの実施に可動有孔要素を用いて製造する。空気、水、繊維及び界面活性剤の第１フォームスラリーを形成し、これを遠心的にポンピングして、可動有孔要素に接触させる。有孔要素上に繊維材料の不織ウェブを形成しながら、有孔要素から実質的に繊維を含まないフォームを引き出し、実質的に繊維を含まないフォームの少なくとも一部を第１フォームスラリーの形成に用いる。再循環も典型的に遠心ポンプを用いて行い、遠心ポンプはフォームからガスの一部を除去するガス抜きポンプであることが好ましい。本発明の実施によって、フォームプロセスを用いて、２ｍ幅より大きい繊維ウェブを、約１００ｍ／分より大きい（例えば、約２００〜５００ｍ／分）形成速度で製造することが可能である。

Description

【発明の詳細な説明】 不織ウェブのフォーム製法への遠心ポンプの使用 発明の背景と概要 不織繊維ウェブを形成するためのフォーム−レイド・プロセス(foam-Iaid pro cess)は米国特許第３，７１６，４４９号、第３，８７１，９５２号及び第３， ９３８，７８２号（これらの開示は本明細書に援用される）に基本的に開示され ている。フォーム-レイド・プロセスは、合成又はセルロース繊維ウェブを製造 するために最も慣用的に用いられているウォーター−レイド・プロセス(water-l aid process)を凌駕する多くの利点を有する。本発明は、フォーム−レイド・プ ロセスをその態様を改良するように実施するためのプロセスとアセンブリとに関 する。 フォームプロセスは繊維不織ウェブの製造においてウォーター−レイド・プロ セスを凌駕する多くの利点を有するが、その商業化を特定の種類のフォームに限 定しているその実際の欠点の１つは、１０ｍを越えうる、ウォーター−レイド・ プロセスを用いた典型的な製紙機でのウェブ幅に比べて、今までにフォーム−レ イド・プロセスから製造されたウェブが比較的狭い幅（例えば、典型的に１〜１ ．５ｍの範囲内）であることである。さらに、フォームプロセスの生産速度は、 今までは、典型的に１００ｍ／分よりかなり下であった。 フォームプロセスを実施する先行技術系におけるウェブの幅と操作速度とにお ける主な限界は、方法の実施に用いられるポンプであった。ポンプは例えばスク リューポンプ、ツインスクリューポンプ、ツインローターポンプ等のような、限 定されたポンピング容量を有する容量形ポンプ(positive displacement pump)で ある。これらの容量形ポンプの一部はポンピングされる物質に比較的影響を受け ないので、当然フォームプロセスの特徴である、繊維及びガス含有流体の製造に 良好に作動し、これらのポンプが用いられるのはこの理由からである。しかし、 これらのポンプの一部は消耗されやすく、高価であり、損傷されやすい。したが って、生産を（ワイヤー又は他の有孔要素の幅を１．５ｍ より大きく増大することによって生産されるウェブのサイズを増大させることに よるように）増大すべき場合には、幾つかのポンプを並行使用しなければならな い。このことはアセンブリの費用を劇的に高めるばかりでなく、ポンプの１つが 損傷しても、損傷したポンプを修理又は交換するためにプロセス全体を停止させ るという危険性をもたらすことになる。 フォームプロセスの実施中にガス除去の必要性を先行技術が認識する状況にお いても、何らかの種類の別のガス抜き(degassing)構造が備えられ、慣用的な容 量形ポンプを用いてポンピングが行われる。例えば、米国特許第４，９４４，８ ４３号の図３では、ガス抜きは遠心セパレータによって行われるが、有孔要素を 通過して、ダクトから除去されるフォームは容量形ポンプを用いてポンピングさ れる。 本発明によると、慣用的フォームプロセスにおける上記欠点は簡単で、その上 効果的なやり方で克服される。フォームスラリー(foam slurry)（繊維を含有す るかしないかに拘わらず）の取扱いに遠心ポンプを用いることによって、ワイヤ ー（又は他の有孔要素(foraminous element)）の幅を２ｍより大きく増大して、 生産速度を１００ｍ／分より大きく（例えば、約２００〜５００ｍ／分）高める ことができる。しかし、大抵の遠心ポンプは、本発明によってフォームプロセス で扱われるような種類のスラリーをポンピングするには不適切である。しかし、 本発明は、本発明によってフォームプロセスの実施に有効であると判明している ガス抜き遠心ポンプを用いる。米国特許第４，４３５，１９３号と第４，４７６ ，８８６号及びカナダ特許第１，１２８，３６８号に示されるようなガス抜き遠 心ポンプは製紙用パルプ等の生産中の中程度の濃度(medium consistency)(例え ば、約６〜１８％固形分)の液体繊維スラリーのポンピングに多年にわたって用 いられているが、フォームプロセスの実施において遭遇される種類のスラリーの ポンピングにそれらを用いることは、実際的と又は上述したような、フォームプ ロセスの実施における長年存在する問題の解決策と見なされていない。 本発明の１態様によると、可動有孔要素（例えば、シングルワイヤー、ツイン ワイヤー、又は他の任意の慣用的有孔要素）を用いて繊維材料の不織ウェブ の製造方法を提供する。この方法は次の工程を含む：（ａ）空気、水、繊維及び 界面活性剤の第１フォームスラリーを形成する。（ｂ）第１フォームスラリーを 遠心的にポンピングして、可動有孔要素に接触させる。（ｃ）該可動有孔要素上 で繊維材料の不織ウェブを形成しながら、該可動有孔要素から実質的に繊維を含 まないフォームを取り出す。及び（ｄ）工程（ｃ）からの実質的に繊維を含まな いフォームの少なくとも一部を工程（ａ）の実施に用いるために再循環させる。 工程（ｄ）は好ましくは一部においてフォームの遠心ポンピングによって実施 する。好ましくは、工程（ｂ）と（ｄ）は、フォームをその遠心ポンピング中に 部分的にガス抜きすることによって行われる（例えば、米国特許第４，４３５， １９３号と第４，４７６，８８６号及びカナダ特許第１，１２８，３６８号に基 本的に述べられているようなガス抜き遠心ポンプを用いる）。 工程（ａ）〜（ｄ）は好ましくは、２ｍ幅よりも大きい（例えば、２．１〜１ ０ｍ幅）可動有孔要素を用いて、２ｍ幅より大きいウェブを不織繊維ウェブとし て製造するように行われれる。さらに、工程（ａ）〜（ｄ）は約１００ｍ／分よ り大きい（例えば、約２００ｍ／分より大きく、例えば約２００〜５００ｍ／分 ）形成速度で、不織ウェブを製造するように行われることが好ましい。好ましく は、遠心ポンプは工程（ａ）〜（ｄ）の実施において繊維フォームスラリー又は 実質的に繊維を含まないフォームスラリーのいずれかをポンピングするために用 いられる唯一のポンプである。 本発明の他の態様によると、不織繊維ウェブを製造するためのフォームプロセ スアセンブリ(foam process assembly)をも提供する。このアセンブリは下記要 素を含むことができる：その上で不織ウェブを形成することができる可動有孔要 素。空気、水、繊維及び界面活性剤の第１フォームスラリーのソース。第１フォ ームスラリーをポンピングして可動有孔要素に接触させて、実質的に繊維を含ま ないフォームを該可動有孔要素に通過させながら、繊維材料の不織ウェブを該可 動有孔要素上に形成するための第１遠心ポンプ。及び該可動有孔要素を通過した 実質的に繊維を含まないフォームの少なくとも一部を第１フォームスラリーのソ ースに戻す再循環系。 可動有孔要素は、例えばシングルワイヤー又はダブルワイヤーのような、任意 の慣用的な有孔要素であることができる。第１フォームスラリーのソースは、例 えばミキサー／パルパー及び／又はワイヤーピットのような任意の商業的ソース を含むことができ、ポンピング後に、フォームが有孔要素に接触する前に、フォ ームの発生を促進するためには、フォームノズル(foam nozzle)が典型的に用い られる。再循環系は典型的にワイヤーピットと、種々な導管と、第２遠心ポンプ （好ましくは、上述したようなガス抜きポンプ）とを包含し、第１遠心ポンプは 好ましくはガス抜きポンプでもある。しかし、再循環系は任意の慣用的要素を含 むことができる。再循環系は典型的にワイヤーピットを包含し、第２遠心ポンプ はワイヤーピットから実質的に繊維を含まないフォームをミキサー／パルパーに ポンピングする。該可動有孔要素は、２ｍ幅より大きい不織ウェブを製造するよ うに、２ｍ幅より大きいことが好ましい。 本発明の他の態様によると、ガス抜き遠心ポンプの使用方法を提供する。この 方法は、ウェブ製造のフォームプロセスによる不織繊維ウェブの製造中に、少な くともガスと、水と、界面活性剤とを含むフォームスラリーをガス抜き遠心ポン プによってポンピングし、同時にスラリーから若干のガスを除去する工程を含む 。この工程は約０．２〜２．５重量％の繊維をも包含するフォームスラリーをポ ンピングし、さらに実質的に繊維を含まないフォームをポンピングすることによ って、典型的に行われる。 実際のウェブ幅及び／又は形成速度を高めることを含む、不織ウェブのフォー ム製法の実施を簡単に、その上効果的に強化することが、本発明の主要な目的で ある。本発明のこの目的及び他の目的は本発明の詳細な説明の綿密な検査と添付 請求の範囲とから明らかになるであろう。 図面の簡単な説明 図１は、本発明のプロセスを実施することができるフォーム−レイド・プロセ ス系と用いる本発明の装置との全体的概略図である。 図２は、一部は断面及び一部は立面である詳細な概略図であり、図１の系のマ ニホルドとヘッドボックス(headbox)とに供給するポンプへのミキサーからのフ ォーム／繊維スラリーの供給を示す。 図３は、本発明の実施に用いられる典型的なガス抜き遠心ポンプの、大部分は 断面であるが一部は立面である側面図である。 図面の詳細な説明 本発明が望ましく用いられるフォーム−レイド・プロセスを実施するための典 型的なフォームーレイド・プロセスを図１の１０に概略的に示す。この系は繊維 インプット(input)１２と、界面活性剤インプット１３と、他の添加剤、例えば 、炭酸カルシウム又は酸のようなｐＨ調節化学物質、安定剤等のインプット１４ とを有する混合タンク又はパルパー１１を包含する。繊維（ガラス、合成及び／ 又はセルロースであろうと、天然であろうと）、界面活性剤及び添加剤の特定の 性質は重要ではなく、これらは製造されるべき生成物の正確な詳細（基本重量を 包含する）に広く依存して変化しうる。界面活性剤はかなり容易に洗い流されう る界面活性剤を用いることが望ましい、この理由は、界面活性剤はまだ存在する ならば、最終ウェブの表面張力を低下させるので、一部の製品にとっては望まし くない特徴であるからである。米国特許第３，７１６，４４９号、第３，８７１ ，９５２号及び第４，８５６，４５６号に一般的に述べられているような、商業 的に入手可能である非常に多くの界面活性剤から、厳密に如何なる界面活性剤を 用いるかは本発明に関係しない。 タンク１１はそれ自体全く慣用的であり、ウォーター−レイド・プロセスを用 いる慣用的な製紙系にパルパーとして用いられるタンクと同じ種類である。唯一 の差異は、ミキサー／パルパー１１の側壁がウォーター−レイド・プロセスにお ける高さに比べて約３倍に上方に伸びていることであり、この理由はフォームが 水の密度の約１／３の密度を有するからである。慣用的な機械的ミキサーのｒｐ ｍとブレード形状とは生産される製品の特定の性質に依存して変化するが、特に 重要ではなく、種々な要素とパラメーターとの広範囲な変化を用いることができ る。壁にブレーカー(braker)を備えることもできる。フォームが流出するタンク １１の底部には渦(vortex)が存在するが、この渦は、一度始動が生じたならば、 タンク１１がフォームと繊維とで満たされるので、目視されない。 タンク１１は、多くの異なる箇所でｐＨを測定するために、多数のｐＨ計１ ５を内部に含むことも好ましい。ｐＨは表面張力に影響を与えるので、正確に測 定することが望ましい。ｐＨ計を毎日キャリブレートする。 初期始動時に、水をライン１２からの繊維と、ライン１３からの界面活性剤と 、ライン１４における他の添加剤と共に加える；しかし、一度、操作が開始され たならば、追加の水は不必要であり、タンク１１内では、フォームが発生するば かりでなく、フォームが単に維持されてもいる。 フォームはタンク１１の底部から渦として出て、ポンプ１７の影響下でライン １６に入る。本発明によると、ポンプ１７は、系１０の他の全てのポンプと同様 に、ガス抜き遠心ポンプであることが好ましい。ポンプ７から放出されるフォー ムはライン１８に入って他の要素に達する。 図１は点線内に任意の保持タンク１９を示す。保持タンク１９は必ずしも必要 ではないが、ミキサー１１中に導入される若干の変化がある場合には、フォーム 中への繊維の比較的一様な分布を保証するために望ましいと考えられる。即ち、 保持タンク１９（小型であり、典型的に僅か５ｍ³のオーダーである）は、繊維 分布を平均にさせるための“サージタンク(surge tank)”に幾らか類似して作用 する。プロセスの実施において、ミキサー１１からヘッドボックス（３０）まで の総合時間は典型的に僅か約４５秒間であるので、保持タンク（用いる場合に） は変化を平均するための時間を与える。 保持タンク１９を用いる場合には、フォーム（泡）はポンプ１７からライン２ ０内でタンク１９の頂部に供給され、タンクの底部から遠心ポンプ２２の影響下 でライン２１に入り、次にライン１８に達する。即ち、保持タンク１９を用いる 場合に、ポンプ１７は直接ライン１８に接続せず、タンク１９を介してのみ接続 する。 ライン１８はワイヤーピット２３に達する。ワイヤーピット２３自体は慣用的 なタンクであり、この場合にも、高い側壁を有する以外は、慣用的なウォーター −レイド・プロセス系におけると同じである。ワイヤーピット２３をデッドコー ナー(dead corner)がないように作ることが重要であるので、タンク２３は大き 過ぎてはならない。ライン１８中のフォームと繊維の混合物をガス抜き遠心ポン プ２５（ワイヤーピット２３に隣接して作用的に接続する）中に導 入させる慣用的構造２４を、図２に関してさらに説明する。いずれにしても、ポ ンプ２５は、機構２４によって導入される、ライン１８中のフォーム／繊維混合 物と、ワイヤーピット２４からの付加的なフォームとをライン２６中にポンピン グする。かなり多量のフォームがワイヤーピット２３からポンプ２５中に汲み出 されるので、ライン２６中の濃度(consistency)は典型的にライン１８中の濃度 よりもかなり低くなる。ライン１８中の濃度は典型的に２〜５％固形分（繊維） であり、ライン２６中の濃度は典型的に０．２〜２．５％（例えば、約０．５〜 ２．５％）であるが、各場合の濃度は約１２％程度に高いことも可能である。 ワイヤーピット２３中では、異なる密度層へのフォームの分離が生じない。底 部方向への最小の増加が存在するが、この増加度は系の操作に影響を与えない。 ライン２６からフォーム／繊維は、それに付随したフォーム形成ノズル２８を 有するマニホルド２７に達する。ノズル２８（本明細書に援用される、’４４９ 号、’９５２号及び’７８２号特許に用いられているような慣用的なフォーム形 成ノズル（フォームを非常に撹拌する）である）をマニホルド２７に取り付ける のが好ましく、多数のノズル２８をマニホルド２７に取り付ける。各ノズル２８ からは導管２９が伸びて、ヘッドボックス(headbox)３０に達する、ヘッドボッ クス３０には１つ以上の慣用的な製紙ワイヤー又は任意の他の適当な有孔要素が 通過している。 ヘッドボックス３０は複数個の吸引ボックス３１（典型的には、約３〜５個） を有し、これらはフォーム／繊維混合物の導入からワイヤー（有孔要素）の反対 側からフォームを引き出し、最終分離ボックス３２がヘッドボックス３０からの 形成ウェブ３３の放出端部に存在する。排水(drainage)を制御するために吸引台 (suction table)に備えられた吸引ボックス３１の数はより濃密な製品のために は、又はより高速な操作のためには増加させる。典型的に約４０〜６０％（例え ば、約５０％）の固形分濃度を有する形成ウェブ３３は、図１の洗浄ステージ３ ４によって概略的に示すように、洗浄作用にさらすことが好ましい。洗浄ステー ジ３４は界面活性剤を除去するためである。ウェブ３３の 高濃度とは、最小量の乾燥装置を用いる必要があることを意味する。 ウェブ３３は洗浄機(washer)３４から１つ以上の任意の塗布機(coater)３５を 過ぎて慣用的な乾燥ステーション３６に達する。慣用的な乾燥ステーション３６ では、合成シース／コア繊維（例えば、Ｃｅｌｌｂｏｎｄ）がウェブ３３の一部 であるときに、ドライヤー３４を操作して、ウェブをシース材料（典型的にポリ プロピレン）の融点よりも高温に、但し、コア材料（典型的にＰＥＴ）は溶解し ないように温度上昇させる。例えば、Ｃｅｌｌｂｏｎｄ繊維をウェブ３３に用い る場合には、ドライヤー中の温度は典型的に約１３０℃又はこれよりやや高く、 この温度はシース繊維の溶融温度又はこれよりやや高いが、コア繊維の約２５０ ℃の溶融温度よりも充分に低い温度である。このようにして、結合作用がシース 材料によって与えられるが、製品の保全性(integrity)（コア繊維によって与え られる）は弱められない。 必ずしも必要ではないが、この方法は多くの有利な目的のためにヘッドボック ス３０に又はヘッドボックス３０に直接隣接して純粋なフォームを加えることも 考慮する。図１に見られるように、遠心ポンプ４１はワイヤーピット２３からラ イン４０中にフォームを汲み出す。ライン４０中のフォームはヘッダー４２にポ ンピングされ、ヘッダー４２は次のフォームをヘッドボックス３０方向の多数の 異なる導管４３に分配する。フォームを(ライン４４によって示すように)ヘッド ボックス３０（これは傾斜ワイヤーヘッドボックスである）のルーフの直接下方 に、及び／又はフォーム／繊維混合物をヘッドボックス３０に導入するために導 管４５を介してライン２９（又はノズル２８）に導入することができる。 吸引ボックス３１はヘッドボックス３０から引き出されたフォームをライン４ ６によってワイヤーピット２３中に放出する。典型的には、このためにポンプは 必要ではない、又は用いられない。 ワイヤーピット２３中のフォームのかなりの量がパルパー１１へ再考慮される (recalculated)。フォームを遠心ポンプ４８によってライン４７に取り出し、次 に導管４７によって慣用的なイン−ライン密度測定デバイス４９に通して(５０ に概略的に示すように)タンク１１に戻し入れる。ライン４７内のフォー ムのために４９において密度測定を行う他に、図１に概略的に示すように、１つ 以上の密度測定ユニット（例えば、密度計(denseometer)）４９Ａをタンク１１ 内に直接取り付けることができる。 フォーム再循環の他に、水再循環も典型的に存在する。最後の吸引ボックス３ ２から引き出されたフォームはライン５１を介して慣用的なセパレータ（例えば サイクロンセパレータ）５３に達する。セパレータ５３（例えば、渦作用による ）は、セパレータ５３に導入されたフォームから空気と水とを分離し、そのなか に空気を殆ど含まない水を生成する。分離された水はセパレータ５３の底部から ライン５４によって水タンク５５に達する。セパレータ５３によって分離された 空気はセパレータ５３の頂部からライン５６に入り、ファン５７の補助を受けて 、大気に放出されるか、又は燃焼プロセスに用いられるか若しくは他の方法で処 理される。 図１の６０に概略的に示すように、液体レベル５８が水タンク５５では確立さ れ、若干の液体が溢流して、下水又は処理に達する。水はまた、タンク５５内の レベル５８の下方からもライン６１を介して取り出され、遠心ポンプ６２の影響 下で、ライン６１にポンピングされ、（ポンプ６２を制御する）慣用的な流量計 ６３を通過する。或いは、再循環水は(図１の６４に概略的に示すように)ミキサ ー１１の頂部に導入される。 典型的な流量は、ライン１８では４０００リットル／分のフォーム／繊維、ラ イン２６では４０，０００リットル／分のフォーム／繊維、ライン４７では３５ ００リットル／分のフォーム、及びライン５１では５００リットル／分のフォー ムである。 系１０はまた多くの制御要素をも包含する。この系の操作を制御するための種 々な手段(alternatives)の好ましい例は、第１ファジイ制御装置(first fuzzy c ontroller)７１を含み、これはタンク１１内のフォームのレベルを制御する。第 ２ファジイ制御装置７２はライン１３内の界面活性剤の添加を制御する。第３フ ァジイ制御装置７３はヘッドボックス３０領域におけるウェブ形成を制御する。 第４ファジイ制御装置７４は洗浄機３４に対して用いられる。第５ファジイ制御 装置７５はミキサー１１へのライン１４による他の添加剤の 添加を制御する。ファジイ制御はさらに界面活性剤と生成(formation)の制御に 用いられる。さらに、多変数制御系(multi-variable control system)と、Ｎｅ ｕｒｏｎｅｔ制御系とは、他の制御に重複して好ましく用いられる。多変数制御 はウェブ生成における流出比率(efflux ratio)を制御するためにも用いられる。 変数は、所望のプロセス制御と最終結果とに対するそれらの効果に依存して、変 化することができる。 種々な要素の制御を促進するために、かつ単位時間当たりの繊維の添加量を正 確に決定するために、典型的にスケール７６が繊維導入１２に接続される。界面 活性剤の導入を制御するために、ライン１３中のバルブ７７をスケール７８と同 様に設けることができる。バルブ７９もライン１４に備えることができる。 系１０には、ライン４６中に備えられたレベル制御バルブを可能な例外として 、フォームの取り扱い中のいずれの点においても意図的にフォームと接触するよ うなバルブは本質的に備えられない。 さらに、図１の系のプロセスの全実施中に、フォームは比較的高い剪断条件下 に維持される。剪断が高ければ高いほど、粘度は低くなるので、フォームを高い 剪断に維持することが望ましい。フォーム／繊維混合物は疑似塑性として作用し て、非Ｎｅｗｔｏｎｉａｎ挙動を示す。 フォーム−レイド・プロセスの使用は、特に高吸収性製品のためのウォーター −レイド・プロセスに比べて多くの利点を有する。ウェブ３３が高濃度であるた めの低いドライヤー容量の他に、フォームプロセスは、任意の種類の繊維又は粒 子のスラリー中（最終的にはウェブ中）の一様な分布（低密度粒子が多少“沈降 ”する−これらは水中では全く沈降しない−とはいえ、高密度粒子の過度の“沈 降”なしに）を、繊維又は粒子が約０．１５〜１３の比重を有するかぎり、可能 にする。フォームプロセスはまた、広範囲に多様な基本重量のウェブの製造、ウ ォーター−レイド・プロセス製品に比べて向上した均一性と高い嵩(bulk)を有す る製品、及び非常に高いレベルの均一性を可能にする。複数個のヘッドボックス を連続的に備えることができる、又は２個（又はそれ以上）の層をダブルワイヤ ー等によっててヘッドボックス内で同時に形成するこ とができる、及び／又は簡単な塗布機３５を用いて、非常に簡単に（塗布と同様 に）追加の層を設けることができる。 図２は、ワイヤーピット２３に結合した遠心ガス抜きポンプ２５へのフォーム ／繊維混合物、及びフォームの導入を示す。構造２４は、例えば本明細書に援用 される特許に開示されているような、Ｗｉｇｇｉｎｓ Ｔｅａｐｅプロセスから 公知であり、ライン１８に達したフォーム／繊維は曲がり導管８３によって説明 されるように、ライン１８の開放端部８４から、フォーム／繊維混合物がポンプ ２５の取り入れ口８５中に直接放出されるように、方向転換される。ワイヤーピ ット２３からのフォームもまた、矢印８６によって説明されるように、取り入れ 口８５に流入する。ファジイ制御下で行われる、ポンプ４８の操作は、ワイヤー ピット２３中のレベルを制御する。 フォームの製造に用いられる繊維が特に長い、即ち、数インチのオーダーであ る場合には、（図２に見られるように）ライン１８をポンプ２５の吸引取り入れ 口８５に向ける代わりに、ライン１８はポンプ２５の下流のライン２６中に達す る。この場合に、ポンプ１７はもちろん他の場合よりも高い圧力、即ち、１８か らの流れが、ポンプ２５からの圧力がライン２６中に存在するにも拘わらず、ラ イン２６中に流入するような充分な圧力を与えなければならない。 本発明によって、ポンプ１７、２５、４１、４８、６２の１つ以上として使用 可能である、典型的なガス抜きポンプを図３に参照番号１００によって一般的に 示す、これはＡｈｌｓｔｒｏｍ Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ社とＡｈｌｓｔｒｏｍ Ｍ ａｃｈｉｎｅｒｙ Ｏｙによって販売され、米国特許第４，４３５，１９３号と 第４，４７６，８８６号及びカナダ特許第１，１２８，３６８号に示されている 、慣用的なＭＣ（登録商標）ポンプと基本的に同じものである。 ポンプ１００は典型的に、軸方向取り入れチャンネル１０４を含む慣用的なボ リュート・ケーシング１０２と、好ましくは、加圧開口１０８を含む接線方向放 出チャンネル１０６とを含む。その上、ケーシングは、中心又は回転可能なシャ フト１１２を有するケーシングカバー１１０を含む。ボリュート・ケーシング１ ０２の内側では、インペラー１１４がシャフト１１２に取り付けられ ている。インペラー１１４は実質的半径方向ディスク(substantially radial di sk)１１６を含むことができ、その正面には（取り入れチャンネル側には）作動 ブレード１１８が存在する。インペラー１１４の裏側にはバック・ベーン１２０ も備えられる。１つの開口又は幾つかの開口１２２がディスク１１６を通って、 好ましくはシャフト１１２に密接して伸びる。インペラー１１４の正面に蓄積さ れたガスは開口（単数又は複数）１２２を通って流れて、インペラー１１４の背 後の容積１２１に、即ち、ディスク１１６と、ポンプ１００のケーシング・カバ ー１１０との間の容積１２１に達する。シャフト１１２は任意の適当な電源、例 えば図３の１２３に概略的に示した電気モーターによって回転する。 ケーシング・カバー１１０はさらに、インペラー１１４の背後の容積(volume) １２１から分離したガスを除去するために、シャフト１１２の周囲の環状ガス排 出口チャンネル１２４、又はケーシング・カバー１１０自体の特別な開口（図示 せず）を備える。ガス排出チャンネル（又は開口）１２４は吸引デバイス（図３ の１２５においてごく概略的に示す）に接続し、この吸引デバイスはガス除去の ために必要な減圧(underpressure)を生じるために用いられる。吸引デバイス１ ２５はしばしば、液封ポンプ(liquid ring pump)、即ち、Ｎａｓｈポンプ（これ らのポンプの伝統的な製造者に因んで命名）である。吸引デバイス１２５はイン ペラー１１４と同じシャフト（１１２）に取り付けることができる、又は遠心ポ ンプ１００から離れた分離操作デバイスとして備えることができる。図３では、 吸引デバイス１２５はポンプ１００とは分離して配置されているので、ポンプ１ ００からのガス除去系はチャンネル１２６を包含し、チャンネル１２６はポンプ １００内に発生したガス又はフォームを吸引デバイス１２５に除去するために用 いられる。 図３はまた、多量の繊維がガス分離系に供給された場合に、分離ホイール１２ ８をガス分離系にどのように取り付けることができるかを説明し、ガス分離系で は分離ホイール１２８がガス流中の繊維をバック・ベーン１２０の操作によって ポンプ１００から導管１３０中にポンピングして、繊維が吸引デバイス１２５に 入らないようにする。特に短い循環用途では、除去されるガス流中に 繊維が捕捉されることが殆どなく、したがって吸引デバイス１２５に対する繊維 の損傷効果も殆ど存在しないので、ホイール１２８等は通常、不必要である。 上記ポンプ１００は、ポンプ１００の吸引チャンネル１０４中の物質がインペ ラー１１４の効果によって回転を開始するように作動するので、物質中のガスは 気泡(gasb ubble)としてインペラー１１４の正面に集積される。上記吸引デバイ ス１２５の効果がガス排出チャンネル１２４又はケーシングのケーシング・カバ ー１１０上の開口を通して、インペラー１１４の背後の容積１２１に及ぼされ、 そこからさらにインペラー１１４の開口１２２を通してインペラー１１４の正面 に及ぼされるときに、気泡中のガスは吸引デバイス１２５の方向に流れ始める。 幾つかの例外的な場合には、この吸引はさらに液体と繊維さえも容積１２１中に 引き入れ始める。このような場合には、インペラー１１４のバック・ベーン１２ ０を用いて、液体及び／又は繊維をガスから分離して、分離流を形成し、この分 離流を次にディスク１１６の外縁を介して主要流に戻して、加圧排出口１０８を 介してポンプ１００から除去する。 したがって、上述したように、不織繊維ウェブを製造するためのフォームプロ セス・アセンブリが提供されることが理解されるであろう。フォームプロセス・ アセンブリは、その上で不織ウェブを形成する、ヘッドボックス３０内の慣用的 な可動有孔要素と、空気、水、繊維及び界面活性剤の第１フォームスラリーのソ ースとを包含する。このソースはミキサー／パルパー１１及び／又はワイヤーピ ット２３を含むことができる。第１遠心ポンプ（１７又は２５）は第１フォーム スラリーをポンピングして、ヘッドボックス３０内の可動有孔要素と接触させて 、実質的に繊維を含まないフォームを有孔要素に通過させながら、不織ウェブを 形成する。吸引ボックス３１と、ワイヤーピット２３と、導管４７と、第２遠心 ガス抜きポンプ４８とを包含することができる再循環系が、有孔要素を通過する 実質的に繊維を含まないフォームの少なくとも一部をソースに戻す。例えば、導 管４７又はポンプ４８を用いる場合には、これらは、ライン４６からワイヤーピ ット２３中に達するフォームの一部をミキサー／パルパー１１に戻す。 ポンプ２５は典型的に、繊維を包含するフォームスラリーをフォーム形成ノ ズル２８に通してポンピングして、ヘッドボックス３０内の有孔要素と接触させ るポンプであり、これを行うための唯一のポンプである必要がある。遠心ポンプ は容量形ポンプよりも非常に高い容量を有するので、有孔要素は２ｍ幅より大き く（例えば２．１ｍ幅から約１０ｍ幅まで）なることができ、それでもまだ単一 ポンプ２５のみが必要であるに過ぎない。さらに、例えば、ポンプ２５、４８の ような遠心ポンプの使用は、公知のフォームプロセス系に比べて、生成速度をか なり高める、約１００ｍ／分より大きく、実際に約２００ｍ／分より大きく（例 えば、約２００〜５００ｍ／分）高めることを可能にする。 本発明による、方法の実施と系の使用とにおいて、使用可能である典型的なフ ォームプロセスパラメータを下記表に記載する（但し、製品範囲がさらに広い場 合には、パラメータの範囲を非常に広くすることができる）：パラメータ 値 ｐＨ（実質的に系全体） 約６．５ 温度 約２０〜４０℃ マニホルド圧力 １〜１．８ｂａｒ ミキサー中の濃度 ２．５％ ヘッドボックス中の濃度 ０．２〜２．５％ ＳＡＰ添加剤濃度 約５〜２０％ 形成ウェブの濃度 約４０〜６０％ ウェブ基本重量変化 １／２％未満 フォーム密度（繊維含む又は含まず） ２５０〜４５０ｇ／ｌ（１ｂａｒ） フォーム気泡サイズ ０．３〜０．５ｍｍ平均直径 （Ｇａｕｓｓｉａｎ分布） フォーム空気含量 ２５〜７５％（例えば、約６０％、 プロセス中の圧力によって変化） 粘度 “目標”粘度はないが、典型的に、フォームは 高い剪断条件下では２〜５センチポアズのオー ダーの粘度を有し、低い剪断条件下では２００ ｋ〜３００ｋセンチポアズの粘度を有し、これ らの範囲は粘度測定方法に依存してさらに広く なりうる。 ウェブ形成速度 約２００〜５００ｍ／分 繊維又は添加剤の比重 ０．１５〜１３の範囲内のいずれか 界面活性剤濃度 例えば水硬度、ｐＨ、繊維の種類等多くの要因 に依存して、通常、循環中の水の０．１〜０． ３％ 形成用ワイヤー張力 ２〜１０Ｎ／ｃｍ 典型的な流量： ・ミキサーからワイヤーピットへ 約４０００リットル／分 ・ワイヤーピットからヘッドボックスまで 約４０，０００リットル／分 ・フォーム再循環導管 約３５００リットル／分 ・水再循環への吸引引き出し 約５００リットル／分 フォーム−レイド・プロセスを非常に有利に改変することが、本発明の主要な 目的である。本発明の最も実用的で、最も好ましい実施態様であると現在考えら れる実施態様に関して本発明を示し、説明したが、本発明の範囲内で本発明の多 くの改変がなされうること、本発明の範囲があらゆる同等な方法及びアセンブリ を包括するように添付請求の範囲の最大に広い解釈によるものであることは、当 業者に明らかであろう。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】平成１０年１１月１２日（１９９８．１１．１２） 【補正内容】 これらの容量形ポンプの一部はポンピングされる物質に比較的影響を受けない ので、当然フォームプロセスの特徴である、繊維及びガス含有流体の製造に良好 に作動し、これらのポンプが用いられるのはこの理由からである。しかし、これ らのポンプの一部は消耗されやすく、高価であり、損傷されやすい。したがって 、生産を（ワイヤー又は他の有孔要素の幅を１．５ｍより大きく増大することに よって生産されるウェブのサイズを増大させることによるように）増大すべき場 合には、幾つかのポンプを並行使用しなければならない。このことはアセンブリ の費用を劇的に高めるばかりでなく、ポンプの１つが損傷しても、損傷したポン プを修理又は交換するためにプロセス全体を停止させるという危険性をもたらす ことになる。 ＷＯ−Ａ−９６０２７０２は、フォーム形成された繊維又は紙ウェブを製造す るための方法と配置とを開示している。このＷＯ文献は、繊維を含むフォームの ポンピングを考察し、フォームのポンピングに適した数種類のポンプを提案して いる。挙げられたポンプは、慣用的ピストンポンプ、水封型(water-ring type) 真空ポンプ及びいわゆるＤｉｓｃｆｌｏポンプである。これらのポンプの全ての 一般的特徴は次のように挙げることができる：これらは高いガス含量を有する媒 質をポンピングすることができ、これらの効率は顕著に低く、それらがポンピン グする媒質からガスを分離しない。 フォームプロセスの実施中にガス除去の必要性を先行技術が認識する状況にお いても、何らかの種類の別のガス抜き(degassing)構造が備えられ、慣用的な容 量形ポンプを用いてポンピングが行われる。例えば、米国特許第４，９４４，８ ４３号の図３では、ガス抜きは遠心セパレータによって行われるが、有孔要素を 通過して、ダクトから除去されるフォームは容量形ポンプを用いてポンピングさ れる。 本発明によると、慣用的フォームプロセスにおける上記欠点は簡単で、その上 効果的なやり方で克服される。 請求の範囲 1. 可動有孔要素を用いた、繊維材料の不織ウェブの製造方法であって、次の 工程： （ａ）空気、水、繊維及び界面活性剤の第１フォームスラリーを形成する工程 と （ｂ）第１フォームスラリーを遠心的にポンピング(pumping)して、可動有孔 要素に接触させる工程と； （ｃ）該可動有孔要素上に繊維材料の不織ウェブを形成しながら、該可動有孔 要素から実質的に繊維を含まないフォーム(foam)を引き出す工程と； （ｄ）工程（ｃ）からの実質的に繊維を含まないフォームの少なくとも一部を 工程（ａ）の実施に用いるために再循環させる工程と を含み、工程（ｂ）においてフォームの遠心ポンピング中にフォームを部分的に ガス抜きすることを特徴とする上記方法。 2. 工程（ｄ）を、その一部においてフォームの遠心ポンピングによって行う ことを特徴とする、請求項１記載の方法。 3. 工程（ｄ）を、フォームの遠心ポンピング中に、フォームの部分的ガス抜 きによって行うことを特徴とする、請求項２記載の方法。 4. 工程（ａ）〜（ｄ）を２ｍ幅よりも大きい可動有孔要素を用いて行って、 ２ｍ幅より大きいウェブを不織繊維ウェブとして製造することを特徴とする、請 求項１又は３に記載の方法。 5. 工程（ａ）〜（ｄ）を約１００ｍ／分より大きい形成速度で不織ウェブを 製造するように行うことを特徴とする、請求項４記載の方法。 6. 工程（ａ）〜（ｄ）を約２００ｍ／分よりも大きい形成速度で不織ウェブ を製造するように行うことを特徴とする、請求項４記載の方法。 7. 工程（ａ）〜（ｄ）の実施において繊維フォームスラリー又は実質的に繊 維を含まないフォームスラリーのいずれかをポンピングするために用いられる唯 一のポンプが遠心ポンプ（１７、２５、４１、４８、６２、１００）であること を特徴とする、請求項１記載の方法。 8. 繊維材料の不織ウェブを製造するためのフォームプロセスアセンブリ(foa m process assembly)であって、下記要素： その上で不織ウェブ（３３）を形成することができる可動有孔要素と； 空気、水、繊維及び界面活性剤の第１フォームスラリーのソース（１１）と； 第１フォームスラリーをポンピングして可動有孔要素に接触させて、実質的に 繊維を含まないフォームを該可動有孔要素に通過させながら、繊維材料の不織ウ ェブ（３３）を該可動有孔要素上に形成するための第１ポンプと； 該可動有孔要素を通過した実質的に繊維を含まないフォームの少なくとも一部 を第１フォームスラリーのソース（１１）に戻す再循環系（２３、４８）と を含み、 前記第１ポンプ（２５）がガス抜き遠心ポンプであることを特徴とする上記フ ォームプロセスアセンブリ。 9. 前記再循環系（２３、４８）が第２ガス抜き遠心ポンプ（４８）を包含す ることを特徴とする、請求項８記載のフォームプロセスアセンブリ。 10．前記再循環系が第２遠心ポンプ（４８）を包含することを特徴とする、請 求項８記載のフォームプロセスアセンブリ。 11．前記可動有孔要素が、２ｍ幅より大きい不織ウェブ（３３）を製造するた めに、２ｍ幅より大きいことを特徴とする、請求項８記載のフォームプロセスア センブリ。 12．前記第１遠心ポンプ（２５）と前記可動有孔要素との間に配置されたフォ ーム形成ノズル（２８）を有し、かつ、前記第１遠心ポンプ（２５）が、前記フ ォーム形成ノズル（２８）から第１フォームスラリーをポンピングするポンプで あり、第１フォームスラリーをフォーム形成ノズル（２８）からポンピングする 唯一のポンプでもあることを特徴とする、請求項１１記載のフォームプロセスア センブリ。 13．前記ソースがミキサー／パルパー（１１）と、ワイヤーピット（２３）と を含むことを特徴とする、請求項８記載のフォームプロセスアセンブリ。 14．前記再循環系が前記ワイヤーピット（２３）と、実質的に繊維を含まない フォームを前記ワイヤーピット（２３）から前記ミキサー／パルパー（１１）に ポンピングするための第２遠心ポンプ（４８）とを包含すること特徴とする、請 求項１３記載のフォームプロセスアセンブリ。 15．少なくともガスと、水と、界面活性剤とを含むフォームスラリーをポンピ ングするためのガス抜き遠心ポンプ（１７、２５、４１、４８、６２、１００） の使用であって、ウェブ製造のフォームプロセスによる不織繊維ウェブ（３３） の製造中に、同時にスラリーから若干のガスを除去する上記使用。 16．前記フォームスラリーが約０．２〜２．５重量％の繊維をも包含すること を特徴とする、請求項１５記載の使用。 17．前記フォームスラリーが実質的に繊維を含まないフォームであることを特 徴とする、請求項１５記載の使用。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，Ａ Ｕ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ， ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＧＷ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，Ｉ Ｓ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ， ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，Ｒ Ｕ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者 コソ，アルト フィンランド国 カルフラ，カメカティエ 16 エイ (72)発明者 ロクマン，カイ フィンランド国 カルフラ，ピルコンマエ ンカツ ４ アス．15

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 1. 可動有孔要素を用いた、繊維材料の不織ウェブの製造方法であって、次の 工程： （ａ）空気、水、繊維及び界面活性剤の第１フォームスラリーを形成する工程 と； （ｂ）第１フォームスラリーを遠心的にポンピング(pumping)して、可動有孔 要素に接触させる工程と； （ｃ）該可動有孔要素上に繊維材料の不織ウェブを形成しながら、該可動有孔 要素から実質的に繊維を含まないフォーム(foam)を引き出す工程と； （ｄ）工程（ｃ）からの実質的に繊維を含まないフォームの少なくとも一部を 工程（ａ）の実施に用いるために再循環させる工程と を含む上記方法。 2. 工程（ｄ）を、その一部においてフォームの遠心ポンピングによって行う 、請求項１記載の方法。 3. 工程（ｂ）と（ｄ）を、フォームの遠心ポンピング中に、フォームの部分 的ガス抜きによって行う、請求項２記載の方法。 4. 工程（ｂ）を、フォームの遠心ポンピング中に、フォームの部分的ガス抜 きによって行う、請求項３記載の方法。 5. 工程（ａ）〜（ｄ）を２ｍ幅よりも大きい可動有孔要素を用いて行って、 ２ｍ幅より大きいウェブを不織繊維ウェブとして製造する、請求項４記載の方法 。 6. 工程（ａ）〜（ｄ）を約１００ｍ／分より大きい形成速度で不織ウェブを 製造するように行う、請求項５記載の方法。 7. 工程（ａ）〜（ｄ）を２ｍ幅よりも大きい可動有孔要素を用いて行って、 ２ｍ幅より大きいウェブを不織繊維ウェブとして製造する、請求項１記載の方法 。 8. 工程（ａ）〜（ｄ）を約１００ｍ／分より大きい形成速度で不織ウェブを 製造するように行う、請求項７記載の方法。 9. 工程（ａ）〜（ｄ）を２ｍ幅よりも大きい可動有孔要素を用いて行って、 ２ｍ幅より大きいウェブを不織繊維ウェブとして製造する、請求項３記載の方法 。 10．工程（ａ）〜（ｄ）を約２００ｍ／分より大きい形成速度で不織ウェブを 製造するように行う、請求項９記載の方法。 11．工程（ａ）〜（ｄ）の実施において繊維フォームスラリー又は実質的に繊 維を含まないフォームスラリーのいずれかをポンピングするために用いられる唯 一のポンプが遠心ポンプである、請求項１記載の方法。 12．繊維材料の不織ウェブを製造するためのフォームプロセスアセンブリ(foa m process assembly)であって、下記要素： その上で不織ウェブを形成することができる可動有孔要素と； 空気、水、繊維及び界面活性剤の第１フォームスラリーのソースと； 第１フォームスラリーをポンピングして可動有孔要素に接触させて、実質的に 繊維を含まないフォームを該可動有孔要素に通過させながら、繊維材料の不織ウ ェブを該可動有孔要素上に形成するための第１遠心ポンプと； 該可動有孔要素を通過した実質的に繊維を含まないフォームの少なくとも一部 を第１フォームスラリーのソースに戻す再循環系と を含む上記フォームプロセスアセンブリ。 13．前記第１遠心ポンプがガス抜きポンプを含む、請求項１２記載のフォーム プロセスアセンブリ。 14．前記再循環系が第２ガス抜き遠心ポンプを包含する、請求項１２記載のフ ォームプロセスアセンブリ。 15．前記再循環系が第２遠心ポンプを包含する、請求項１３記載のフォームプ ロセスアセンブリ。 16．前記可動有孔要素が、２ｍ幅より大きい不織ウェブを製造するために、２ ｍ幅より大きい、請求項１２記載のフォームプロセスアセンブリ。 17．前記第１遠心ポンプと前記可動有孔要素との間に配置されたフォーム形成 ノズルをさらに含み、しかも、前記第１遠心ポンプが、前記フォーム形成ノズル から第１フォームスラリーをポンピングするポンプであり、かつ、第１ フォームスラリーをフォーム形成ノズルからポンピングする唯一のポンプである 、請求項１６記載のフォームプロセスアセンブリ。 18．前記ソースがミキサー／パルパーと、ワイヤーピットとを含む、請求項１ ２記載のフォームプロセスアセンブリ。 19．前記再循環系が前記ワイヤーピットと、実質的に繊維を含まないフォーム を前記ワイヤーピットから前記ミキサー／パルパーにポンピングするための第２ 遠心ポンプとを包含する、請求項１８記載のフォームプロセスアセンブリ。 20．ガス抜き遠心ポンプの使用方法であって、ウェブ製造のフォームプロセス による不織繊維ウェブの製造中に、少なくともガスと、水と、界面活性剤とを含 むフォームスラリーをガス抜き遠心ポンプによってポンピングし、同時にスラリ ーから若干のガスを除去する工程を含む上記方法。 21．前記工程を約０．２〜２．５重量％の繊維をも包含するフォームスラリー の遠心ポンピングによって行う、請求項２０記載の方法。 22．前記工程を約０．２〜２．５重量％の繊維を包含する前記スラリーから分離 した、実質的に繊維を含まないフォームの遠心ポンピングによっても行う、請求 項２１記載の方法。