JP2002504963A - 制限オリフィス付乾燥用媒体、それを用いる装置、及びそれらで製造したセルロース繊維構造物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 抄紙または他の吸収性初期ウェブ用の制限オリフィス付通気空気乾燥用媒体。媒体は被覆物とロールに具体化できる装置に使用する。媒体は、比較的高い曲げ疲労強さと比較的低い圧力低下という固有の組合わせを有する。媒体は複数層の積層体を有する。積層体の中間層はスクエア織りでつくられる。媒体は、また他のタイプの乾燥に使用してもよい。

Description

【発明の詳細な説明】 制限オリフィス付乾燥用媒体、それを用いる装置、 及びそれらで製造したセルロース繊維構造物 発明の分野 本発明は、通気空気乾燥用装置、特にセルロース繊維構造物を通る乾燥用空気 流を制限する装置、及びそれによって通気空気乾燥される吸収性初期ウェブに関 する。 発明の背景 吸収性初期ウェブは日常生活の基本物資である。吸収性初期ウェブには、セル ロース繊維構造物、吸収性スポンジ状物等が含まれる。セルロース繊維構造物は 日常生活で不可欠になった。セルロース繊維構造物は顔用ティシュ、トイレット ・ペーパー及びペーパー・タオルに見られる。 セルロース繊維構造物の製造では、液体担体に分散されたセルロース繊維の湿 った初期ウェブが紙層形成用ワイヤ上に堆積する。湿った初期ウェブは、いくつ かの既知手段の任意の一つまたは組合わせで乾燥される。これらの既知の乾燥手 段の各々は、得られるセルロース繊維構造物の特性に影響を与える。例えば、乾 燥手段と乾燥方法は得られるセルロース繊維構造物の柔らかさ、厚さ、引張強さ 及び吸収性に影響を及ぼす。重要なことには、セルロース繊維構造物の乾燥に用 いる手段と方法は、その製造速度に影響するけれども、製造速度はそのような乾 燥手段と方法により制限されない。 一つの乾燥手段の例はフェルト製ベルトである。フェルト製乾燥用ベルトは、 液体担体の毛細管流により、初期セルロース繊維構造物から初期ウェブと接触し て保持される透過性フェルト媒体中へ脱水することに長い間使用されてきた。し かしながら、セルロース繊維構造物からフェルト製ベルトで脱水することにより 、乾燥されるセルロース繊維構造物の初期ウェブが全体的に均一に圧縮され密集 化する結果となる。 フェルト製ベルトによる乾燥は真空により、または対向するプレス・ロールに より支援される。プレス・ロールにより、セルロース繊維構造物に対するフェル トの機械的圧縮は最大になる。フェルト製ベルトによる乾燥の例が、１９８２年 ５月１１日発行のボルトンの米国特許第４，３２９，２０１号明細書と１９８９ 年１２月１９日発行のコーワン等の米国特許第４，８８８，０９６号明細書に説 明されている。 選択的孔径を有する多孔シリンダーを用いてセルロース繊維構造物を毛細管流 により乾燥することも当該技術で知られている。そのような毛細管流による乾燥 技術の例は、参考として本明細書に組み込まれている１９８５年１２月３日発行 のチャング等の米国特許第４，５５６，４５０号明細書、１９９７年２月４日発 行のチャング等の米国特許第５，５９８，６４３号明細書、及び１９９０年１１ 月２７日発行のジーン等の米国特許第４，９７３，３８５号明細書に説明されて いる。 セルロース繊維構造物を、フェルト製ベルトの助けなしに真空脱水により乾燥 することが当該技術で知られている。セルロース繊維構造物の真空脱水では、真 空シュー及び真空ボックスを用いてセルロース繊維構造物から機械的に水分を除 去する。この真空が、セルロース繊維構造物の別個の領域を乾燥用ベルトの中に 偏向させる。好ましくは乾燥用ベルトは通気空気乾燥用ベルトであり、このベル トは、樹脂製でパターン付与された偏向溝が貫いており、枠組構造体を有する。 このことはトロクハンの米国特許第４，６３７，８５９号明細書に開示され、ま た本明細書に参考として組み入れられている。そのようなベルトを用いた真空脱 水により、高密度で連続ネットワークと別個の低密度領域とをその中に分布して いる多重領域セルロース繊維構造物が造られる。 そのようなベルトで脱水することにより、前記の二つの領域に異なる水分量を 持つセルロース繊維構造物が生じる。セルロース繊維構造物の異なる領域の異な る水分量により、抄紙工程が制約される。そのような制約が起きるのは、二つの 領域が異なる速度で乾燥するためである。それ故、乾燥速度がより遅い領域によ り、抄紙工程の全体としての速度が抑制される。 さらに別の乾燥方法では、セルロース繊維構造物の初期ウェブを通気空気乾燥 することにより、著しい成果が達成された。典型的な通気空気乾燥方法では、多 数の孔のあいた空気透過性のベルトが、乾燥される初期ウェブを支持する。空気 流はセルロース繊維構造物中及び透過性ベルト中を通過する。空気流は主として 初期ウェブを蒸発により乾燥する。空気透過性ベルトの孔と一致し及びその中へ 転移した領域が選択的に乾燥されて得られるセルロース繊維構造物の厚さが大き くなる。空気透過性ベルトのナックルに符合した領域は乾燥しにくい。 通気空気乾燥用空気透過性ベルトのいくつかの修正と改良が、従来技術で達成 された。例えば、空気透過性ベルトは比較的大きい孔あき面積を持つように作成 される。あるいは、ベルトは低い空気透過性を持つようにしてもよい。低い空気 透過性は、樹脂混合物を用いベルトの織糸の間隙をふさぐことにより達成される 。乾燥用ベルトには、ベルトの熱伝導度を増加し、熱放射率を減少するために金 属粒子を充填する。好ましくは、乾燥用ベルトは連続網状構造を有する感光性樹 脂で構成する。乾燥用ベルトは特に高温空気流用に使用する。そのような通気空 気乾燥技術の例が、１９７５年７月１日再発行のコーレ等の米国再発行特許第２ ８，４５９号明細書、１９７９年１０月３０日発行のロターの米国特許第４，１ ７２，９１０号明細書、１９８１年２月２４日発行のロター等の米国特許第４， ２５１，９２８号明細書、１９８５年７月９日発行のトロクハンの米国特許第４ ，５２８，２３９号明細書及び１９９０年５月１日発行のトッドの米国特許第４ ，９２１， ７５０号明細書にみられる。 さらに、セルロース繊維構造物が乾燥される初期ウェブである間に、その乾燥 プロファイルを調整するために、いくつかの試みが既存技術にて成されてきた。 そのような試みは、乾燥用ベルトか、ヤンキー・フードと組合わせた赤外線ドラ イヤーのどちらかを使用する。幅方向のバラツキを考慮した乾燥の例が、１９８ ６年４月２２日発行のスミスの米国特許第４，５８３，３０２号明細書及び１９ ９０年７月２４日発行のスンドビストの米国特許第４，９４２，６７５号明細書 に説明されている。 上述の従来技術は、特に通気空気乾燥に焦点をあてたものでさえ、多重領域の セルロース繊維構造物を乾燥するときに直面する問題に的をしぼっていない。上 述のように、通気空気乾燥された紙の異なる領域は異なる水分を有する。しかし 、セルロース繊維構造物の第一領域は、第二領域よりも低い密度または坪量を持 っているが、第二領域よりも比較的大きな通過空気流を典型的に持っている。こ の比較的大きな通過空気流が発生するのは、より低い密度または坪量の第一領域 が、初期ウェブを貫流する空気に対し、第二領域よりも比例的により少ない流動 抵抗を示すためである。そのように差のある空気流は、異なる領域の異なる水分 含量を、相殺しないでかえって増加さえする。 この問題がひどくなるのは、乾燥される多数の領域を持つセルロース繊維構造 物がヤンキー乾燥ドラムへ移動した時である。ヤンキー乾燥ドラム上では、セル ロース繊維構造物のある領域のみが加熱されたシリンダーの曲面に接触する。典 型的にはヤンキー乾燥ドラムとの最も密接な接触は、高密度または高坪量領域で 起こる。これらの領域では低密度または低坪量領域よりも水分が高い。 フードからの熱風は、加熱されたシリンダーと反対側のセルロース繊維構造物 表面に導入される。セルロース繊維構造物のこの表面の選択的乾燥が、ヤンキー 乾燥ドラム・フード内の熱風の対流伝熱により起きる。セルロース繊維構造物の 高密度及び高坪量領域を完全に乾燥するために、また、既に乾燥した低密度また は低坪量領域がフードからの熱風で焼焦げまたは燃焼しないように、ヤンキー・ フード熱風温度を低めなければならず、及び／またはセルロース繊維構造物のヤ ンキー・フード内保持時間を増加しなければならないが、生産速度は低下する。 従って、セルロース繊維構造物の生産速度を落として、高密度または高坪量領域 の高い水分を補整しなければならない。 既存技術におけるこの問題の対策としての一つの改良が、１９９４年１月４日 発行のエンシン等の米国特許第５，２７４，９３０号明細書に説明されており、 通気空気乾燥と組合わせたセルロース繊維構造物の制限オリフィス乾燥を開示し ているが、この特許は参考として本明細書に組入れられている。この特許は、セ ルロース繊維構造物の各領域の繊維間間隙よりも大きな流動抵抗を有する乾燥用 微孔媒体を用いる装置を教示している。この微孔媒体は、均一な水分分布が得ら れる通気空気乾燥法における制限オリフィスである。 その上、エンシン等の’９３０号明細書に開示された装置に対する更なる改良 物が、１９９６年１２月１０日発行のエンシン等の米国特許第５，５８１，９０ ６号明細書に開示され参考として本明細書に組入れられた装置である。このエン シン等の’９０６号明細書には複数ゾーンを持つ微孔乾燥装置が開示され、この 装置が既存技術に開示された形式の装置よりも効率良くセルロース繊維構造物を 乾燥する。 前述の微孔乾燥装置は、望ましくは、セルロース繊維構造物を通過する空気流 量を制限しかつ特許請求された装置による抄紙に固有の繰返し荷重に耐えるに十 分な曲げ疲労強さを有する媒体を備えるべきである。例えば、この媒体は軸線で 回転可能のロールの被覆物として用いられる。ロールと媒体は回転するので、媒 体のいかなる部分も正と負の圧力荷重を交互に受ける。正から負へと荷重が逆に なるため、媒体が耐えなければならない交互応力を繰返し受ける。したがって、 媒体は十分な曲げ疲労強さを有して、この繰返し荷重に耐えなければならない。 十分な曲げ疲労強さを備えるという問題に対する一つの解答は、単純に媒体を より強くすることである。しかしながら、この解答は、それ以上のことはなく、 他の問題をもたらす。媒体はより強くなるので、媒体は典型的により厚くなり、 孔あき面積がより小さくなる。孔あき面積がより小さい媒体は、孔あき面積が比 較的大きい媒体より大きな圧力低下を生じる。圧力低下を最小にする効果は、前 述のエンシン等の’９０６号明細書に論じられている。さらに、媒体がより厚く なるに従い、媒体は組立て難くになる。 従って、本発明の目的は、微孔装置、特に前述のエンシン等の’９０６号明細 書と及びエンシン等の’９３０号明細書の装置とともに用いる媒体を提供するこ とである。本発明の目的は、また、前述のチャング等の’４５０号明細書または 前述のチャング等の’３０５号出願明細書の装置のような、毛細管脱水装置と共 に使用できる媒体を提供することである。また、本発明の目的は、従来からのフ ェルト脱水及び通気空気乾燥と共に使用できる媒体を提供することである。 本発明の更なる目的は、十分な曲げ疲労強さと比較的小さい圧力低下をもたら すような媒体を提供することである。特に、本発明の目的は、比較的小さい圧力 低下を有するような媒体を提供することである。 発明の要約 本発明は、概ね平らな乾燥用媒体を有する。この乾燥用媒体は、面対面の関係 で隣接し合う複数の層を有する。媒体は少なくても４４６ｋｇ／ｍ（２５ｌｂ／ ｉｎ）の曲げ疲労強さと、２４３．８（標準ｍ³／ｍｉｎ）／ｍ²（８００（標準 ｆｔ³／ｍｉｎ）／ｆｔ²）の流量で１７，４００Ｐａ（水柱７０インチ）未満の 圧力低下とを有する。 媒体は目が細かい第一層を有する。この細かい第一層は金属織物でもよい。細 かい第一層はオランダあや織りでもよい。第一層は２０μｍ以下の公称孔寸法を 有する。第一層の反対側に媒体の最粗層がある。媒体の最粗層も織物であるかま たは孔のあいた金属板を有する。第一層と最粗層の中間には少なくても一層の中 間層がある。中間層はスクエア織りを有しもよい。 図面の説明 図１は本発明による装置の略側面図である。 図２は本発明による媒体の部分平面図であり、部分的に透視図で示されている 。 発明の詳細な説明 図１に関しては、本発明は、制限オリフィス付通気空気乾燥装置２０に関する 乾燥用微孔媒体４０を有する。この装置２０と媒体４０は大体において前述の米 国特許第５，２７４，９３０号及び米国特許第５，５８１９０６号明細書に従い 作成され操作されるが、これらの開示事項は参考として本明細書に組入れられて いる。装置２０により初期ウェブから水分を除去する。この装置２０は透過性シ リンダー３２を有する。微孔媒体４０はそのような透過性シリンダー３２の周囲 を囲み、このシリンダーに好ましくはシュリンクはめ込み、加圧はめ込み、糸つ ずりファスナー、ろう付け等で取付けられる。装置２０と媒体４０を他の方法で 制作することが可能である。例えば、装置２０は仕切られた真空溝穴を有しても よい、あるいは媒体４０はエンドレス・ベルトを有してもよい。 通気空気乾燥用ベルトのような支持体２８は、円形セグメントを決める円弧状 の境界をつくっている、入口ロール３４から取出しロール３６まで透過性シリン ダー３２を包む。この円形セグメントは、周囲の大気圧に対して相互に異なる差 圧を持つ複数のゾーンに分割してもよい。乾燥されるウェブ２１は支持体２８と 媒体４０の間に挟まれる。 本発明による微孔媒体４０は、複数層４１−４６の積層体を有する。６層の４ １−４６を持つ媒体４０は以下に論議されるが、本発明はそれに限定されないこ とが理解されるべきである。以下に論議されるように、任意の複数層４１−４６ を持つ及び曲げ疲労強さと圧力低下との判定基準を満足する媒体が本発明に適す る。 本発明による媒体４０は少なくても４４６(２５)、好ましくは少なくても８９ ３（５０）及び更に好ましくは少なくても１，３３９ｋｇ／ｍ（７５ｌｂ／ｉｎ ）の曲げ疲労強さを有する。曲げ疲労強さは下記の手順に従い測定する。 寸法が幅０．０２５４ｍ（１ｉｎ）×長さ０．０５０８ｍ（２ｉｎ）である試 料を用意する。試料の長さ方向を抄紙中の流れ方向に合わせる。試料に対し幅方 向に第一層４１の中心を横切って刻み目を付ける。この刻み目付けは、先端が炭 化物のスケール書きを用い手動加圧で行う。刻み線は第一層４１の厚さのおよそ 半分にすべきである。 ３点曲げ試験装置を用意する。この装置は、供試試料を置く、二つの垂直縦方 向を向いている支持体を有する取付け具を持っている。この装置は、更に二つの 支持体の中間の位置で下向きの荷重を加えることができる可動クロスヘッドを持 っている。支持体は、少なくても０．０２５４ｍ（１ｉｎ）の幅と０．００３１ ８ｍ（１／８ｉｎ）の半径を持っている。 試験される試料を、装置に入れ第一層４１が緊張状態になるように、また可変 下向荷重を加えるヘッドから離して配置する。試料は二つの支持体上で単純に支 持される。刻み目線を支持体間で中心に置く。可変下降荷重は、支持体間の中点 でまた刻み目線の向こう側にまっすぐに試料に加える。 荷重は正弦波形、周波数３Ｈｚで加える。この荷重は、最大荷重値と最大値の １／１０の値との間で繰返され、Ｒ値は０．１０に決められる。３点の異なる最 大荷重値を用いる。最大荷重値の大きさは、試料の０．２％オフセット曲げ強さ によっている。 曲げ疲労強さ試験における第一荷重サイクル下での試料のたわみを測定する。 たわみは、当該技術に知られるように伸び計とダイヤル・ゲージにより測定する 。適切な装置が、メカニカル・テスティング・システム社（Mechanical Testing Systems Co.，ミネソタ州、エドン・プレイリ）で製造され、ＭＴＳモデル６３ ２として販売されている。試験される試料は、ある任意のサイクルでたわみが第 一サイクルのたわみの２倍になるとき、折れたと判断される。 ０．２％オフセット曲げ強さは一般的にＡＳＴＭＤ−７９０−９２，方法１に 従い見出だされるが、以下のように修正した。媒体４０の０．０２５４×０．０ ５０８ｍ（１×２ｉｎ）試料を用意する。試料（刻み目線なし）を上述の３点曲 げ試験装置に入れ、０．０３０５ｍ／ｈｒ（０．０２ｉｎ／ｍｉｎ）のクロスヘ ッド速度で塑性変形が起きるまで１回曲げ試験を行う。 それから、０．２％オフセットでの曲げ強さが判明する。次に、０．２％オフ セット曲げ強さは、曲げ応力／変形曲線の直線部分に平行な直線と起点からのオ フセットとを描くことにより、横座標０．００００３８１ｍ（０．００１５ｉｎ ）（０．０１９０５ｍ（０．７５０ｉｎ）スパンの０．２％）に見出だされる。 ０．２％オフセットでの０．２％オフセット曲げ強さは、この線と曲げ荷重対た わみ曲線との交点として見出だされる。３個の試料をこのように試験し、結果を 平均して一つの０．２％オフセット曲げ強さの基準点を得る。 ０．２％オフセット曲げ強さの６０、８５、及び１１０％対応値が分かる。こ のようにして、３個の値が、曲げ疲労強さ決定の最大荷重値、すなわち０．２％ オフセット曲げ強さの０．６０、０．８５及び１．１０として使用される。 ３回の疲労試験を上記のように破壊まで行う。各疲労試験には、上述の３個の 最大荷重値の１個を用いるが、各荷重は０．２％オフセット曲げ強さの０．６０ 、０．８５及び１．１０倍である。３個の試料が３水準の特定荷重の各々に、従 って全部で９個の試料が使用される。各々の最大荷重値に関し、３個の測定値を 平 均して１個の基準点を得る。 得られた３個の測定値は、当該技術に知られるように、荷重に対する繰返し数 を表示する半対数曲線としてプロットする。そこで、曲げ疲労強さは３個の測定 値を通る曲線の漸近線である。曲線は一般式Ｙ＝ＡＸ−０．５＋Ｂをとり、ここ でＢはこの漸近線である。曲線の漸近線は、追及してきた３個の測定値に対する 曲げ疲労強さに対応する。当業者はＢに関しこの方程式を解く数学的技法を知っ ているけれども、曲げ疲労強さは、大抵の工学用ソフトウェア・プログラムに共 通の任意の回帰プログラムを使用し最も容易に見出だされる。適したプログラム はエクセルであり、マイクロソフト社（Microsoft Corp,、ワシントン州、レド モンド）が販売している。 本発明による媒体４０は、また、１７，４００（７０）未満の、好ましくは１ ２，００５（５０）未満の、更に好ましくは７，４７０Ｐａ（３０インチ水柱） 未満のドライ圧力低下を示す。圧力低下は以下のように測定する。 媒体４０の適度の大きさの試料を、媒体４０の直径０．１０２ｍ（４ｉｎ）部 分がそれを通過する空気流にさらされるように、試験装置に締め金で固定する。 この試験装置は、長さが０．１７８ｍ（７ｉｎ）で公称内径が０．０５０８ｍ（ ２ｉｎ）の一本のパイプを有する。パイプの内径には、０．４０６ｍ（１６ｉｎ ）の長さに渡って公称内径０．１０１６ｍ（４ｉｎ）まで７度の開光角度でテー パーが付いている。媒体４０の試料を、装置の公称内径０．１０１６ｍ（４ｉｎ ）部分で固定する。媒体４０の試料の下流側では、装置には公称内径０．１０１ ６ｍ（４ｉｎ）から公称内径０．０５０８ｍ（２ｉｎ）まで７度の開光角度で再 びテーパーが付いている。試験装置のこの公称内径０．０５０８ｍ（２ｉｎ）の 部分は、また少なくても０．１７８ｍ（７ｉｎ）の長さの直管である。媒体４０ は、第一層４１が空気流の高圧（上流）側に向くように配置する。 ２４３．８（標準ｍ³／ｍｉｎ）／ｍ²（８００（標準ｆｔ³／ｍｉｎ）／ｆｔ² ） の空気流を媒体４０に通すが、これは本明細書に記載の試料に対する総和約２１ 標準ｍ³／ｍｉｎ（約７０標準ｆｔ³／ｍｉｎ）に対するものである。試料前後の 静圧は、マノメーター、一対の圧力変換器、または当該技術に知られる他の適切 な手段で測定する。 種々の既存技術の媒体と本発明による一つ（またはそれ以上）の媒体４０との 比較を後記の表Ｉに示す。 表Ｉから出発点として既存技術Ｉを取上げるなら、低い曲げ疲労強さ問題は穴 あき板を最終層４５として追加することにより解決され、既存技術IIに帰着する 。しかしながら、既存技術IIは曲げ疲労強さと圧力低下の間の矛盾を示している 。曲げ疲労強さが増加するに従い、圧力低下も増加し、許容できない運転結果に 至る。対照的に既存技術IIIは許容できる圧力低下を有するが、許容できない曲 げ疲労強さを有する。 このように、曲げ疲労強さと圧力低下の許容できる組合わせが得られるのは本 発明による場合のみである。非常に孔あき部の多い第一層４１と最終層４６用に 低い孔あき面積を有し比較的厚い穴あき板とを使用して、許容できる曲げ疲労強 さと圧力低下を達成することを試みるのは好ましくない。そのような実施例は許 容できない脱水またはシート支持を提供するであろう。既存技術IIIを本発明Ｉ と比較することにより、曲げ疲労強さを達成するために孔あき板を付加すること により、また約５，２３０Ｐａ（約２１インチ水柱）だけ圧力低下が増加するこ とが示される。曲げ疲労強さは許容値に増加するが圧力低下は一定しているのは 、既存技術IIIの４層媒体４０から本発明の６層媒体４０へ変える本発明を用い た場合のみである。本発明Ｉは、少なくても既存技術IIに示される曲げ疲労強さ と同程度に大きな曲げ疲労強さを有することが期待される。本発明によれば、第 一層４１の後に層４２−４６を組合わせることにより、２４３．８（標準ｍ³／ ｍｉｎ）／ｍ²（８００（標準ｆｔ³／ｍｉｎ）／ｆｔ²）で媒体４０を通るとき の圧力低下に対し多くて１，２５０Ｐａ（５インチ水柱）が加わる。 上に示したように、媒体４０は第一層４１から最終層４６までに位置する複数 層を有する。媒体４０の層４１−４６は三つの異なる機能に役立つ。すなわち、 その上でつくられるウェブ２１の支持、強度、及び支持層と強度層の間の接続体 としてである。接続体層は必要であるが、その理由は第一層４１が大変細かくま た変形可能であるため接続体として中間層４２−４４がないとすれば第一層４１ が強度層４５−４６の隙間に食込むためである。そのような食込みは、第一層４ １とウェブ２１の間の流通を損なうであろう。中間層４０１は第一層４１をの概 ね平らな形態に保持するのである。 層４１−４６は好ましくは最細層４１から最粗層４６まで並んでいる。最細層 ４１は上述したように支持を提供する。最粗層４６と、あるいは、最粗層４６に 隣接する１または２層とが強さを提供する。第一層４１と強度層４５−４６の中 間の層４２−４４は、それらの間の水流のつながりを提供し、また、その上部の 第一層を支持する。媒体４０における孔あき板４６の上部の各層４１−４５が垂 直方向及び横方向の流体の流れを提供することができることは重要である。好ま しくは、層４０−４６が媒体４０に関する一つの組立て物であるとみなしたとき 、媒体４０は本明細書に記述された圧力低下と曲げ疲労強さを発揮する。 媒体４０の第一層４１はウェブ２１に接触する。第一層４１は媒体４０の中で は最細層であり、乾燥されるウェブ２１の中位の間隙よりも細かい孔またはその 他間隙の流路溝を有する。第一層４１の孔は、好ましくは２０μｍ以下の、更に 好ましくは１５μｍ以下の、また最も好ましくは１０μｍ以下の公称サイズを有 する。孔径は、１９６８年３月１日発行のまた本明細書に参考まで組入れてある ＳＡＥ標準ＡＲＰ９０１から推定する。 本発明による第一層４１はオランダあや織りを有してもよい。オランダあや織 りは、小さな十分な数の孔を有して織ることができ、その上でつくられる紙が抄 紙中に乾燥されるときそれを通過する流体の流れに対して制限オリフィスを提供 できる。また、オランダあや織りは、毛細管脱水が起きるのに十分な小さい孔径 を提供するように織ることができる。オランダあや織りは、各方向にワイヤ２本 の上部及びワイヤ２本の下部を交互に通る縦糸ワイヤと横糸ワイヤとを有する。 一方、スクエア織りは小さな十分な数の孔を有しないかもしれないけれども、 それは予言的に用いてもよい。 ブロード・メッシュのあや織りまたはブロード・メッシュのＺＺあや織りもま た予感するように用いてもよい。それらの織りは、ハバーとボッカーの文献及び １９８７年９月８日発行のハバー等の米国特許第４，６９１，７４４号明細書に 説明されている。この明細書は本明細書に参考として組入れてある。 媒体４０の最粗層４６は孔あき板または織られた金属ファブリックである。こ の層４６はウェブ２１から最も遠くにある。荷重の経路に対する連続的支持ネッ トワークを有する板が好まれるが、媒体４０が抄紙に使用されるときに受ける直 径方向に加えられる荷重と周方向応力とに耐えるためである。 最粗層４６の厚さは、本明細書に記述した実施例に関し、好ましくは０．００ ０５８８ｍ（０．０２０ｉｎ）から０．０００７６２ｍ（０．０３０ｉｎ）であ る。もし最粗層４６が厚すぎるなら、製作はより難しくなる。もし孔あき板を最 粗層４６に使用し、また板が薄すぎるなら、その板は本明細書に説明した曲げ疲 労強さ要求値を満足しないであろう。最粗層４６によって提供されない一部の曲 げ疲労強さは、より強い中間層４２−４５を用いることにより補われる。そのよ うな配列は、それが圧力低下を増し、また媒体４０を通過する流体の流路を妨げ るので、一般的には好まれない。孔あき板は、２０−４０％の、更に好ましくは ３０−３７％の範囲の孔あき面積を有する。 第一層すなわち最細層４１と最粗層４６の間の層４２−４５は、中間層４０１ に属する。中間層４０Ｉは好ましくは織られている。もし中間層４０Ｉが織られ ているなら、好ましくは、特定の織りが、層４０Ｉの面に垂直な方向において全 層４０Ｉを通して遮るもののない流路溝すなわち孔を提供する。この層４０Ｉに 対する好ましい織りはスクエア織りであるが、もっともスクエアあや織りも十分 である。スクエアあや織りは、角型の穴あき部と斜め模様パターンにおいて縦糸 ワイヤ２本の上部及び１本または２本の下部を通る横糸ワイヤとを有する。 スクエア織りは単純なワン・オーバー・ワンまたはワン・アンダーのパターン で織られた縦糸ワイヤと横糸ワイヤを有する。退歩的な場合、縦と横のワイヤは 等しい直径を有する。スクエア織りの網目の打込み数は両方の方向で同じであり 、また流路は、層４０Ｉの平面に対し垂直方向に真直である。スクエア織りは中 間層４０Ｉに好ましいが、スクエア織りが、層４０Ｉに対し垂直方向及び横方向 における二つの位相の流体流れの最良のバランスを提供する故である。同一の網 目打込み数のスクエア織りに比較し、あや織りはより大きな密度と強さを得るた めにより大きな直径のワイヤを使用できる。オランダ平織りは横糸ワイヤよりも 大きな直径の縦糸ワイヤでスクエア織りパターンを使用できる。逆オランダ平織 りも可能であるが、縦糸ワイヤより大きな直径の横糸ワイヤを持つスクエア織り パターンを有する。 既存技術の教示に反して、中間層４０１のいずれもがオランダ平織りを持たな いことが好ましい。オランダあや織り、オランダ平織り及び逆オランダ平織りの ような織りは、中間層４０Ｉに使用されたとき、媒体４０を通過する空気流を過 度に制限する傾向にある。対照的に、スクエア平織りはウェブ２１を脱水するた めの改良された濾水性を提供する。改良された濾水性は、平織りの意図されたよ り高い孔あき面積による。望むなら、もし層４０Ｉが媒体４０に対し垂直方向及 び横方向すなわち層４０Ｉ内の空気流を有するなら、他のタイプの織りが使用で きる。 層４１−４６は共に結合し、以下のように一つの媒体４０を形成する。先ず、 中間層４０Ｉを個々別々にカレンダー加工する。任意に、第一層４１もまたカレ ンダー加工する。カレンダー加工は、適したナックル部を提供するが繊維を過度 にちじらせないまたは孔あき面積を減らさないようにするのに十分でなければな らない。カレンダー加工は層４１−４５の厚さをそれらの元の厚さの約６５乃至 ８０％に減らすに十分である。かなりの範囲のカレンダー加工水準が望ましいナ ックル部の提供に利用されることは、当業者に認識されている。ナックル部は十 分な層間剥離強さの提供に重要である。 次に、層４１−４６は、互いに望ましい順番に重ねる。上述のように好ましく は、しかし必要ではないが、これらの層は最も小さな孔径を持つ層４１から最も 大きな孔径を持つ層４６まで単調に順番に並べる。 次に、層４１−４６は、焼結して層４１−４６に隣接する各層に結合する。焼 結加工は、当該技術に知られるように、フィルター媒体をつくるために当業者に 使用される方法により行われる。焼結加工操作により本明細書に記述されるよう に積層媒体４０がつくられる。本発明Ｉ 以下に、前記の表Ｉに本発明Ｉとして載せた媒体４０を説明する。媒体４０の 層４１−４５は３０４Ｌまたは３１６Ｌステンレス・スチールでつくられた。最 終層４６は３０４ステンレス・スチールでつくられた。媒体４０の第一層４１は 非常にきめ細かいが、媒体４０と吸収性の初期ウェブ２１とを通過する空気流を 制限する微孔を提供するためである。第一層４１は１６５×１４００オランダあ や織りの金網を有する。金網は０．００００７１１ｍ（０．００２８ｉｎ）直径 の縦糸ワイヤと０．００００４０６ｍ（０．００１６ｉｎ）直径の横糸ワイヤで つくられた。上述のように、スクエア織りは第一層４１には好まれないが、第一 層４１が十分なウェブ支持、十分な水流のつなぎ、及びウェブ２１を通過する空 気流に対する制限オリフィスを提供するに小さな十分な数の孔を持つためである 。 媒体４０の第二層４２は第一層４１の下方にある。第二層４２は０．００００ ６６ｍ（０．００２６ｉｎ）直径ワイヤの１５０×１５０スクエア織りを持つ金 属ファブリックを有するが、第一層４１に対する十分な支持を提供するためであ る。 媒体４０の第三層４３は第二層４２の下方にある。第三層４３は０．０００１ ９１ｍ（０．００７５ｉｎ）直径ワイヤの６０×６０スクエア織りを持つ金属フ ァブリックを有する。 媒体４０の第四層４４は第三層４３の下方にある。第四層４４は０．０００４ ０６ｍ（０．０１６ｉｎ）直径ワイヤの３０×３０スクエア織りを持つ金属ファ ブリックを有する。 媒体４０の第五層４５は第四層４４の下方にある。第五層４５は０．０００７ １１ｍ（０．０２８ｉｎ）直径ワイヤの１６×１６スクエア織りを持つ金属ファ ブリックを有する。 媒体４０の最粗層４６は媒体４０のバランスのための支持を提供する。最粗層 ４６は穴あき金属板である。本明細書に記述の実施例では、０．０００６０７ｍ （０．０２３９ｉｎ）の厚さと約３７％の穴あき面積とを持つ２４ゲージ・スチ ール板を有する第六層４６が良好に作用することが判明した。約３７％の穴あき 面積は、６０度で０．００３１８ｍ（０．１２５ｉｎ）のピッチで両側に互い違 いに設けられた、０．００２０３ｍ（０．０８０ｉｎ）直径の穴により提供され た。穴パターンは抄紙方向に平行な進路に互い違いに設けられている。当業者に 認識されるように、一般に等しい穴あき面積に関しては、より多数のより小さい 穴を提供するパターンが、より少数の比較的より大きな穴を有する穴パターンよ りも好ましい。 媒体４０の最粗層４６は本明細書に記載の実施例の第六層である。しかしなが ら、本発明による媒体４０は３乃至９層でつくられることを認識すべきである。 代わりに、最粗層４６は織りファブリックを有してもよい。もし最粗層４６が 織りファブリックであるなら、それは０．０００８１３ｍ（０．０３２ｉｎ）直 径ワイヤの１２×１２スクエア織りを有してもよい。１２×１２という記述はワ イヤ長さの大きい方向に対し直角方向の１インチ当たり１２本のワイヤがあるこ とを示し、初めの方向が縦糸ワイヤ方向であることが理解される。 上述の媒体４０は、５乃至２０、また好ましくは１０から１１までのパルプ濾 過抵抗（ＰＦＲ）を有する初期ウェブ２１の乾燥に有用である。パルプ濾過抵抗 は１９９３年７月２０日発行のビンソン等の米国特許第５，２２８，９５４号明 細書に説明される手順に従い測定する。この明細書は参考として本明細書に組込 まれている。 本明細書に使用されるように、“ウェブ”または“セルロース繊維構造物”は 、紙のように、少くても５０％のセルロース繊維と残りとして合成繊維、有機充 填剤、無機充填剤、発泡体等とを含む構造物を言う。本発明で使用の適切なセル ロース繊維構造物は、１９８０年３月４日発行のトロクハンの米国特許第４，１ ９１，６０９号明細書、１９８７年１月２０日発行のトロクハンの米国特許第４ ，６３７，８５９号明細書、及び１９９３年９月１４日発行のトロクハン等の米 国特許第５，２４５，０２５号明細書に見られる。これらの明細書は参考として 本明細書に組入れられている。本明細書に使用されるように、もしウェブが水を 含んで保持する、または表面から脱水することができるならば、それは“吸収性 である”とみなす。 本発明による装置２０の脱水速度は、繊維がこの工程で処理された時間で割っ た繊維重量当たり脱水重量という項で求める。数学的には、これは、 脱水速度＝（脱水重量ｋｇ／繊維重量ｋｇ）／時間ｓｅｃ として表す。 脱水速度は、装置２０の前後の初期ウェブ２１の濃度を重量測定と絶乾基準達 成までの対流乾燥とを用いた測定により確認する。 本発明による媒体４０と装置２０は初期ウェブ２１の空気通気乾燥と結び付け て論議してきたけれども、本明細書に記載及び請求する本発明はそれに限定され るものではないことに留意すべきである。本発明は、またフェルト乾燥とあるい は毛細管乾燥装置と組合わせて使用できる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ， ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，Ｌ Ｓ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ， ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，Ｅ Ｅ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＧＷ，ＨＵ ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ， ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，Ｍ Ｄ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ， ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，Ｖ Ｎ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者 ステルジェス・マイケル・ゴマー・ジュニ ア アメリカ合衆国 オハイオ州，ウエスト・ チェスター，アッシュレイ・ホール・コー ト，8354 (72)発明者 ナイト・ウイルバー・ラッセル アメリカ合衆国 ルイジアナ州，フランク リントン，ハイウェイ430，23588

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 平坦な乾燥用媒体であって、前記乾燥用媒体は面対面関係で共に結合して いる複数層を有し、前記媒体は少くても４４６ｋｇ／ｍ（２５ｌｂ／ｉｎ）の曲 げ疲労強さと、２４３．８（標準ｍ³／ｍｉｎ）／ｍ²（８００（標準ｆｔ³／ｍ ｉｎ）／ｆｔ²）の流速で１７，４００Ｐａ（７０インチ水柱）未満の圧力低下 とを有する乾燥用媒体。 ２． 前記曲げ疲労強さが少くても８９３ｋｇ／ｍ（５０ｌｂ／ｉｎ）である請 求の範囲第１項に記載の媒体。 ３． 前記曲げ疲労強さが少くても１，３３９ｋｇ／ｍ（７５ｌｂ／ｉｎ）であ る請求の範囲第２項に記載の媒体。 ４． 前記圧力低下が１２，５００Ｐａ（５０インチ水柱）未満である請求の範 囲第１項、第２項、または第３項のいずれか１項に記載の媒体。 ５． 前記圧力低下が７，４７０Ｐａ（３０インチ水柱）未満である請求の範囲 第４項に記載の媒体。 ６． 二つの対向面を有する平らな乾燥用媒体であって、前記乾燥用媒体が第一 層、最粗層、及び前記第一層と前記最粗層の中間にある複数層を有し、前記第一 層が前記媒体の一つの表面に配置され、前記最粗層が前記媒体の前記表面と反対 表面に配置され、及び前記中間の複数層の各々が前記中間の複数層の面に垂直な 貫通流路を持つ織りを有する乾燥用媒体。 ７． 前記中間の複数層の少くても一層がスクエア織りを有する請求の範囲第６ 項に記載の媒体。 ８． 前記第一層がオランダあや織りを有する請求の範囲第６項及び第７項のい ずれか１項に記載の媒体。 ９． 前記最粗層が穴あき金属板を有し、かつ好ましくは前記金属板が２０乃至 ４０％の穴あき面積を有する請求の範囲第６項、第７項及び第８項のいずれか１ 項に記載の媒体。 １０． 前記媒体の少くても１層が２０μｍ以下の孔径を有し、また、好ましく は前記２０μｍ以下の孔径を有する前記層が前記媒体の外層であり、抄紙中にウ ェブに接触している請求の範囲第１項、第２項、第３項、第４項、第５項、第６ 項、第７項、第８項及び第９項のいずれか１項に記載の媒体。