JP2004514802A - バット繊維溶融法を利用した圧縮布内の流量制御 - Google Patents

Abstract

本発明は、圧縮布の内部構造体内に抗再湿潤織物又は“堰層”（１６）を有する圧縮布（１０）、及びその布を作るための方法に関する。外部材料は該堰層を作り出す際に必ずしも必要ではない。換言すれば、既存の繊維バットを変性して、水が該圧縮布表面に戻るのを阻止するための天然の堰層を作り出す。

Description

【０００１】
（技術分野）
本発明は抄紙布の分野、特に抗再湿潤堰層を有する圧縮布に関する。
【０００２】
（背景技術）
抄紙工程の間中、抄紙機の形成部において、繊維スラリー、すなわち、セルロース繊維の水分散系を移動形成布上に沈積させてセルロース性繊維ウェブを形成する。該形成布を通して該スラリーから多量の水が排出され、該形成布の表面に該セルロース性繊維ウェブが残る。
【０００３】
新たに形成されたセルロース性繊維ウェブは該形成部から圧縮部に進む。該圧縮部には一連の圧縮ニップが含まれる。該セルロース性繊維ウェブは、圧縮布により支持される圧縮ニップを通り過ぎるか、又は、よくあることだが、かかる２枚の布の間を通過する。圧縮ニップの場合には、該セルロース性繊維ウェブには圧縮力が加わり、その力により水を搾り出す。また、その力により該ウェブ内の該セルロース性繊維が固着し合い、該セルロース性繊維ウェブが紙シートに変わる。その水は圧縮布又は圧縮布群によって受け取られ、又、理想的には該紙シートに戻らない。
【０００４】
該紙シートは究極的には乾燥部に進む。その乾燥部には少なくとも一つの系列の回転可能な乾燥ドラム又はシリンダーが含まれる。これらの乾燥ドラム又はシリンダーは内部より蒸気で加熱される。新たに形成された紙シートは、乾燥布のお陰で、該ドラム系列内の各ドラムの周りを順に蛇行路内で誘導される。その乾燥布は該紙シートを該ドラム表面にぴったりと保持する。該加熱ドラムのお陰で該紙シートの含水量は蒸発を通じて所望の水準まで低減する。
【０００５】
該形成布、圧縮布及び乾燥布はすべて該抄紙機上でエンドレスループの形態をとり、コンベヤのごとく機能することが分かる。更に該紙製造は連続工程であり、その工程はかなりの速度で進むことが分かる。すなわち、該繊維スラリーは形成部において該形成布上に連続して沈積する。一方、新たに形成された紙シートは、乾燥部を出たあと、ロール上に連続して巻き取られる。
【０００６】
本発明は特に圧縮部において使用される圧縮布に関する。圧縮布は該紙製造工程の間中重要な役割を担う。上記の示唆のごとく、圧縮布の機能の一つは、製造される紙製品を圧縮ニップの間をぬって支え且つ運搬することである。
【０００７】
圧縮布は又該紙シートの表面の仕上げに関与する。すなわち、圧縮布は滑らかな面と均一な弾性構造体を持つように設計される。その結果として、圧縮ニップの間を通過する際に、滑らかで、模様のない（ｍａｒｋ−ｆｒｅｅ）面が該紙に付与される。
【０００８】
おそらく最も重要なことは、該圧縮布が該圧縮ニップにおいて該湿紙から抜き取られる多量の水を受け取ることであろう。この機能を果たすために、厳密な意味で、該圧縮布内において、該水が進むための空間、通常は空間容積（ｖｏｉｄ ｖｏｌｕｍｅ）と呼ばれるものがなければならない。又、該布はそれ自体の使用期間を通じて適正な水透過性を保持しなければならない。最後に、圧縮布は、該湿紙から受け取った水が該紙に戻り、又、該紙が該圧縮ニップから出たとき再湿潤することを防止するものでなければならない。
【０００９】
現代の圧縮布は、抄紙機の要件に合致するように設計された広範囲な種類の型式で生産される。抄紙機は製造する紙グレードに合わせて据え付けられる。一般に、圧縮布は、繊細な不織繊維材料のバットがニードリングされて形成される織基布からなる。該基布は、モノフィラメント、積層フィラメント、マルチフィラメント又は積層マルチフィラメント糸から織ってもよく、単層体、多層体又は積層体であってもよい。典型的な例では、抄紙機布技術の当業者がこの目的のために使用する、ポリアミド又はポリエステル樹脂のような、合成高分子樹脂のいずれかから該糸を押出し成形する。
【００１０】
該織基布そのものは多くの異なる形態をとる。例えば、該織基布はエンドレス織りされるか又は平織りされ結果として織継目を有するエンドレス形態になってよい。或いは、該織基布は修正エンドレス織として公知の工程で生産してよい。その工程では、該基布の横縁には該基布の機械方向（ＭＤ）糸を用いて継目ループが提供される。この工程では、該ＭＤ糸は、該布の横縁間を連続して後退及び前進して織り合わされ、各縁において引き返し、継目ループを形成する。この方式で生産される基布は、抄紙機上に据え付けられている間中、エンドレス形態に配置され、又、この理由から、機械上で継ぎ合せ可能な（ｏｎ−ｍａｃｈｉｎｅ−ｓｅａｍａｂｌｅ）布と呼ばれる。かかる布をエンドレス形態に配置するために、該２本の横縁が引き揃いられ、２つの縁における継目ループは統合一体化され、又、継目又はピントルは、統合継目ループにより形成される通路を貫くように誘導される。
【００１１】
更に、該織基布は、一方の基布を他方の基布により形成されるエンドレスループ内に配置し、又、両基布を貫通するようにステープル・ファイバー・バットをニードリングして両者を接合一体化することにより積層してよい。
【００１２】
該紙シートが、１枚又は複数枚の圧縮布と共に、圧縮ニップの内部へ搬送される場合、該紙シートから出た水は該圧縮布表面バット内に押しやられ、又、該布を通じて該基布の空間容積内へ間断なく続く。水のなかには該圧縮布の裏面を通じて圧縮ロールの表面上の空間の中へ移るものがある。同様に水の中には縦方向（機械方向又はＭＤ）に前進又は後退して圧縮布の内部へ流入するものがある。これらの流れ方向間の関係は例えば抄紙機の速度、該布の構造及び該シートから除かれた水を処理する布の能力に依存する。
【００１３】
該紙シートと圧縮布が該圧縮ニップをいっしょに通過するので、両者に起こることに関していくつかの理論が提案されてきた。発現されたニップ圧は紙シート及び圧縮布の双方にとって同一であり、他方、流体力学上の圧力は該圧縮布より該シートのほうがはるかに高い。この圧力差により、該水が該シートから該圧縮布へ及び該圧縮布を貫通するように移送される駆動力が提供される。
【００１４】
該シート及び該圧縮布の最小厚みはおそらくは同時に又ニップ中央（ｍｉｄ ｎｉｐ）の近傍で発生するだろう。まったく同じ瞬間に該紙シートはその最大乾燥量に達すると判断される。その後で、該膨張は圧縮布と同様に該シートにおいて始まる。この膨張の間中、該紙シート及び該圧縮布の表面で真空が作り出される。両者は圧縮され厚みは最小になる。有効水（ａｖａｉｌａｂｌｅ ｗａｔｅｒ）は該圧縮布の内部及び基層から該圧縮布の表面層へ逆流し又更に該シートに入り該圧縮バランスを再構築する。この相により該紙シートを再湿潤する現象の駆動力が提供される。
【００１５】
先行技術の圧縮布構造では、該裏面構造体に対応する該紙ウェブに向き合う、かなり密度の高い表面層を有する圧縮布を形成することはありふれた実践である。又、該圧縮布の該紙シート表面に縦方向に配向されたバット繊維を使用することはありふれたことではなかった。いまだにかなりの水が該圧縮布内に残り、しかも該シート／圧縮布上の機械圧力がニップ中央（ｍｉｄ−ｎｉｐ）のあとで減少するので、その水は該湿紙シートに再び吸収されることがある。該シート及び圧縮布が膨張する（厚さを取り戻す）ので、該圧縮布と紙シートの双方において真空が作り出される。この真空は該圧縮布における場合よりも該紙シートにおける場合のほうが大きくなる。この真空は空気及び水の該圧縮布への流れ並びに該圧縮布から該紙シートへの流れという２つの相流（ｐｈａｓｅ ｆｌｏｗ）を作り出す。この段階では、再湿潤に寄与しうるメカニズムが３つ考えられる：膨張により該圧縮布及び紙シート間に作り出される圧力差；該圧縮ニップ出口外で該紙シートと圧縮布が分離するとき発生するフィルム破損（ｆｉｌｍ ｓｐｌｉｔｔｉｎｇ）；及び該紙と圧縮布間での水の毛管移動。
【００１６】
理論に従えば、再湿潤は二面間の浸潤に対する高い抵抗により最小化される。これが意味するものは小さい毛管（孔／空間）を有する構造体が好ましいということである。
【００１７】
再湿潤の問題を解決しようとする従来技術の試みが以下の参照文献に示されている。
【００１８】
米国特許第５，３７２，８７６号には疎水性層を有する抄紙フェルトが記述されている。該フェルトは基布、流れ制御層、並びに上部バット層及び下部バット層から構成される。該制御層は疎水性化学組成物で処理される。
【００１９】
米国特許第５，２３２，７６８号には湿った圧縮布を脱水することが記述されている。該圧縮布は液体流れ抵抗の大きい表面層から構成される。該堰層は該圧縮布構造体に付加された追加の繊維、フィラメント、フォームなどから形成される。
【００２０】
米国特許第５，２０４，１７１号には支持布、該支持布に縫い付けられた不織繊維の第１層、該第１層上に配置された平フィラメントの遮蔽層、及び該遮蔽層上に配置され該圧縮フェルトに縫い付けられた不織繊維の第２層からなる圧縮布が記述されている。
【００２１】
米国特許第４，１９９，４０１号には、太い繊維のバットからなる繊維外層、該外層に固定された比較的細い繊維のバットからなる繊維基層、及び補強基布を含む圧縮布が記述されている。少なくとも０．５デニールの差が太い繊維と細い繊維の繊維寸法間に存在する。
【００２２】
米国特許第３，８４０，４２９号には、該圧縮布と該紙の間における水の移動を遅らせたり又は制御したりするための抗再湿潤膜の使用が記述されている。該膜は該圧縮布と該紙の間にあって該圧縮ニップを通過する。該膜は疎水性であり、水が該圧縮布から該シートに戻るのを阻害する。又、該圧縮布は親水性であり、該水を保持するのに役立つ。
【００２３】
米国特許第４，５８８，４７５号には、紙ウェブが該圧縮ニップを通過したあと、該紙ウェブの再湿潤を低減するためのマットの使用が記述されている。該マットは該ニップを通過するが、その際に一方の表面は該紙ウェブに接触し、又、他方の面は圧縮ロールに接触する。
【００２４】
（発明の概要）
本発明は、圧縮布の内部構造体内に抗再湿潤織物又は“堰層”を有する圧縮布、及びその布を作るための方法に関する。都合の良いことには、外部材料は該堰層を作り出す際に必ずしも必要ではない。換言すれば、既存の繊維バットを変性して、水が該圧縮布及び表面及びその結果として該紙シートに戻るのを阻止するための天然の堰層を作り出す。しかしながら該圧縮布は親水性塗料で部分的に処理することができる。
【００２５】
（好ましい態様の詳細な記述）
本発明の圧縮布の製造ではカレンダー技術を使用する。該製造工程の間中、ポリアミド、ポリエステル、ポリオレフィン又は目的にふさわしい他の材料から作ってよいステープル・ファイバー・バット層が基布に積層され次いでその基布内部に向かってニードリングされる。２つ又は３つのバットをニードリングした後、該布はカレンダー作業工程にまわされる。そこでは該繊維バットは、高分子材料の融点より高い温度に晒される。該繊維は該高分子材料から作られて即座に冷却されるものである。該カレンダーニップにおける圧縮も利用されうる。カレンダー作業の後、該繊維バットの繊維は平らにされ、極めて小さい小孔（ボイド（ｖｏｉｄｓ）／穴（ｈｏｌｅｓ））でどんよりとなる。又、空気に対する透過性はほとんど零である。該繊維は仕上げされた圧縮布の抗再湿潤堰層となりうるものを作り出す。加えられたエネルギー及び該カレンダーニップにおける圧力が制御され、該繊維バットの最表面のみが溶解し、又は、この段階で存在するバット全体が溶解する。該カレンダー作業工程を完了した後、該堰層に対して親水性処理つまり塗装が行われる。結果として、ステープル繊維の形態をとる、追加のバット材料の層が、この抗再湿潤層の上に積層され次いで該圧縮布内部に向かってニードリングされる。バットは該圧縮布の基体支持構造体の裏面に積層することもできる。
【００２６】
図１は本発明の圧縮布１０を示す。基層１２は織布として示され、当業者に公知のいずれかの手段により形成することができる。繊維バット１４はニードリングにより該基層に付着される。繊維バット１４は実際には、バットステープル繊維を毛羽立てて得た層複数枚から構成される。該バットステープル繊維は該基布内部に向かってニードリングされている。
【００２７】
該繊維バット１４の内部において、繊維堰層１６が形成される。この層は上記の技術、すなわち、繊維バット１４のカレンダー作業により、形成される。親水性塗装又は親水性処理１８のような親水性処理は、必要に応じて、好ましくは噴霧、又は目的にふさわしい他のいずれかの手段により、溶融した堰層１６に対して行ってよい。他の塗装も同様に行ってよい。追加の繊維バットの層２０は該繊維バット１４のカレンダー作業に続いてニードリングにより積層される。
【００２８】
前述した布には流れ抵抗堰層がある。その堰層は圧縮布構造体の材料からその構造体の表面層へ水が通過するのを妨げる。そこではその堰層は該紙シートの再湿潤の一因となりうる。最大圧縮負荷（ニップ中央）の下で、該ニップ圧力により水が繊維バット、カレンダー作業を受けた溶融堰層から追い出され、次いで基層の空間の内部に追い込まれる。該プレスのニップ中央を通過した後、その圧力は減少する。通常は、これが原因となりいくらかの水が該圧縮布表面に戻り、該紙ウェブを再湿潤させる。しかしながら、該圧縮布内の該溶融堰層が、該圧縮布表面に水が逆戻りするのを遅らせるか又は好ましくは妨げて、この現象の発生を妨げる。同様に、親水性処理があるところでは、該堰層が該水を引き付け、又、更に該圧縮布表面へ水が流れるのを制限する。
【００２９】
この堰層は該布構造体内のいずれかの場所に配置され、結果として該圧縮布の抗再湿潤特性は最適化される。
【００３０】
前述した圧縮布１０を作る代替方法は次のようである。これまでは支持基体構造体とは別個のバット繊維のエンドレス“ベルト”を組み立てることが知られている。このバットの“ベルト”は次いでエンドレス支持基体の上に滑り込まされそのベルトの全幅にわたるニードリングによりその基体に付着される。しかしながら、本発明においては、バットの“ベルト”を付着する前に、その堰層は前述のごとく溶融されるので、その堰層の表面又は全構造体が溶融される。次いでこの堰層は親水性処理を受けてよく、又、その後で該圧縮布１０を完成するためにその支持基体構造体の上に追加のバットの全幅をかぶせてニードリングにより該支持基体構造体に付着してよい。
【００３１】
この方法の利点は支持基体構造体を損傷させるか又は寸法上の変化をもたらしうる加熱及びカレンダー作業にその支持基体構造体を晒すことを回避することにある。加えて、親水性処理を含めてバットの溶融“ベルト”を個別に扱うことはさらに管理された方法で行ってよく、又、そのことによりニードリング工程の中断が回避される。
【００３２】
かくして本発明により、その目的及び利点が実現され、又、好ましい態様が開示され且つ詳細に記述されているにもかかわらず、本発明の範囲はその態様によって限定すべきものではない。むしろ、本発明の範囲は請求項の範囲によって決定すべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】
このようにして図面と合わせて考慮すべき本発明の目的及び利点は本発明により実現されよう。
図１は本発明の圧縮布の透視図である。
【符号の説明】
１０　　　圧縮布
１２　　　基層
１４　　　繊維バット
１６　　　堰層
１８　　　親水性塗装又は親水性処理
２０　　　追加の繊維バットの層

Claims (22)

1. 抗再湿潤堰層を有する圧縮布であって、該布が
   基体支持構造体；及び
   前記基体支持構造体に付着したバット層からなり；更に
   前記バット層が抗再湿潤堰層として作用する溶融層を有することを特徴とする前記圧縮布。
2. 該溶融層に付着した少なくとも一つの追加のバット層を含む請求項１に記載の圧縮布。
3. 該溶融層が高分子材料から形成される少なくとも一つのバット層からなる請求項１に記載の圧縮布。
4. 少なくとも一つの追加のバット層が該溶融層の上に積層される請求項３に記載の圧縮布。
5. 該溶融層が処理されるか又は被覆されて親水性になる請求項１に記載の圧縮布。
6. 該溶融層が処理されるか又は被覆されて親水性になる請求項２に記載の圧縮布。
7. 該溶融層が処理されるか又は被覆されて親水性になる請求項３に記載の圧縮布。
8. 該溶融層が処理されるか又は被覆されて親水性になる請求項４に記載の圧縮布。
9. 抗再湿潤堰層を有する圧縮布を製造する方法であって、該方法が、
   基体支持構造体を供給するステップ；
   該基体支持構造体に少なくとも一つのバット層を積層するステップ；
   該バット層を溶融して、抗再湿潤堰層として作用する溶融層を作り出すステップ；及び
   該溶融層の上に少なくとも一つのバット層を積層するステップからなることを特徴とする前記方法。
10. 該バット層がニードリングにより該基体支持構造体に付着される請求項９に記載の方法。
11. 複数のバット層を該基体支持構造体に積層するステップを含む請求項１０に記載の方法。
12. 更に該溶融層の親水化処理を提供するステップからなる請求項９に記載の方法。
13. 該親水化処理が該溶融層の上に親水性塗料を噴霧することにより行われる請求項１２に記載の方法。
14. 更に該溶融層の親水化処理を提供するステップからなる請求項１１に記載の方法。
15. 該親水化処理が該溶融層の上に親水性塗料を噴霧することにより行われる請求項１４に記載の方法。
16. 抗再湿潤堰層を有する圧縮布を製造する方法であって、該方法が、
    基体支持構造体を供給するステップ；
    該基体支持構造体に接続していないバット繊維のベルトを供給するステップ；
    少なくとも該バットのベルトの一部を溶融して、抗再湿潤堰層として作用するそのものの溶融層を作り出すステップ；及び
    該基体支持構造体に該バットのベルトを付着するステップからなることを特徴とする前記方法。
17. 更に該溶融層の親水化処理を提供するステップを含む請求項１６に記載の方法。
18. 該親水化処理が該溶融層の上に親水性塗料を噴霧することにより行われる請求項１７に記載の方法。
19. 更に該溶融層に少なくとも一つの追加のバット層を積層するステップを含む請求項１６に記載の方法。
20. 更に該溶融層に少なくとも一つの追加のバット層を積層するステップを含む請求項１８に記載の方法。
21. 該バットのベルトがニードリングにより該基体支持構造体に付着される請求項１６に記載の方法。
22. 該バットのベルト及び少なくとも一つの追加のバット層がニードリングにより該基体支持構造体に付着される請求項１９に記載の方法。

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