JP2010529322A - 抄紙機 - Google Patents

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Abstract

紙ウェブに接触する層(16)を形成するために織り合わされた紙側の複数の緯糸(14)及び経糸(12)を備えた成形織物(10)を有する抄紙機。複数の緯糸(20)及び経糸(18)は、成形織物のための機械側層(22)を形成するための織り合わされている。複数の経糸バインダ糸(28)が、多層成形織物を形成するために紙側及び機械側の糸と織り交ぜられている。織物の幅安定性を維持するために、機械側層における緯糸の直径は、経糸の直径よりも大きい。織物は、高い透過率、高い空隙率、高い部ランの繊維支持指数とを特徴とする。

Description

1.発明の分野
本発明は、抄紙機及び不織布ウェブ形成装置等のウェブ成形装置において使用される織物、特に、ウェブ形成装置又は抄紙機における成形織物に関する。
2.関連技術の説明
紙は、セルロース繊維のスラリと、水と、適切な添加剤とから成る完成紙料を、抄紙機の成形区分における成形織物上に又は2つの成形織物の間に搬送することによって製造される。次いで、シートは、プレス区分を通過させられ、最後に抄紙機の乾燥区分を通過させられる。標準的なティッシュ抄紙機の場合、紙ウェブはプレス織物からヤンキードライヤへ搬送され、次いでクレーピングされる。
織物の性能の本質的な部分は、排水及び繊維保持である。現在、高い脱水能力、精密な成形面、及び高い幅安定性とにより、これらの用途のために、3層織り構造が使用されている。通気乾燥(TAD)に関連した新たなティッシュ形成技術は、成形織物に対する一層増大する要求を課している。ATMOSの名称でVoith Paper社によって販売されている、国際公開第2005/075736号パンフレットにさらに完全に記述されている、乾燥への別のアプローチは、織物により大きな要求を課す。このシステムにおいて、繊維ウェブは、ドラムの円弧の一部に沿って搬送され、繊維ウェブから水分を除去するために負圧に曝される。
現在の3層織り成形織物は、機械横方向で結合されており、これは、このような用途において必要とされる高い排水と、シート形成のために必要とされる精密な成形面とに対する妨げを形成する。言い換えれば、シート形状は、十分に充填されている必要があり、また、均一な坪量分布と、最小限のピンホールとを有する必要がある。
つまり、増大した幅安定性と、排水及び繊維支持手段とを有する成形織物を提供することが技術分野において必要とされている。
さらに、紙成形技術には、速度をより一層を増大させるという要求が課されているので、前記パラメータに関する能力及び安定性をより一層増大させる必要がある。
発明の概要
本発明は、1つの態様において、紙又は繊維ウェブを乾燥するための抄紙機に関する。抄紙機は、少なくとも1つのステーションを有しており、このステーションにおいて、紙又は繊維ウェブの含水量が減じられる。成形織物は、紙又は繊維ウェブを少なくともステーションへ搬送する。成形織物は、紙又は繊維ウェブに接触する織物を形成するように織り合わされた、複数の紙側の緯糸及び経糸を有している。複数の機械側の緯糸及び経糸は、成形織物のための機械側の層を形成するように織り合わされている。多層成形織物を形成するために、複数のバインダ糸が複数の紙側及び機械側の糸と織り交ぜられている。織物の安定性を維持するために、機械側の層における緯糸の直径は、経糸の直径よりも大きい。
本発明の利点は、増大した幅安定性を有すると同時に、優れた排水及び繊維支持を許容する成形織物を提供することである。
図面の簡単な説明
添付の図面に関連した発明の実施形態の以下の説明を参照することによって、本発明の前記特徴及び利点並びにその他の特徴及び利点、またそれらを達成する形態がより明らかになり、また、発明がよりよく理解されるであろう。
本発明が使用される脱水システムの概略図である。 本発明の1つの形態を具体化する多層織物の斜視図である。 発明の別の形態の斜視図である。 図2の織物にバインダ糸が織られる択一的な形式を示す図である。 図2の織物にバインダ糸が織られる択一的な形式を示す図である。 図2の織物にバインダ糸が織られる択一的な形式を示す図である。
ここで図面を参照すると、図1は脱水システムの図を示しており、この脱水システムは、概して参照符号19によって示されたベルトプレスの形式の主圧力場を利用する。繊維材料のウェブWは、構造化された織物4によって真空ボックス5へ搬送され、この真空ボックスは、約−0.2〜約−0.8barの真空で走行する、公称20グラム毎平方メートル(gsm)の走行ウェブにおいて、約15%〜約25%の固体レベルを達成することを要求されており、好適な形式では、約−0.4〜約−0.6barのレベルで作動することができる。真空ローラ9は、約−0.2bar〜約−0.8barの真空レベルにおいて作動させられる。好適には、真空ローラは、約−0.4bar以上のレベルで作動させられる。ベルトプレス19は、1つの織物の走行路31を有しており、この走行路は、吸引ローラ9の周囲でウェブWを搬送する構造化された織物4の非シート接触側に圧力を加えることができる。織物31は、複数の案内ローラの周囲に案内された連続する又は無端の循環するベルトであり、透過性であることを特徴とする。選択的な高温空気フード11が、ベルト31内に配置されており、脱水を向上させるために真空ローラ9上に位置決めされている。さらに、脱水プロセスを向上させるために、真空ローラ9の上流においてフード11内に蒸気シャワー(図示せず)が位置決めされていてよい。真空ローラ9は、少なくとも1つの真空領域Zを有しており、約200mm〜約2500mm、好適には約800mm〜約1800mm、より好適には約1200mm〜約1600mmの周方向長さを有している。真空ローラシェルの厚さは、好適には約25mm〜約75mmであることができる。吸引領域Zにおいて織物を通る平均空気流量は、機械幅の1mごとに約150m3/minであることができる。吸引ローラ9から出る固体レベルは、導入されたオプションに応じて約25%〜約55%であり、好適には、約30%より高く、より好適には約35%より高く、さらにより好適には約40%よりも高い。選択的な引寄せ真空ボックス13は、シート又はウェブWが構造化された織物4に追従し、脱水織物7から分離することを保証するために使用されることができる。第1の圧力場(すなわち真空ボックス5)及び主圧力場(すなわち真空ローラ9によって形成されている)における空気流の方向は互いに反対方向である。システムは、1つ又は2つ以上のシャワーユニット8と、1つ又は2つ以上のウーレボックス(Uhle boxes)6とを使用してもよい。
ベルトプレス19を用いることにより乾燥度の著しい増大が生じる。ベルト31は、破壊されることなく及びウェブ品質を破壊することなく約80KN/mまでのベルト張力の増大を維持することができるべきである。張力が20KN/m増大するごとにウェブWにおいて概して2%のさらなる乾燥度が生じる。
図1に示された脱水システムは、増大する排水及び均一なシート形状を提供するために、脱水織物7に高い要求を課す。脱水織物7の性能は、システムの有効性を決定する。なぜならば、ウェブWがベルトプレス19に進入する時のウェブWの十分な乾燥が、処理速度を高めるからである。
図2を参照すると、成形織物10が示されており、この成形織物10は、紙又は繊維ウェブ側部の層16を形成するために緯糸14と織り合わされた複数の経糸12を有している。経糸12は縦方向(MD)に延びており、緯糸14は幅方向(CD)に延びている。図2に示されているように、矢印MDは織物のための縦方向を示している。言い換えれば、MD方向は織物の長さであり、適当な矢印によって示されたCDは織物の幅である。織物のがベルト状である場合、織物は連続している。
経糸18及び緯糸20の付加的なセットが、互いに編み合わされており、機械対面側22である付加的な層を形成している。機械対面側22は、通常、ベルト10を所定の経路を通じて移動させるために駆動ドラム又は案内ローラ(本発明の説明を単純にするために示されていない)に当接する。編み合わされた緯糸及び経糸14及び12は、それぞれ、紙側層24を形成しており、緯糸及び経糸18及び20は機械側層26を形成している。層24及び26はバインダ糸28によって結合されており、このバインダ糸28は、織物10の例示された周縁を超えて延びた破線によって示されている。本発明の理解を単純にするためにバインダ糸28の一部のみが示されている。図2に示されているように、層24及び26を多層織物に結合するために、バインダ糸28は経糸方向又はMD方向に延びている。MD方向に延びたバインダ糸28の利点は、織物10の高められた排水である。MD糸の寸法は、織物をできるだけ薄く保つために、小さく形成されている。MD糸の直径は、0.17mm未満、好適には0.15mm未満、好適には0.13mm未満である。少なくとも機械対面側におけるCD糸の直径は、幅安定性を高めるために0.22mmよりも大きい。糸直径のこの選択の結果は、織物10を通る排水を高めるために、好適に0.030インチ未満の厚さである。
紙側層24及び機械側層26を形成する糸は、織物10の透過率が広く約300cfm〜〜約1000cfmであるように編み合わされている。好適な範囲は約450cfm〜約1000cfmであるが、最も好適な範囲は、排水を最大化するために約525cfm〜約700cfmである。空隙率は、約40%〜約80%、好適には約60%〜約80%である。最も好適な空隙率は約65%〜80%である。この高い空隙率は、織物10の極めて高い脱水率を得るために必要とされる。
紙側層24及び機械側層26を形成する糸は、表面開口面積が約20%〜約60%であるようにも編み合わされており、好適な開口面積は約30%〜約60%である。最も好適には約35%〜約45%である。高い表面開口面積は、極めて迅速な脱水要求のために必要とされる。
織物は、ベランの繊維支持指数(Beran's Fiber Support Index)(FSI)のあるレベルを達成するようにも編み合わされている。ここで使用されているように、FSIは、引用により本明細書に記載されたものとするRobert L. Beran, "The Evaluation and Selection of Forming Fabrics" TAPPI, 1979年4月、第62巻、第4番に定義されている。結果として生じる織物のためのFSIは、約100〜約250の範囲であり、より好適なFSIは約125〜約250である。最も好適なFSIは約150〜約250である。高いFSI値は、繊維保持のため、シート成形のため、及び不十分な繊維支持により早過ぎる脱水によって生じるピンホールを最小限にするために、必要とされる。このこと自体によって、繊維が織物を通って引き出され、これによってシートの穴が生じる。
図2に示された織物は、繊維ウェブの形成及び脱水の性能を著しく進歩させる。図2に示された織物10は、MDバインディング糸28を有している。しかしながら、図3に示された織物30は、CD方向に延びたバインディング糸を有している。図3に示されているように、複数の経糸32及び緯糸34は、紙側層36を形成するように織り合わされている。複数の経糸38及び緯糸40は、機械側層42を形成するように編み合わされている。織物30の説明されたパラメータを超えて延びた破線によって示された、複数のバインダ糸44は、多層織物を提供するために層36及び42の間に織り合わされている。
本発明の理解を単純にするために、バインダ糸44の一部のみが示されている。このような配列の透過率は、図2に示された織物ほど高くはないが、依然として、繊維ウェブを脱水する場合に著しい利点を提供する。
図2及び図3に示された織物は、平織であるが、当業者には、その他の形式の織りが使用されてよく、依然として本発明の利益を実現することが明らかであるべきである。CD糸支配により、機械において走行する成形織物の幅安定性は、1%未満の収縮値を達成することができる。織物は、様々な材料の糸から形成されてよく、改善された寿命、安定性、及び清潔度を提供するために織物に処理が行われてよい。
図4を参照すると、繊維ウェブ側織物48と機械側織物50とから形成された成形織物46の断面図が示されている。これらの織物における経糸及び緯糸の複雑な織りの詳細は、本発明の理解を単純にするために示されていない。さらに、この図及び後続の図に示された断面図は、見本であり、織物の幅を横切って見たそれぞれの正確な断面ではない。繊維ウェブ側織物48は、複数の織り合わされた緯糸52及び経糸54から形成されており、1つの経糸のみが示されている。機械側織物50は、一連の織り合わされた緯糸56及び経糸58を有しており、1つの経糸のみが示されている。織物50の経糸58は、62において、織物48の選択された緯糸52と交差しており、これにより、織物48及び50を織り合わせている。この場合、経糸58は、選択的に、隣接する織物の緯糸に結合し、バインダ糸として機能する。また、箇所62において、織物48の経糸54は、織物48のための織りパターンから外れており、織物50の経糸58と交代されている。緯糸がバインダ糸を形成する形式は、特定の用途に適したように、織物の幅に亘って変化することができることが当業者に明らかであるべきである。
図5は、隣接する織物を結合するためのバインダ糸を織り合わせるさらに別の形式を示している。図5において、繊維ウェブ側織物64は機械側織物66に隣接している。各織物の緯糸は、互いに隣接する数字によって表されている。バインダ糸68は、MD方向に延びており、一方の織物層から他方の織物層へ選択的に通過し、2つの織物の結合を形成している。図5に示されているように、バインダ糸68は、織物を結合するのに適したように、隣接する織物64における不均一な数の緯糸の上を通過している。織物64の上側部分におけるパターンは、5番目の緯糸の上を通過した後、3番目の緯糸の上を通過し、次いで織物66に戻る経糸58を示している。図5の下側部分は、織物64及び66の幅に沿った別の部分を示しており、バインダ糸68が織り合わされるさらに別の形式を示している。
図6は、繊維ウェブ側織物70が機械側織物72に隣接しているさらに別の変化態様を示している。経糸バインダ糸74は、隣接する織物における等しい数の緯糸の下を通過した後、織物70の緯糸と織り合わせながら、緯糸上を通過している。すなわち、経糸バインダ糸は、様々な繊維ウェブ側織物と機械側織物とを織り合わせ且つ2つの織物を結合する二重の機能を提供する。
上記構造は、典型的であるが、繊維ウェブ側によって搬送されるウェブから水分を排除するための優れた能力を有する成形織物を提供する。この優れた水能力は、排除しないならば、システム全体に複雑さ及びコストを付加する図1の抄紙機における補足的な真空運転の必要性を最小限にする。
本発明は少なくとも1つの実施形態に関して説明されたが、本発明はさらに開示の精神及び範囲内でさらに変更されることができる。したがって、本出願は、発明の一般的な原理を使用して発明のあらゆる変更、使用又は適応を網羅することが意図されている。本出願は、発明が属する技術の分野において知られている又は慣用的な実用の範囲の、添付の請求項の範囲に含まれる本開示からのこのような逸脱を網羅することが意図されている。
4 構造化された織物、 5 真空ボックス、 7 脱水織物、 9 真空ローラ、 10 成形織物、 12 経糸、 14 緯糸、 18 経糸、 20 緯糸、 22 機械対面側、 28 バインダ糸、 13 真空ボックス、 19 ベルトプレス、 24 紙側層、 26 機械側層、 30 織物、 31 走行路、 32 経糸、 34 緯糸、 36 紙側層、 38 経糸、 40 緯糸、 42 機械側層、 44 バインダ糸、 48 繊維ウェブ側織物、 50 機械側織物、 52 緯糸、 54 経糸、 56 緯糸、 58 経糸、 64 繊維ウェブ側織物、 66 機械側織物、 68 バインダ糸、 70 繊維ウェブ側織物、 72 機械側織物、 74 経糸バインダ糸

Claims (29)

  1. 繊維ウェブを乾燥させるための抄紙機において、該抄紙機に、
    少なくとも1つのステーションが設けられており、該ステーションにおいて、繊維ウェブの含水量が減じられ、前記ステーションが、ウェブを乾燥装置上に搬送する透過性の織物と、ウェブに接触し且つ乾燥装置上に案内される透過性の脱水織物と、乾燥装置において透過性の織物と、ウェブと、脱水織物とに圧力を加えるための機構とを有しており、
    繊維ウェブを前記ステーションの前方の位置へ搬送するための成形織物が設けられており、該成形織物に、
    繊維ウェブに接触する織物を形成するために織り合わされた複数のウェブ側の緯糸及び経糸が設けられており、
    前記成形織物のための機械側織物を形成するために織り合わされた複数の機械側の緯糸及び経糸が設けられており、
    著しい透過性を有する多層成形織物を形成するために所定の方向で前記複数の前記ウェブ側及び機械側の糸と織り合わされた複数のバインダ糸が設けられていることを特徴とする、繊維ウェブを乾燥させるための抄紙機。
  2. 前記糸が、織物の透過率が約300cfm〜1000cfmであるように織り合わされていることを特徴とする、請求項1記載の抄紙機。
  3. 糸が、織物の透過率が約450cfm〜約1000cfmであるように織り合わされていることを特徴とする、請求項1記載の抄紙機。
  4. 前記糸が、織物の透過率が約525cfm〜約700cfmであるように織り合わされていることを特徴とする、請求項1記載の抄紙機。
  5. 糸が、空隙率が約40%〜約80%であるように織り合わされていることを特徴とする、請求項1記載の抄紙機。
  6. 糸が、空隙率が約60%〜約80%であるように織り合わされていることを特徴とする、請求項1記載の抄紙機。
  7. 糸が、空隙率が約65%〜約80%であるように織り合わされていることを特徴とする、請求項1記載の抄紙機。
  8. 糸が、前記紙成形織物の表面開口面積が約20%〜約60%であるように織り合わされていることを特徴とする、請求項1記載の抄紙機。
  9. 糸が、前記紙成形織物の表面開口面積が約30%〜約60%であるように織り合わされていることを特徴とする、請求項1記載の抄紙機。
  10. 糸が、前記紙成形織物の表面開口面積が約35%〜約45%であるように織り合わされていることを特徴とする、請求項1記載の抄紙機。
  11. 前記糸が、ベランの繊維支持指数が約100〜約250であるように織り合わされていることを特徴とする、請求項1記載の抄紙機。
  12. 前記糸が、ベランの繊維支持指数が約125〜約250であるように織り合わされていることを特徴とする、請求項1記載の抄紙機。
  13. 前記糸が、ベランの繊維支持指数が約150〜約250であるように織り合わされていることを特徴とする、請求項1記載の抄紙機。
  14. 前記織物の幅安定性を維持するために、機械側の緯糸の直径が経糸よりも大きいことを特徴とする、請求項1記載の抄紙機。
  15. 織物の厚さが0.030インチ未満であることを特徴とする、請求項14記載の抄紙機。
  16. 前記経糸の直径が0.17mm未満であることを特徴とする、請求項14記載の抄紙機。
  17. 前記経糸の直径が0.15mm未満であることを特徴とする、請求項14記載の抄紙機。
  18. 前記経糸の直径が0.13mm未満であることを特徴とする、請求項14記載の抄紙機。
  19. 前記織物の機械側に隣接する層における緯糸が0.22mmよりも大きいことを特徴とする、請求項14記載の抄紙機。
  20. 前記バインダ糸が経糸であることを特徴とする、請求項1記載の抄紙機。
  21. 前記バインダ糸が緯糸であることを特徴とする、請求項1記載の抄紙機。
  22. 前記経糸バインダ糸が、前記織物のうちの一方の織物の緯糸と織り合わされており、周期的に他方の織物の緯糸の上を通過することを特徴とする、請求項20記載の抄紙機。
  23. 前記織物のうちの他方のための経糸織物が、バインダ経糸織物が前記緯糸上を通過する箇所において織物から外れていることを特徴とする、請求項22記載の抄紙機。
  24. 前記経糸バインダ糸が、第1の織物に戻る前に前記織物のうちの他方の織物の複数の緯糸の上を通過することを特徴とする、請求項20記載の抄紙機。
  25. 前記経糸バインダ織物が3本の緯糸の上を通過することを特徴とする、請求項24記載の抄紙機。
  26. 前記バインダ糸が5本の緯糸の上を通過することを特徴とする、請求項24記載の抄紙機。
  27. 前記経糸バインダ糸が他方の織物の4本の緯糸の上を通過することを特徴とする、請求項24記載の抄紙機。
  28. 前記バインダ糸が、経糸バインダ糸が上を通過する選択された緯糸の間において等しい数の緯糸の下を通過することを特徴とする、請求項24記載の抄紙機。
  29. 前記経糸バインダ糸が、経糸バインダ糸が上を通過する選択された緯糸の間において等しくない数の緯糸の下を通過することを特徴とする、請求項24記載の抄紙機。
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