JP3471028B2 - 紙巻取り装置および紙巻取り方法 - Google Patents

紙巻取り装置および紙巻取り方法

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  • Winding Of Webs (AREA)
  • Replacement Of Web Rolls (AREA)
  • Paper (AREA)
  • Looms (AREA)
  • Preliminary Treatment Of Fibers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は製紙技術に関し、より詳しくは、製紙機械で
製造されたティッシュを巻き取る装置および方法に関す
る。
発明の背景 化粧紙、トイレットペーパ、ペーパタオル等の種々の
ティッシュ製品の製造において、ティッシュ製造機から
出る乾燥ティッシュウェブまたはシートは、最初に親ロ
ールに巻き取られかつ更に加工するため一時的に保管さ
れる。これから或る時間経過後に、親ロールが巻き解か
れ、シートが最終製品の形態に変換される。
ティッシュウェブを大形親ロールに巻き取るとき、テ
ィッシュウェブが化粧紙シート、トイレットペーパ、エ
ンボス加工ペーパタオル等のいずれであっても、ロール
に大きな欠陥が生じることなく最終製品に効率的に変換
できる態様でロールを巻き取ることは極めて重要であ
る。理想的には、親ロールは、円滑な円筒状周面と、円
滑かつ平らで平行な２つの端面とを備えた本質的に円筒
状の形態を有している。円筒状周面および両端面には、
しわ、隆起、偏心、小じわ等があってはならず、換言す
れば、ロールは「寸法的に正確」でなくてはならない。
同様に、ロールの形状は、保管または通常の取扱い中に
その円筒形状が崩れないように、換言すれば「寸法的に
安定」していなくてはならない。高速加工に適さない欠
陥が生じた場合には、全ロールをスクラップにしなけれ
ばならない。
不適当な巻取り、特に、嵩張りが大きくて容易に圧縮
される柔らかいティッシュウェブの巻取りには多くの欠
陥が生じる。W.J.Gilmoreの論文「Report on Roll Defe
ct Terminology−TAPPI CA 1228」（ジョージア州Atlan
taで開催された1973年Finishing Conference Tappiでの
論文、第５〜19頁）には、このような多くの欠陥が示さ
れかつ論議されている。また、James K.Goodの論文「Th
e Science of Winding Rolls」（1993年９月Oxfordで開
催されたTenth Fundamental Reserch Symposiumの翻訳
であるProducts of Papermaking（Ed.C.F.Baker、Vol.
2、Pira International,Leatherland、英国、第855〜88
1頁）には、ロールの芯の近くの不充分なウェブ応力に
よって、ロールの外側領域が内方に圧縮され、これによ
り、一般に「スターリング（starring）」と呼ばれる星
型パターンの座屈が引き起こされる。また、スターリン
グにより、通常、芯と、これに隣接したウェブの層との
間に充分な摩擦を付与する芯の回りのウェブの張力が緩
められる。この摩擦損により、「スリッピング」または
「テレスコーピング」が生じ、ロールの大部分（芯の回
りの数層および最外領域の数層を除く）が、ロールの軸
線方向に対して一方方向に移動されるため、ロールは使
い物にならなくなる。
T.Svanqvistの論文「Designing a Reel for Soft Tis
sue」（1991年、スウェーデン国Karlslandで開催された
Tissue Making Seminar）に記載されているように、セ
ンターアシスト形駆動形式の現在商業的に入手できるハ
ードニップドラムリールは、約８〜10cm3/gまでの嵩を
もつ圧縮性ティッシュウェブのロールを巻き取るのに成
功裏に使用されていると同時に、ニップ力を低下させか
つ芯軸のセンターアシスト形駆動の変調による進入ウェ
ブ張力制御（in−goingweb tension control）を行うこ
とにより、上記巻取り問題を回避している。しかしなが
ら、9cm3/g以上の嵩および例えば３インチ（7.26cm）の
試料幅当たり約10kg以下のMD Max Slope（機械方向最大
勾配）に特徴がある高レベルの柔軟性をもつティッシュ
シートを巻き取るのにこのような方法を使用する場合に
は、これらの問題が生じる。これらの巻取り問題は、約
70〜150インチ（178〜381cm）以上の直径をもつ大形ロ
ールを特に高速で巻き取ろうとするときに目立つ。
理論で拘束することを望まないけれども、ウェブが、
親ロールと圧力ロールとの間に形成されるニップ内に進
入されるとき、進入ウェブ張力以外の２つの主要ファク
タが、巻取りロール内の最終応力に影響を与えると考え
られる。第１のファクタは、ニップの親ロールの部分
が、親ロールの非変形半径より小さい半径に変形される
ことである。変形半径から非変形半径への親ロールの拡
大によりウェブが引っ張られ、かつニップ内に進入する
ウェブの設定張力からの大きな内部張力の増大をもたら
す。
もう１つのファクタは、ときどき、「二次巻取り」効
果と呼ばれているものである。ウェブの一部は、親ロー
ルと圧力ロールとの間のニップを最初に通った後に、ロ
ールに付加される。ウェブの一部は、次に、親ロールの
回転毎に反復してニップの下を通り、この間により多く
の層が外径上に付加される。ロールの表面近くの各点が
ニップに再び進入すると、ウェブがニップ圧力を受けて
圧縮され、ウェブの空隙体積内の空気が層間から追い出
される。これにより、層間の摩擦が充分に低下され、層
を、内側層の周囲で、よりきつく摺動させることができ
る。このことは、Erickkson等の著書「Deformations in
Paper Rolls」（第55〜61頁）、およびLemke等の著書
「Factors involved in Winding Large Diameter Newsp
rint Rolls on a Two−Drum Winder」（1987年開催のFi
rst International Conference on Winding Technology
での論文、第79〜87頁）に記載されている。
親ロールに付加されるときの各層の張力により、外側
層からこの下の内側層に圧縮力が加えられ、これによ
り、外側層からの累積圧縮効果によって、芯の周囲領域
でのウェブに最大内層圧力が発生される。二次巻取り
が、この圧力に更に付加される。ソフトティッシュは、
圧縮を受けたときに伸びることが知られており、従っ
て、或る程度圧力の増大が吸収され、変形の可能性が小
さくなる。従って、累積圧力が、親ロールから巻き解か
れるシート特性に種々の変化を引き起こす過大レベルま
で急速に上昇する。
残念なことに、慣用技術で巻き取られた親ロールの半
径に沿って存在する内部圧力およびウェブ張力勾配は、
寸法的安定性の問題の防止には成功しているが、ウェブ
特性の好ましくない変化をもたらす。幾つかの領域にお
ける高張力によって、巻取り中に機械方向の幾分かが引
き出され、また高い内部圧力によって嵩の損失が生じ
る。巻解き時に、ニップ内およびニップ後の高張力によ
り強く引っ張られている領域は、ウェブが長手方向に引
っ張られるため、低い坪量（basisweight）を有する。
極めて重要なウェブ特性のこれらの変化は、製品の品質
に変化を生じさせかつ加工作業に困難をもたらす。
上記T.Svanqvistの論文に記載された方法による、内
部圧力の発生の補償は、或る程度行われるに過ぎない。
ウェブ材料の密度および強度は引用されたレベルより非
常に低下されるので、ロールの巻取り中に変化する巻取
り装置の摩擦力および他のファクタの大きさの不確実性
によって、正確なニップローディング制御を非常に困難
にする。或いは、巻取り工程の制御の喪失によって、前
述のようなスターリングおよび芯滑りの問題を引き起こ
す張力勾配に逆効果をもたらす。
或るデリケート材料にニップを用いないピュア・セン
タ巻取り（純粋センタ巻取り）を行うことは知られてい
るが、上記のような高いウェブ張力を有する種類のティ
ッシュウェブにはロールに充分な圧力を加えて機械方向
の伸びを低減させる必要がある。ピュア・センタ巻取り
では、芯の近くの張力を高くして、ロールのテレスコー
ピング現象および他の欠陥を防止する必要がある。ま
た、ピュア・センタ巻取りは、速度制限を受ける。高速
になると、ウェブ張力が高くなり過ぎ、かつシートフラ
ッタによりシートの破断および巻取り力の低下が生じ
る。
商業的に作動している殆どのティッシュ機械はドライ
ヤとリールとの間に「オープンドロー（open draw）」
と呼ばれている構造を有している。この構造は、乾燥さ
れたシートが、ドライヤとリールとの間の距離に亘って
支持されないことを意味している。より最近になって、
製造時のシート破断を低減させることにより生産性を高
める努力において、オープンドローを用いないで、ドラ
イヤからリールへと乾燥シートを搬送する支持ファブリ
ックを使用する設計がなされている。このような機械
は、「Papermaking Machine for Making Uncreped Thro
ughdried Tissue Sheets」という名称に係るRugowski等
の米国特許第5,591,309号に開示されているように、リ
ールスプールまたは親ロールと巻取りドラムとの間にハ
ードニップを使用し、ファブリックからリールまたは親
ロールへのシートの転移を行うようになっている。多く
のティッシュシートの場合には、工程のこの時点でハー
ドニップが存在しても問題とならない。なぜならば、シ
ートが比較的稠密で、最終製品の品質に欠陥を生じさせ
ることなく、シートが受ける圧縮力に耐えることができ
るからである。しかしながら、最近開発された幾つかの
ティッシュシート、特に、Farrington等の米国特許第5,
607,551号に開示されているような、柔軟で、嵩高で、
クレープをもたないスルードライ形ティッシュシートの
場合には、伝統的な巻取り方法では、実質的に一定の巻
解きシートを形成する適当なウェブ張力および半径方向
圧力を全体に亘って備えた親ロールを信頼性をもって製
造できないことが判明している。
従って、柔軟で、嵩高なティッシュシートの巻取り方
法であって、シート嵩、厚さ、機械方向伸びおよび／ま
たは坪量を最小にできると同時に、製造および加工作業
に好ましい親ロール特性を維持できる巻取り方法が要望
されている。
発明の概要 これらの要望および他の要望は、ティッシュペーパの
ウェブをリールスプールに係合させる無端可撓性部材を
備えた本発明の装置および方法により満たされる。かく
して、無端可撓性部材は、リールスプールとの「ソフト
ニップ」を形成する。ニップ点には、可撓性部材に隣接
して撓みセンサが取り付けられており、可撓性部材の撓
み量を測定する。撓み量はニップ点での圧力に関連し、
このため、紙ロールの直径が増大するにつれてリールス
プールおよび可撓性部材を互いに離れる方向に移動させ
ることにより、圧力を所望レベルに制御できる。従っ
て、ティッシュの巻取りパラメータが大幅に改善され、
巻き解かれる紙ロールの特性差が最小化される。
より詳しくは、可撓性トランスファベルト（該ベルト
は、空気透過性が小さいか、空気を透過しないものが好
ましい）により支持しながら、ドライヤからモータ駆動
リールスプールへとシートを搬送することにより、柔軟
で、嵩高のティッシュシートを、シート劣化を最小にし
て紙ロールに巻き取ることができる。トランスファベル
トは、２つの支持ロール間の支持されないスパンすなわ
ち自由スパンを横行（traverses）し、かつトランスフ
ァベルトがもはや支持ロールとは接触しない点（ほぼ、
支持ロール間の中間で、支持されないスパンに沿う点）
で、シートをリールすなわち親ロールに転移させる。転
移点では、トランスファベルトが僅かに撓むように、リ
ールスプールまたは親ロールが、シート／トランスファ
ベルトに対して極く僅かに押し付けられる。
撓み度合いは、形成される親ロールの全体に亘ってシ
ートの均一性を向上させるべく有効に制御される重要な
変数であることが判明している。撓みの制御は、レーザ
装置または他の距離測定装置をトランスファベルトの下
面に向けて、シートの転移点でトランスファベルトが撓
まされる度合いを検出しかつ測定することにより達成さ
れる。トランスファベルトが所定限度を超えて撓まされ
る場合には、トランスファベルトに対するリールスプー
ルの位置は、リールスプールとトランスファベルトとの
間の距離を増大または減少させるべく調節される。
親ロールが形成される全時間中、この距離を小さい値
に制御することにより、親ロールとトランスファベルト
の表面との間のニップ力は、圧力ロールのハードニップ
から得られるニップ力より非常に小さいレベルに最小化
される。これにより、ニップ伸びおよび二次巻取りの効
果が消失されると同時に、センター駆動システムにより
規定されるウェブ張力を、ロールの内層張力の制御のよ
り大きなファクタにすることができる。ロールの形成中
の小さいニップ力および変化する支持摩擦力の測定に関
連する不確実性が完全に解消される。
本発明に従って巻取り機に巻き取られる親ロールは、
芯領域でのピーク圧力が慣用リールから得られる値より
低い値（この値でも、通常の取扱いに要求される機械的
安定性を充分に維持できる）に到達するような内部圧力
分布を有する。本発明の方法から得られる親ロールは、
或るレベルまで減少する芯の近くの内部圧力を有し、こ
の内部圧力は、ロールの外面での低い圧力まで必然的に
低下する部分を除き、本質的に平坦な圧力分布をもつ大
きな領域を示すものである。
図面の簡単な説明 第１図は、本発明による柔軟な嵩高ティッシュシート
の製造方法を示す概略的な製造工程図である。
第２図は、第１図に示す方法の巻取りセクションを示
す概略図である。
第３図は、トランスファベルトの変位を制御するレー
ザ変位センサの作動を示す巻取りセクションの拡大概略
図である。
図面の詳細な説明 第１図は、スルードライ（throughdried）された非ク
レープティッシュシートを製造するスルードライ方法を
示す概略工程図を示す。しかしながら、本発明はティッ
シュウェブのクレープ加工にも使用できることを理解す
べきである。インナーフォーミング・ファブリック３が
フォーミングロール４を横行するときに、インナーフォ
ーミング・ファブリック３上に製紙繊維の水性懸濁液を
堆積させるヘッドボックス１が示されている。アウター
フォーミング・ファブリック５は、ウェブ６がフォーミ
ングロール４上を通って幾分かの水分をはじくときに、
ウェブ６を囲む機能を有する。ウェブ６は、次に、真空
トランスファシュー９の補助により、インナーフォーミ
ング・ファブリック３からウェットエンド・トランスフ
ァファブリック８に転移される。この転移は、最終ティ
ッシュシートに伸びを付与するため、フォーミングファ
ブリック（ラッシュトランスファ）より低速で移動する
トランスファファブリックで行うのが好ましい。ウェッ
トウェブは、次に、真空トランスファロール12の補助に
より、スルードライファブリック11に転移される。
スルードライファブリック11は、ウェブを通して熱風
を吹き付けて、嵩を維持しつつウェブを乾燥させるスル
ードライヤ13上にウェブを支持する。乾燥速度および乾
燥能力によっては、２つ以上のスルードライヤ（図示せ
ず）を直列に配置できる。乾燥されたティッシュシート
15は、次に、真空トランスファロール17の補助により、
第１ドライエンド・トランスファファブリック16に転移
される。
ティッシュシートは、移転の直後に、第１ドライエン
ド・トランスファファブリック16とトランスファベルト
18との間にサンドイッチされ、シート経路を確実に制御
する。トランスファベルト18の空気透過性は第１ドライ
エンド・トランスファファブリック16の空気透過性より
小さく、シートが自然にトランスファベルトにくっ付く
ようになっている。分離位置で、シートは真空作用によ
りトランスファベルトに従う。トランスファベルト18の
空気透過性は、ファブリックの約100ft3/分/ft2（3000c
m3/分/cm2）以下、より詳しくは約５〜50ft3/分/ft2（1
50〜1500cm3/分/cm2）、更に詳しくは約０〜10ft3/分/f
t2（０〜300cm3/分/cm2）にすることができる。空気透
過性（空気透過性とは、ファブリックを横切って12.7mm
水柱の空気圧力差を維持しつつファブリックを通る空気
流である）は、ASTM試験方法D737に記載されている。ま
た、シートの転移性を高めるため、トランスファベルト
18は、スルードライファブリック11より滑らかであるの
が好ましい。トランスファベルトとして使用できる適当
な低空気透過性ファブリックとして、COFPA Mononap NP
50ドライヤフェルト（約50ft3/分/ft2（1500cm3/分/cm
2）の空気透過性を有する）およびAsten 960C（空気を
透過しない）があるが、これらに限定されるものではな
い。
トランスファベルト18は、乾燥ティッシュシートを再
びピックアップすべく戻る前に２つの支持ロール21、22
を通る。シートは、両支持ロール21、22の間の位置で親
ロール25に転移される。親ロール25はリールスプール26
上に巻き取られ、該リールスプールはこの軸に作用する
センタ駆動モータ27により駆動される。
親ロール25から巻き解かれるウェブの特性の制御は、
トランスファベルト18と形成中の親ロール25の外面との
速度レベルをプログラムすることにより、巻取り時に、
所定の大きさのウェブ張力を進入ウェブに伝達すること
により補助される。殆どの場合、安定した親ロールを形
成するのに必要なウェブ張力を伝達するため、正の引張
り力（親ロールの表面速度がトランスファベルトの速度
を超える割合）親ロールに必要とされる。一方、正の引
張り力が過大であると、ウェブの機械方向の伸びが許容
できない程に減少する。従って、正の引張り力の大きさ
は、親ロールに進入するウェブの特性および親ロールか
ら巻き解かれるウェブに望まれる特性に基づいて定ま
る。一般に、親ロールの表面速度は、トランスファベル
トの速度より約10％を超えない大きさだけ、より詳しく
は0.5〜８％だけ、更に詳しくは約１から６％だけ速
い。もちろん、親ロールに近づくウェブに、ティッシュ
製造工程の早い時期に、他の手段により充分な張力が既
に付与されている場合には、負またはゼロの引張り力が
望ましい。
第２図には、シートの転移および巻取りが、より詳細
に示されている。両支持ロール21、22の間の自由スパン
において、シート15は親ロール25に接触しかつ該親ロー
ルに転移する。参照番号26、26′、26″は、連続作動中
のリールスプールの３つの位置を示す。図示のように、
新しいリールスプール26″は、親ロール25が形成されて
いるときに、位置26′へと前進する準備が整えられる。
親ロールがその所定の最終直径に到達すると、アーム27
により新しいリールスプールが位置26′に下降され、両
支持ロール間の自由スパンに沿う或る位置（比較的第１
支持ロール21に近い位置）で、入ってくるシートに当接
し、これにより、支持ロールとリールスプールとの間の
ハードニップが防止される。
リールスプール26は１対のキャリジ37により適当に支
持され、第３図には１つのキャリジのみが示されてる。
親ロール25が形成されるにつれて、リールスプール26は
他方の支持ロール22に向かって移動し、同時にトランス
ファベルト18から離れる方向に移動する。リールスプー
ル26は、巻取り工程中のシート特性の変動を最小にする
のに必要とされる適性な適正トランスファベルトの撓み
を維持すべく、双頭矢印で示すように両方向に移動でき
る。この結果、親ロールのニップは、ロールが所定サイ
ズに形成されるときに、実質的に自由スパンを横行す
る。適当な時点で、１つ以上の空気ジェット30が、シー
トを新しいリールスプール26′に向けて吹き付け、シー
トがリールスプール内からの真空吸引力により新しいリ
ールスプールに取り付けられるようにする。シートが新
しいリールスプールに転移されると、シートが破断され
かつ親ロール25が放り出されて、新しいリールスプール
での巻取り工程が続けられる。
リールスプール26とトランスファベルト18との相対位
置の制御は、第３図に示すように、好ましくは２つの支
持ロール21、22の中間点Ｍでトランスファベルトの内側
に合焦された非接触検出装置35を用いて適当に達成され
る。１つの目的は、トランスファベルト18により支持さ
れたシートに対して親ロール25により加えられる圧力が
最小になるように制御すること、並びに接触により創成
されるニップ長さを最小にすることである。後述のレー
ザ変位センサのような検出装置35は、0.005インチ程の
小さいトランスファベルトの撓み変化を検出する。所定
のベースライン値（これから、絶対撓み量Ｄを確認でき
る）は、自由スパンにおけるトランスファベルト18の撓
まない移動経路であり、これは参照番号36で示されてい
る。
特に適したレーザ検出装置35として、Nippon Automat
ion Company,Ltd.により製造されかつAdsens Tech Inc.
により販売されているレーザ変位センサModel LAS−801
0がある。Nippon AutomationのLAS−8010センサは、140
〜60mmの焦点距離を有しかつプログラム可能な論理コン
トローラに接続される。センサのフロント板は、トラン
スファベルトの内面から120mmの位置に取り付けること
ができる。レーザセンサ35は、レーザのレンズに塵が付
着して検出装置の作動を妨げることを防止するため、レ
ーザの周囲に空気流を維持する空気清浄管38内に取り付
けるのが好ましい。このようなセンサは、センサとトラ
ンスファベルトとの間の最小距離から最大距離に関して
４〜20mAの出力が得られるように設計されている。トラ
ンスファベルトの撓まない移動経路36に基づいてプログ
ラム可能な論理コントローラのゼロ点を設定するため、
巻取り装置は、最初に、ロール25をトランスファベルト
18に負荷させることなく作動される。
好ましいレーザセンサを上述したが、他の幾つかの適
当な非接触検出装置および検出形検出装置が当業界で良
く知られている。それらの幾つかが、Handbook of Dime
nsional Measurements（1994年、第３版、Industrial P
ress,Inc.ニューヨーク）において、F.T.Faragoおよび
M.A.Curtisにより説明されている。このような方法とし
て、レーザ三角法のような技術を用いたレーザベース型
距離または深さ検出装置;Kevin Hardingの著書「Moire
Inteferometry for Industrial Inspection」（1993年1
1月、Lasers and Applications、第73〜78頁）および
「Field Shift Moire System」という名称に係るAlbert
J Boehnleinの1991年12月３日付米国特許第5,069,548
号;L.C.Lynnworthの著書「Ultrasonic Measurements fo
r Process Control」（1989年、Academic Press、ボス
トン）に記載された方法を含む超音波検出技術、および
特に、固体表面から反射された超音波信号の遅延時間を
測定する方法；距離の測定を行うキャパシタンス法；渦
電流トランスデューサ法、T.Lippertの著書「Radial pa
rallaxbinocular 3D imaging」（1989年、Display Syst
em Optics II、Proc.SPIE Vol.1117、第52〜55頁）、N.
Alvertosの著書「Integration of Stereo Camera Geome
tries」（Optics社）、「Illumination and Image Sens
ing for Machine Vision IV」（1989年、Proc.SPIE、Vo
l.1194、第276〜286頁）；位置または撓みを直接測定す
るローラ、ホイール、金属ストリップおよび他の装置等
がある。
ひとたびトランスファベルトの撓みＤが測定される
と、プログラム可能な論理コントローラに接続された比
例限定制御ループ（proportional only controllooop）
は、撓みＤが一定レベルになるように維持するのが好ま
しい。より詳しくは、この制御装置の出力は、リールス
プールおよび形成される親ロールを保持するキャリジ37
の油圧サーボ制御システムの設定点である。この目的を
達成するためにセンサに応答してリールスプール26を位
置決めする他の機械的および電気的アクチュエータは、
高速巻取り機の技術分野の当業者により設計および製造
できるであろう。トランスファベルトの撓みＤが設定点
を超えると、キャリジ位置の設定点が増大して、キャリ
ジ37をファブリックから離れる方向に移動させ、撓みＤ
を設定点に戻す。
トランスファベルトの撓み制御装置は、２つのレーザ
距離センサ35を使用して、各センサ35が機械を横切る方
向に間隔を隔てられるように、トランスファベルト18の
それぞれの縁部に隣接して配置することができる。これ
により、ロール25の好ましくないテーパ化現象が最小に
され、或いは、巻き取られる特定ロールの巻取りパラメ
ータを改善するため、意図的に確実なテーパを導入する
こともできる。
特定の油圧サーボ位置決めシステムは、位置を決める
油圧シリンダのロッドに取り付けられた、Temposonicト
ランスデューサを備えたAllen−Bradley QBモジュール
により制御されるMoogサーボ弁からなる。撓み制御ルー
プからの出力は、リールの両側の２つの個々のサーボ位
置決めシステムへの入力である。この場合、所望なら
ば、各システムは、リールの両側を平行に維持する制御
を行うことができる。平行度が或る閾値レベルを超えた
場合に作動を停止する保護システムが好ましいが、必ず
しも両側を平行に維持する能動システムを設ける必要は
ない。
トランスファベルト18が撓む度合いは、約20mm以下、
より詳しくは約10mm以下、更に詳しくは約5mm以下、更
に詳しくは約１〜10mmである。より詳しくは、制御シス
テムは、ニップでのトランスファベルトの実撓みを、約
４±2mmのレベルに維持することが好ましい。トランス
ファベルトの撓みをこの範囲内に維持すると、親ロール
５およびトランスファベルト18を、相対速度差はあるが
大きな動力伝達は生じないように作動できることが判明
している。これにより、親ロール５の全体を通して実質
的に一定のシート特性を維持するように巻取り工程を制
御すること（これまでこのようなシートについて慣用的
な巻取り装置を使用してこれを行うことは不可能であっ
た）が可能になる。
撓みは、トランスファベルト18の撓まない移動経路36
に対して垂直に測定される。所与の任意のティッシュシ
ートについての許容撓み量は、トランスファベルト18の
設計および作動中にトランスファベルトに伝達される張
力により一部が決定される。張力が低下すると、シート
の圧縮が減少しかつ親ロール25への動力伝達量が更に低
下するので、許容撓み量は増大する。これにより、巻き
取られるシートの特性変化は低減される。また、トラン
スファベルトの撓みＤの量を実質的に一定に維持するこ
とが必ずしも望ましいわけではなく、ロール25の直径の
増大につれて撓み量を変えるように制御することも本発
明の範囲内にある。
トランスファベルト18の検出撓みＤは、リールスプー
ルのキャリジ37の検出位置と組み合わせて、形成される
親ロール25の直径を計算するのに使用することもでき
る。ロール直径の計算された値は、親ロール25の直径が
増大するときに親ロールの外面とトランスファベルト18
との間に同じ引張り力関係または速度関係を維持するた
め、駆動モータ27により回転されるリールスプール26の
回転速度を含む巻取り工程の他の作動パラメータを変え
ることにも使用できる。
レーザセンサ35は、親ロール25の位置の如何にかかわ
らず、常に自由スパンの中間点でのトランスファベルト
18の撓みを測定するように配置でき、かつ実撓みは、下
記のようにして計算できる。或いは、レーザセンサ35
は、該センサ35が常に撓みを直接に測定するように、親
ロール25のニップ点での自由スパンを横行するように構
成できる。更に別の構成は、トランスファベルト18上へ
の所望の照準を維持すべくレーザ光源が回転されるよう
に、レーザセンサ35を回転できるように取り付けること
である。
レーザ位置が自由スパンの中間点に固定されかつ撓み
がこの位置で測定される状況では、親ロールのニップ点
での実撓みは、形成される親ロール25の位置（この位置
は、ロールが形成されるときに開スパンの一端からキャ
リジ37の他端へと横行する）に従って計算される。レー
ザ35は、両支持ロール21、22の間でトランスファベルト
18の自由スパンの中間に取り付けられかつこの位置での
トランスファベルトの撓みを測定するに過ぎないので、
ニップでの実撓みは、自由スパンの中間での測定された
撓みと、次の比との積により厳密に近似される。この比
とは、測定点Ｍから親ロールのニップ点Ｃに最も近い支
持ロール（第３図の支持ロール22）のニップ点までの距
離を、親ロールのニップ点から同じ支持ロールのニップ
点までの距離で除した比である。この計算の目的から、
支持ロールのニップ点は、自由スパンでのトランスファ
ベルトの撓まない移動経路が支持ロールと接触する接線
点である。親ロールのニップ点Ｃは、親ロール25の周囲
のトランスファベルト18の巻き（wrap）の中間点であ
る。
これは第３図に示されており、ここで、実撓みＤは、
点Ｍ（自由スパンの中間点）での測定撓みと、距離MA/
距離CAの比との積である。親ロール25が正確に自由スパ
ンの中間に位置するならばこの比は１であり、レーザは
実撓みＤを測定することになる。しかしながら、親ロー
ル25が自由スパンの中間点のいずれかの側に位置すると
きは、中間点でレーザにより測定されたトランスファベ
ルトの撓みは、必ず、転移点での実撓みより小さくな
る。
両支持ロール１、22の間の支持されないスパンの長さ
は、新しいリールスプール26′を、第１ロールすなわち
上流側ロール21と完全に形成された親ロールとの間に置
くことができる充分な長さにする必要がある。他方で、
自由スパンは、張力の大きさを最小にしかつ撓み度合い
を制御できるようにして、ファブリックの弛みを防止す
るため、充分にに短くする必要がある。適当な自由スパ
ン長さは、約１〜5m、より詳しくは約２〜3mにすること
ができる。
本発明による装置および方法の長所は、高度に好まし
い特性を持つティッシュシートの親ロールの製造ができ
ることである。より詳しくは、約70インチ以上の直径を
もつ嵩高ティッシュシートの親ロールを製造できること
である。この場合、ロールからとったティッシュの嵩は
約9cm3/g以上、製品坪量（finishedbasis weight）の変
動係数は２％以下、および機械方向の伸びの変動係数は
約６％以下である。また、親ロールからとったティッシ
ュシートのシート嵩の変動係数は、約3.0以下にするこ
とができる。
より詳しくは、親ロールの直径は約100〜150インチ以
上にすることができる。製品坪量の変動係数は約１％以
下にすることができる。機械方向の伸びの変動係数は約
４％以下、より詳しくは３％以下にすることができる。
シート嵩の変動係数は、約2.0以下にすることができ
る。
本願明細書で使用するとき、嵩高ティッシュとは、カ
レンダ加工前に9cm3/g以上の嵩を有するティッシュをい
うものとする。このようなティッシュは、「Soft Tissu
e」という名称に係るFarrington Jr.等の1997年３月４
日付米国特許第5,607,551号（該米国特許は本願に援用
する）に開示されている。より詳しくは、本発明の目的
とする嵩高ティッシュは、約10〜35cm3/g、より詳しく
は約15〜25cm3/gの嵩値で特徴付けることかできる。こ
の米国特許には、嵩の測定方法が開示されている。
また、本発明の嵩高ティッシュの柔軟性は、MD Max S
lopeおよび／またはMD Stiffness Factorにより決定さ
れる比較的低いこわさ（Stiffness）により特徴付けら
れ、この測定方法も上記米国特許に開示されている。よ
り詳しくは、試料の３インチ当たりのキログラム数で表
されるMD Max Slopeは、約10以下、より詳しくは約５以
下、更に詳しくは約３〜６にすることができる。（３イ
ンチ（7.62cm）当たりのキログラム数）−ミクロン0.5
として表されるMD Stiffness Factorは、約150以下、よ
り詳しくは約100以下、更に詳しくは約50〜100にするこ
とができる。
更に、本発明の嵩高ティッシュは、約10％以上、より
詳しくは約10〜30％、更に詳しくは約15〜25％の機械方
向伸びをもつものとすることができる。また、本発明の
嵩高ティッシュは、好ましくは、いかなる大きな圧縮差
もなく最終乾燥度までスルードライされるため、実質的
に均一な密度をもつ嵩高ものとすることができる。
本発明の方法の長所は、親ロールから巻き解かれるシ
ート特性に優れた均一性を与えることである。シートに
作用する巻取り圧力の制御により、高いシート均一性を
付与すると同時に非常に大きな親ロールを巻き取ること
ができる。本発明の他の長所は、柔軟で、嵩高のティッ
シュシートを、高速で親ロールに巻き取ることができ
る。適当な機械速度は、約9,000〜18,000cm/分以上、よ
り詳しくは12,000〜18,000cm/分以上、更に詳しくは13,
500〜18,000cm/分にすることができる。
本発明の多くの変更形態よび他の実施形態は、上記説
明および添付図面に示した教示の利益をもつ当業者によ
り想起されることは明らかであろう。例えば、本発明に
よる装置および方法は、ティッシュのみへの使用に限定
されるものではなく、板紙のような他の形態の紙を含む
あらゆる種類のウェブ材料の巻取りにも高い利益をもた
らすであろう。従って、本発明は、本願で説明した特定
実施形態に限定されるものではなく、かつ本発明の変更
形態および他の実施形態は請求の範囲内に包含されるも
のと理解すべきである。また、本願明細書には特定用語
が使用されているが、これらの用語は広義の意味をもつ
説明のためのものであって、限定するためのものではな
い。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 カルルッソン トミー ロルフ スウェーデン エス―41674 ゲーテボ ルグ アッテスティーイェン ８ (72)発明者 ル ヴァリー ランダル ジェームズ アメリカ合衆国 ワシントン州 98270 メアリーズヴィル ノースイースト セヴンティファースト ドライヴ 4621 (72)発明者 グロップ ロナルド フレデリック カナダ オンタリオ セント キャサリ ンズ レイクショアー ロード 131 (72)発明者 リン フィリップ シム アメリカ合衆国 ウィスコンシン州 オ シュコシュ ヴィレッジ レーン 2543 (72)発明者 クローバート ブライアン ダグラス アメリカ合衆国 サウスカロライナ州 エイキン ベルリーヴ ドライヴ 1106 (56)参考文献 特開 平１−92153（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−190730（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−115770（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−206236（ＪＰ，Ａ) 米国特許5591309（ＵＳ，Ａ) 米国特許5150850（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B65H 18/08

Claims (16)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】回転可能に取り付けられたリールスプール
    （26）と、 該リールスプール（26）を回転させかつ紙ウェブ（15）
    をリールスプールに巻き取って、直径が増大するロール
    を作る駆動モータ（27）と、 所定の移動経路に沿って回転できるように取り付けられ
    た無端可撓性部材（18）とを有し、該可撓性部材（18）
    は、巻取り中にウェブ（15）をリールスプール（26）に
    対して係合させるため、リールスプール（26）上に巻き
    取られる紙ウェブの量に対して或る量だけ所定の移動経
    路から撓まされるようにしてリールスプール（26）に隣
    接して配置されており、 また、可撓性部材（18）に隣接して取り付けられた撓み
    センサ（35）を有し、該撓みセンサ（35）は、前記所定
    の移動経路からの可撓性部材（18）の撓み量を測定する
    ように配置されており、 更に、 可撓性部材（18）の撓み量を変えるため、リールスプー
    ル（26）と可撓性部材（18）とを相対的に位置決めする
    アクチュエータと、 ロールの直径が増大するにつれて可撓性部材（18）の撓
    み量を制御すべく、撓みセンサ（35）およびアクチュエ
    ータに接続されたコントローラとを有することを特徴と
    する、紙材料のウェブ（15）をロールとして巻き取る装
    置。
  2. 【請求項２】前記撓みセンサ（35）は更に、可撓性部材
    （18）にレーザ光を当てるためのレーザ光源（35）と、
    可撓性部材（18）から反射されたレーザ光を受けるため
    の、前記光源から間隔を隔てて配置された受光器とを有
    することを特徴とする請求の範囲第１項に記載の装置。
  3. 【請求項３】前記レーザ光源（35）は、可撓性部材（1
    8）上への所望の照準を維持するため回転できるように
    取り付けられていることを特徴とする請求の範囲第２項
    に記載の装置。
  4. 【請求項４】前記レーザ光源（35）は、塵がレーザ光源
    を妨げることを防止するため、空気清浄器（38）内に取
    り付けられていることを特徴とする請求の範囲第２項に
    記載の装置。
  5. 【請求項５】前記可撓性部材は無端可撓性ベルトからな
    り、該ベルト（18）は、複数の支持ロール（21、22）の
    回りで回転できるように支持されかつ隣り合う１対の支
    持ロール（21、22）間の自由スパンを含む所定の移動経
    路を形成することを特徴とする請求の範囲第１項に記載
    の装置。
  6. 【請求項６】前記レーザ光源および受光器は前記ベルト
    （18）の一方の縁部に隣接して配置されており、前記ベ
    ルト（18）の反対側の縁部に隣接して配置された第２レ
    ーザ光源および第２受光器を更に有することを特徴とす
    る請求の範囲第５項に記載の装置。
  7. 【請求項７】前記ベルト（18）は、0.5インチ（12.7m
    m）水柱の空気圧力差で約100ft3/分/ft2（3000cm3/分/c
    m2）を越えない空気透過性を有することを特徴とする請
    求の範囲第５項に記載の装置。
  8. 【請求項８】前記ベルト（18）は空気を透過しないこと
    を特徴とする請求の範囲第５項に記載の装置。
  9. 【請求項９】前記ベルト（18）は前記リールスプールと
    は独立して駆動されることを特徴とする請求の範囲第５
    項に記載の装置。
  10. 【請求項１０】前記リールスプール（26）は、ロールの
    表面線速度が、ベルト（18）の線速度より約10％以上は
    速くならないような速度で回転されること特徴とする請
    求の範囲第９項に記載の装置。
  11. 【請求項１１】前記ベルト（18）の撓みは約20mm以下に
    維持されることを特徴とする請求の範囲第５項に記載の
    装置。
  12. 【請求項１２】前記隣り合う支持ロール（21、22）間の
    自由スパンは、約１〜5mの間にあることを特徴とする請
    求の範囲第５項に記載の装置。
  13. 【請求項１３】無端可撓性部材（18）が所定の移動経路
    から撓まされるようにして、無端可撓性部材（18）をリ
    ールスプール（26）に対して係合させる段階と、 リールスプール（26）を回転させる段階と、 無端可撓性部材（18）をリールスプール（26）と一緒に
    回転させてニップを作る段階と、 紙材料のウェブ（15）をニップ内に前進させかつウェブ
    をリールスプール（26）の回りに指向させて、直径が増
    大するロールを形成する段階と、 ロールの直径が増大するときに、ロールによって可撓性
    部材（18）が撓まされる量を検出する段階と、 該検出段階に応答して、リールスプール（26）および可
    撓性部材（18）のうちの少なくとも一方を他方から移動
    させて、可撓性部材（18）の撓み量を変化させる段階と
    を有することを特徴とする、紙材料のウェブ（15）を巻
    き取ってロールを形成する方法。
  14. 【請求項１４】前記検出段階は、更に、 レーザ光を、ロールとは反対側の可撓性部材（18）の表
    面上に当てる段階と、 可撓性部材（18）の表面からのレーザ光の反射を受ける
    段階と、 ベースライン値に対する可撓性部材（18）の撓みを計算
    する段階とを有することを特徴とする請求の範囲第13項
    に記載の巻取り方法。
  15. 【請求項１５】前記回転段階は、更に、ロールの外周が
    ニップでの可撓性部材（18）の線速度より約10％以上は
    速くならないようにする回転速度でリールスプール（2
    6）を回転させることからなることを特徴とする請求の
    範囲第13項に記載の巻取り方法。
  16. 【請求項１６】前記可撓性部材（18）の所定経路に対す
    るリールスプール（26）の位置を検出する段階と、 リールスプール（26）の検出位置および可撓性部材（1
    8）の撓みから、ロールの直径を計算する段階と、 ロールの直径が増大するときに、ロールの外周の線速度
    が可撓性部材（18）の線速度と所定の関係を維持するよ
    うにリールスプール（26）の回転速度を変える段階とを
    有することを特徴とする請求の範囲第13項に記載の巻取
    り方法。
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