JP4409445B2 - 複合単繊維 - Google Patents

Description

本発明は、製紙技術に関する。更に詳しく言えば、本発明は、乾燥布に関するが、本発明は、抄紙機の形成部、圧搾部、及び乾燥部において使用する布の任意のもの、及び一般的に、工業プロセス布において利用されてもよい。本発明において言及する工業プロセス布は、特に、紙、板紙、段ボール板紙、及び衛生ティッシュ及びタオル製品等の湿式製品の製造、通過空気乾燥工程によって作られるティッシュ及びタオル製品の製造、湿式及び乾式パルプの製造、スラッジフィルタや化学ウォッシャを用いたもの等の製紙に関係する工程、水流交絡法（湿式工程）、メルトブロー法、スパンボンド法、及び空気式ニードルパンチ法によって作られる不織布の製造において使用されるものを含んでもよい。このような工業プロセス布は、不織布、不織布の製造工程において使用されるエンボス加工用、搬送用、及び支持用布、及び濾布及び濾過用布切れを含むが、これらに限定されるものではない。

製紙工程中、繊維スラリー、すなわち、セルロース繊維の水性分散体を、抄紙機の形成部において移動形成布上に沈着させることによって、セルロース繊維ウェブが形成される。スラリーから形成布を介して大量の水が抜き取られ、形成布の表面上にセルロース繊維ウェブが残る。

新しく形成されたセルロース繊維ウェブは、形成部から、一連の圧搾ニップを含む圧搾部へ進行する。セルロース繊維ウェブは、圧搾布によって支持された圧搾ニップを通過するか、又は、多くの場合、このような２枚の圧搾布の間を通過する。圧搾ニップにおいて、セルロール繊維ウェブには圧縮力がかけられて、この力によりそこから水が絞り出され、ウェブにおいてセルロース繊維が付着し合い、これによりセルロース繊維ウェブは紙シートになる。水は、圧搾布又は布群によって受け取られ、理想的には、紙シートに戻ることはない。

紙シートは、最終的に、スチームで内部加熱される少なくとも一連の回転可能な乾燥ドラム又はシリンダを含む乾燥部へ進行する。新しく形成された紙シートは、ドラムの表面に対して近接して紙シートを保持する乾燥布によって一連の個々のドラムの周りを順次蛇行しつつ誘導される。加熱されたドラムは、蒸発によって所望のレベルまで紙シートの含水量を減少させる。

形成布、圧搾布及び乾燥布が、抄紙機上で全てエンドレスループの形態をとり、コンベヤのように機能することを認識されたい。更に、紙の製造は、かなりの速度で進行する連続工程であることを認識されたい。すなわち、繊維スラリーは、形成部において形成布上へ連続して沈着する一方で、新たに製造された紙シートは、乾燥部から出てから、ロール上へ連続して巻き付けられる。

現在の布は、製造される紙の等級に応じて据え付けられる抄紙機の要件を満たすべく各種のものが生産されている。一般的に、布は、織物又は他のタイプの基布を含む。更に、圧搾部で使用される布の場合のように、圧搾布は、微細な不織布繊維材料の綿が突き刺された１つ以上の基布を有する。基布は、単繊維、撚り単繊維、多繊維又は撚り多繊維糸から織られてもよく、単層、多層、積層状のものであってもよい。糸は、典型的に、抄紙機布業界の当業者によってこの目的のために使用される、ポリアミド及びポリエステル樹脂等の合成高分子樹脂の任意のものから押し出し成形される。

織り基布そのものは、多数の異なる形態をとる。例えば、基布は、エンドレス織りされるか又は平織りされ、次いで織り継目でエンドレス形態にされてもよい。この代わりとして、基布は、修正エンドレス織りとして広く知られている製法によって生産されてもよく、基布の幅方向縁部には、走行方向（ＭＤ）糸を用いて継目ループを付与することができる。この製法において、ＭＤ糸は、布の幅方向縁部の間を継続的に前後して織り、各縁部で逆戻りし、継目ループを形成する。このようにして製造された基布は、抄紙機上に据え付けられる際にエンドレス形状に配置され、この理由から、機械上で継ぎ合わせ可能な布と呼ばれる。このような布をエンドレス形態に配置するには、２つの幅方向縁部を引きそろえて、それらの２つの縁部の継目ループを互いにかみ合わせて、継目ピン又はピントルが、かみ合わせた継目ループによって形成された通路を経由して誘導される。

更に、織り基布は、一方の基布によって形成されたエンドレスループ内に少なくとも１つの基布を配置することによって、及びこれらの基布を通して短繊維綿を突き刺して、圧搾布の場合のように、それらを互いに接合することによって積層されてもよい。これらの織り基布の１つ以上は、機械上で継ぎ合わせ可能な形状のものであってもよい。これは、複数の基本支持構造体を備えたよく知られた積層圧搾布である。

いずれにせよ、布は、エンドレスループの形態のものであるか、又は継ぎ合わせてこのような形態になり、長手方向に測定された特定の長さと、横方向に測定された特定の幅とを有する。

以下、乾燥部を更に詳しく参照すると、乾燥シリンダは、典型的に、上部及び底部の行又は列に配設される。底部の列にあるシリンダは、厳密に垂直方向の関係にあるのではなく、上部の列に対して互い違いにされる。乾燥される紙シートは、乾燥部を通って進行すると、最初に２つの列において一方の乾燥シリンダの周りを通過した後、他方の列において乾燥シリンダの周りを通過し、その後も乾燥部を連続して通過することによって、上部及び下部の列の間を交互に動く。

多数の乾燥部において、乾燥シリンダの上部及び下部の列は、別の乾燥布でそれぞれ覆われる。このタイプの乾燥部において、乾燥される紙シートは、空間、いわゆる、一方の列の乾燥シリンダと他方の列の乾燥シリンダとの間の「ポケット」を支持されずに通過する。

抄紙機の速度が上がるにつれ、乾燥される紙シートは、ポケットを通過するとき翻る傾向があり、破断することも多い。その結果、抄紙機全体を停止して、乾燥部を通る紙シートを再度セットする必要があることで、生産速度及び効率に悪影響が及ぶ。

紙シートへの障害を最小限に抑えながら、生産速度を上げるために、単一走行乾燥部が使用されて、従来の乾燥部で達成されるより高速に乾燥される紙シートを搬送する。単一走行乾燥部において、１枚の乾燥布が、上部及び下部の列において乾燥シリンダの周りを連続蛇行して進む。このように、実際に支持されていなければ、紙シートは、上部及び下部の列の間のポケットにわたって誘導される。

単一走行乾燥部において、乾燥布は、２つの列の一方において乾燥シリンダに対して直接乾燥される紙シートを保持するが、他方の列において乾燥シリンダの周りで紙シートを移送することを認識されたい。この代わりとして、単一走行乾燥部に、乾燥シリンダの列が１つしかないものがあってもよい。このような乾燥部は、シリンダの各対の間のポケットに、滑らかに溝が付けられてもよく、又は吸引手段が設けられたものであってよい回転ロールを有する。この種の乾燥部は、単列乾燥部として知られている。

移動乾燥布の背面によって運ばれる空気が、移動乾燥布が乾燥シリンダ又は回転ロールに近付く狭い空間において圧縮ウェッジを形成する。圧縮ウェッジの空気圧力が結果的に増大すると、乾燥布を通して外向きに空気が流れる。この空気流は、乾燥布の接触表面である紙から紙シートを引き離す可能性があり、紙シートが乾燥布と乾燥シリンダとの間にないとき、「ドロップオフ」として知られる現象である。「ドロップオフ」は、縁部に亀裂を生じさせることで、製造される紙製品の品質を低下させる可能性があり、シートが破断することになれば、抄紙機の効率も低下する可能性がある。

多くの製紙工場は、単列乾燥布が直接接触する回転ロールに溝を機械加工したり、又はそれらの回転ロールに真空源を追加したりすることによって、この問題に取り組んできた。これらの手段の両方により、圧縮ウェッジに取り込まれた空気を、乾燥布を通過させずに除去することができる。
米国特許第５，８２９，４８８号明細書 米国特許第４，６３３，５９６号明細書 米国特許第５，０９７，８７２号明細書 米国特許第４，２１６，２５７号明細書 米国特許第５，３６１，８０８号明細書 米国特許第５，９９８，３１０号明細書 米国特許第６，３７２，０６８号明細書 米国特許第６，１２４，０１５号明細書 米国特許第５，８８８，９１５号明細書

この点に関して、布製造業者等は、「シート抑制方法」等、追加機能を布に与えるために布にコーティングを塗布する方法も用いてきた。この機能性を、例えば、乾燥布に追加するための方法としてコーティングを塗布する重要性については、ルシアノ−ファガホーム（Ｌｕｃｉａｎｏ−Ｆａｇｅｒｈｏｌｍ）（「表面に親水性の紙が接している乾燥布」という発明の名称の特許文献１（アルバニー））によって述べられている。ルシアノ及びファガホームは、元の透過性に近い状態を維持しながら、シート保持特性を与えるために、布の親水性表面処理を用いることを示している。しかしながら、布表面を処理するこのような方法では、シート抑制を与えることに問題はないが、コーティングの耐久性の改善が望まれる。したがって、このようなコーティングの摩耗特性を高める必要性がある。

以下、従来使用された糸、特に、乾燥布を参照すると、典型的に、単一の円形断面を有する単繊維糸が、押し出し成形される。より最近では、成形された断面を有する単繊維が生産されている。これらの成形された単繊維は、布表面のきめや密度を修正するために、又は、特に布の空気透過性を制御するために、織布に使用されてきた。従来技術には、特許文献２（アルバニー）があり、同文献には、所望の滑らかな表面を作るために、形成ワイヤの作製時に使用される逆Ｕ字状のポリエステル単繊維が示されている。しかしながら、複合フィラメントを形成するための開口の充填が解決されていない。特許文献３では、製紙乾燥布の走行方向糸においてＸ状の断面単繊維が使用される。製織工程において、この単繊維は、布の露出された紙側上に滑らかな表面を作るように変形される一方で、同時に、これらの糸の後方側に、安定性を高めた隆起部が形成される。特許文献４は、Ｕ字状の単繊維について言及している。同特許文献における「Ｕ字状」という用語は、単繊維の断面形状ではなく、長手方向の形状について言及している。この概念に取り組んでいるミネソタ ミニング アンド マニファクチャリングの特許は、少なくとも３件ある。特許文献５には、横糸として使用される微細加工された、又はＴ字状の糸が開示されている。このような糸の使用は、透過性の範囲を広げることに留意されたい。特許文献６には、多数の効果を達成するために、製織工程において変形されてもよい種々の断面の単繊維が示されている。「Ｙ」及び「Ｘ」及び「Ｔ」字状の単繊維について記載されているが、Ｕ字状の断面については述べられていない。特許文献７は、パッケージ用にツイストタイを形成するために、平坦なリボン様の基材に結合された熱可塑性単繊維について記載されている。特許文献８には、互いに相互固定するための糸の成形部分が示されている。

特に興味深いものは、複合繊維から構成された布に関する特許文献９（アルバニー）である。複合繊維は、融点が異なる被覆とコアの材料を有する。加熱されると、被覆／コアの糸は、耐摩耗性が高く、耐久性も優れた溶融布構造を形成する。しかしながら、いずれの従来技術も、ＴＰＵの受け入れを与えるか、又はコーティングをロック又は固定するＵ字状の単繊維を使用していない。しかしながら、上記に参照した特許の全ては、参照により本発明に援用されたものとする。

１つの実施形態において、本発明は、「Ｕ」字のポケットに溶融結合された熱可塑性ポリウレタン（「ＴＰＵ」）インサートを有するポリエステルＵ字状単繊維を用いたＵ字状複合単繊維である。複合単繊維は、ＴＰＵコンポーネントが、布の紙側に露出されるように、製紙布に組み込まれてもよい。ＴＰＵは、製紙中、シート抵抗及びシート誘導を高めるグリップ性を与える。第２の実施形態において、本発明は、成形された単繊維である。単繊維は、開いた上部より底部の方が幅広い空洞を有する。空洞の狭い開口によって、コーティング又は空洞を充填する溶融結合されたＴＰＵインサートが適所にロックされる。固定されたコーティングは、優れた耐剥離性により寿命が長い。以下に記載する図を参照しながら、本発明の２つの実施形態をより詳細に記載する。

以下、製紙用の乾燥布に関して、本発明の好ましい状況を記載する。しかしながら、本発明は、抄紙機の他の部分に使用される布とともに、製造される製品の誘導又は抑制が重要である他の工業設定において使用される布にも応用可能であることに留意されたい。本発明が応用可能な他の布タイプのいくつかの例には、製紙業者の形成布及び圧搾布、通過空気乾燥（ＴＡＤ）布、及びパルプ形成布がある。別の例として、スラッジフィルタ及び化学ウォッシャ等の製紙関連工程に使用される布がある。本発明が応用可能な布タイプの更なる別の例には、湿式、乾式、メルトブロー、及び／又はスパンボンド工程で不織布の製造において使用される布等の工業用布がある。

布構成は、織布、螺旋巻き布、編地、押し出しメッシュ、螺旋リンク、螺旋コイル、及び他の不織布を含む。これらの布は、単繊維、撚り単繊維、多繊維、又は撚り多繊維糸を含んでもよく、単層、多層、又は積層のものであってもよい。典型的に、糸は工業布業界の当業者によってこの目的で使用される、ポリアミド及びポリエステル樹脂等の合成高分子樹脂の任意のものから押し出し成形される。

図１Ａ〜図１Ｅ（断面図）に、本発明の複合単繊維１の好ましい実施形態を示す。複合単繊維１は、布に組み込まれ、高いグリップ性を布に与える。好ましい実施形態において、複合単繊維１は、ポリエステルコンポーネント２と、ＴＰＵコンポーネント３とを有する。ＴＰＵコンポーネント３は、ポリエステルコンポーネント２に埋め込まれるか、又は差し込まれたインサート又はコアであってもよい。ポリエステルコンポーネント２は、被覆を構成するＵ字状の低融点ポリエステル単繊維であってもよい。被覆は、以下に説明するように、ＴＰＵコアコンポーネント３に溶融結合されてもよい。図１Ａ〜図１Ｅに示す実施形態において、ポリエステル単繊維２は、１つ以上のＵ字状のチャネル４を有する。しかしながら、Ｃ字形等の他の形状を有するチャネルが用いられてもよい。ポリエステル単繊維２は、正方形、矩形、長円形、又は目的に適した任意の他の形状を含む種々の形状及びサイズのものであり得る。Ｕ字状のチャネル４内に、ＴＰＵコンポーネント３が物理的に差し込まれる。ＴＰＵコンポーネント３は、種々の形状及びサイズをとり得る。例えば、図１Ａ及び図１Ｄにおいて、ＴＰＵコンポーネント３は円形であるのに対して、図１Ｂ及び図１Ｃにおいて、ＴＰＵコンポーネント３は、より平坦のものであり、丸みが少ない。

複合単繊維及びそれから構成される布を製造する１つの方法５は、図２の流れ図に示されている。これに関して、ボックス６は、単繊維の長さに沿って延びる１つ以上のＵ字状のチャネルを有する単繊維に低融点ポリエステル（例えば、カルボジイミドで安定化される）をプロファイル押し出し成形するステップを示す。次のステップ７は、押し出し成形されたポリエステル単繊維が、必要に応じて確実に適切に配向される（引っ張られる）ことである。ステップ８は、配向せずに、ＴＰＵ単繊維が、ポリエステルコンポーネントのＵ字状チャネル内につながる寸法を有するようにＴＰＵ単繊維を押し出し成形する。更に、１つ又は複数のＴＰＵコアは、２つ以上のＵ字状チャネルが使用されれば、低融点ポリエステル単繊維のチャネルに挿入される９。ＴＰＵコアをチャネルに維持するための十分な支え又は摩擦力がなければ、必要に応じて、複合単繊維構造が、炉１０を通過して、ＴＰＵコアとポリエステル被覆との間に結合部を作るように部分的に加熱され得る。このように形成されたＵ字状の複合単繊維は、この時点で収集でき１１、最終的に、工業布等に組み込み可能である１２。

ＴＰＵコンポーネントが、単繊維表面の上方に配置され、布の紙側上に露出されるように、布に複合単繊維が組み込まれることに留意されたい。好ましくは、ＴＰＵは、布が製紙用布である場合、シート抑制及びシート誘導を高める改善されたグリップ性を与える。特に、複合単繊維は、このような単繊維から作られた乾燥布において、エアログリップ（ＡＥＲＯＧＲＩＰ）という名称でアルバニー インターナショナル コーポレイションから市販されているコーティングを有する布によって示されるタイプの耐久性の品質を与える。

エアログリップがコーティングされた製品及び／又は特許文献１によるコーティングされた製品の改善された耐久性は、図３Ａ〜図３Ｂに示す本発明の第２の実施形態によって更に取り組まれる。これに関して、最初にある一定のコメントを述べる。一般的に、製紙用の布のコーティングが、布の使用中、通常の摩耗にさらされることに留意されたい。このような摩耗の１つのメカニズムは、布表面からコーティングを次第に剥離することである。本発明の第２の実施形態の場合、エアログリップコーティングされた製品の寿命は、以下に記載するように、コーティングを布に機械的に固定することによって更に延長される。これは、布に組み込まれた成形された単繊維を用いて達成される。更に詳しく言えば、成形された単繊維は、布に塗布されるコーティングに機械的固定手段を与える長さに沿って延びる空洞を含む。

図３Ａは、コーティングがない成形された単繊維２０の一例の断面図である。この例において、単繊維２０には、単一の空洞２１が形成される。しかしながら、単繊維２０に形成された複数のこのような空洞２１があってもよい。図３Ａに示す例において、空洞２１は、開いた上部２４より底部２３で幅広い。しかしながら、他の形状を有する空洞が使用されてもよい。図３Ｂは、空洞２１を有し、塗布されるエアログリップコーティング等のコーティング２２も有する成形された単繊維２０の断面図である。コーティング２２は、空洞２１を充填し、それによって、空洞２１の狭い開口２４によって適所にロックされる。この代わりとして、溶融結合されたＴＰＵインサートは、空洞を充填するために使用されてもよい。このように固定されたコーティング２２は、単繊維２０からの耐剥離性がより優れているため、寿命が更に延長される。図３Ｂが明確に示すように、コーティング、ＴＰＵ、又は他の材料は、単繊維の表面の上方に配置され、例えば、製紙に使用されるとき、生産されるシート製品と接触することになる。

上記の修正は、当業者に明らかであろうが、本発明は、添付の特許請求の範囲外に修正されないであろう。例えば、本発明のある記述が、特に、乾燥布について言及していると見られるであろうが、製紙工業及びコーティングが塗布される他の工業応用において他のベルトに応用可能なものである。このような応用は、例えば、移送ベルト及び靴のプレスベルト、通過空気乾燥（ＴＡＤ）製法によってティッシュ又はタオルの商業生産に使用されるベルト／布、及び耐摩耗性又は耐熱性のコーティング又は押し出し材を布の縁部上に配置させる必要がある任意の製紙用又は製紙工程に関係するプロセス布／ベルトを含む。また、エアログリップコーティングについて特に言及されているが、本発明は、当業者に明らかなように、工業応用に広く使用される他のコーティング及び充填材とともに利用されてもよい。

本発明の単繊維の第１の実施形態の断面図である。 本発明の単繊維の製造方法を略述する流れ図である。 本発明の単繊維の第２の実施形態の断面図である。

符号の説明

１ 複合モノフィラメント
２ 低融点ポリエステルコンポーネント
３ ＴＰＵコンポーネント
４ Ｕ状のチャンネル
２０ 単繊維
２１ 空洞
２２ コーティング
２３ 底部
２４ 上部

Claims (15)

1. 抄紙又は不織布の製造に使用される布であって、
   該布は複数の単繊維からなり、該単繊維は布に塗布されるコーティングの固定を与えるために、その長さに沿って延びる閉じた底部及び開いた上部を有する少なくとも１つの空洞からなる少なくとも１つの長手方向の溝を含み、該空洞の底部は、該開いた上部より幅広く、該成形された単繊維から構成されていない布と比較すると、該布からのコーティングの耐剥離性が高く、該コーティングが該空洞を充填することによって、適所に固着された、布。
2. 前記溝が少なくとも２つの空洞を含む、請求項１に記載の布。
3. 前記コーティングが布に形成される前に前記固定単繊維に塗布される、請求項１に記載の布。
4. 前記布が、形成布、圧搾布、乾燥布、ＴＡＤ布、パルプ形成布、スラッジフィルタ、化学ウォッシャ、又は工業用布、又は靴のプレス又は移送ベルトである、請求項１に記載の布。
5. 前記布は、織布、螺旋巻き布、編地、押し出しメッシュ、螺旋リンク、螺旋コイル、及び他の不織布からなる群から選択される、請求項１に記載の布。
6. 前記コーティングがポリウレタンである、請求項１に記載の布。
7. 前記コーティングがエアログリップコーティングである、請求項１に記載の布。
8. 前記コーティングが、前記布縁部の少なくとも１つにのみ塗布され、耐摩耗性及び耐熱性が高い、請求項１に記載の布。
9. 抄紙又は不織布の製造に使用される布に用いられる単繊維であって、
   該単繊維はそれに塗布されるコーティングの機械的固定を与えるために、その長さに沿って延びる閉じた底部及び開いた上部を有する少なくとも１つの空洞からなる少なくとも１つの長手方向の溝を含み、該空洞の底部は、該開いた上部より幅広く、該コーティングが該空洞を充填することによって、適所に固着された、単繊維。
10. 前記溝が少なくとも２つの空洞を含む、請求項９に記載の単繊維。
11. 前記コーティングが、前記空洞を充填し、前記単繊維の表面の上方に配置される、請求項９に記載の単繊維。
12. 前記適所に固着されたコーティングの前記単繊維からの耐剥離性が高い、請求項９に記載の単繊維。
13. 前記コーティングがポリウレタンである、請求項９に記載の単繊維。
14. 前記コーティングがエアログリップコーティングである、請求項９に記載の単繊維。
15. コーティングを抄紙又は不織布の製造に使用される布に機械的に固定する方法であって、
    その長さに沿って延びる閉じた底部及び開いた上部を有する少なくとも１つの空洞からなる１つ以上の長手方向の溝を含み、該空洞の底部は、該開いた上部より幅広く、複数の単繊維から布を形成するステップと、
    該コーティングが該空洞を充填することによって適所に機械的に固着されるように、該布にコーティングを塗布するステップと、
    を含み、該コーティングを適所に固着することで、溝付きの単繊維から構成されない布と比較すると、該布からの耐剥離性が高いものである、方法。

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