JP4488624B2 - 繊維と粉体のウェブ状製品の製造プラント - Google Patents

Description

【０００１】
（技術分野）
この発明は、空気透過性で、略水平に操業される走行エンドレスフォーミングワイヤ上に繊維と粉体のエアー搬送（ air-laid ）ウェブを液体を使用しないで走行時に形成し、フォーミングワイヤの下方に位置せしめられたサクションユニットと、フォーミングワイヤの上方に位置せしめられたフォーミングヘッドと；繊維供給源からフォーミングヘッドに空気流により繊維を供給する少なくとも一本の繊維供給ダクトと；粉体供給源からの粉体を他の空気流によって粉体ディストリビュータを介してフォーミングワイヤ上に供給する少なくとも一本の粉体供給 ダクトを具備するプラントに関する。
【０００２】
高吸収性粉体ＳＡＰのような粉体は液体を吸収するようにされた製品に非常に広く使用されている。かかる製品には例えば生理用ナプキン、紙オムツ及び失禁製品が含まれ、これら全てエアー搬送プロセスを使用して製造されるのが最善である。過去数年間にエアー搬送プロセスの間で直接ＳＡＰを添加することが一般的になった。該方法は、フォーミングプロセスが空気の助けだけを借りて起こるので、すなわちＳＡＰを不用意に活性化させうる液体を使用しないので、特に好適である。
【０００３】
ＳＡＰは繊維（通常０．９−１．３）より高密度で、糖（１００−８００ミクロンの粒径）と同じ粘稠度を有している。これが、フォーミングヘッドに繊維が分散されるとＳＡＰが繊維よりも更に短い時間フォーミングヘッド中に残る原因である。
更に、ＳＡＰは粉体であるので、従来からフォーミングヘッドに粉体を不規則にかつランダムに分散させる空気ジェット流でフォーミングヘッド中に吹き込まれている。
これらの特徴が重なった結果、最終製品中におけるＳＡＰの分布が不均一でかつ不均質になる。
【０００４】
本出願人の欧州特許出願第９４１０３３３６．７−２３１４号は、走行中にフォーミングヘッドの多孔基板を横切って繊維を掃き出す翼列を備えたフォーミングヘッドを記載している。翼列は、フォームワイヤ上に載せられた材料中に繊維が特に均等かつ一様に分布するようにするために、マシン方向に対して僅かにある角度を持って位置せしめられている。
この改良されたフォーミングヘッドによってさえ最終製品中において満足できる程度に均一で均質な分布を達成することは不可能であることが分かった。繊維とＳＡＰの断面の分布は通常は、繊維＋／−３％、ＳＡＰ＋／−７％である。
しかし、ＳＡＰが最適な効果を持たねばならない場合、ＳＡＰは製品に正確にかつ均質に分散させられなければならない。
そうでないと、製品がＳＡＰを最適に同化することができず、液体を吸収する製品の能力が低減することになる。
国際公開９６／０７７９２号から、例えばＳＡＰのような粉体を含有するエアー搬送ウェブを製造する方法とシステムが知られている。該システムは、多孔性フォーミングワイヤとフォーミングワイヤ上に設けられた２つのフォーミングヘッドを具備している。繊維材料はフォーミングヘッド内にワイヤ幅にわたって分散させられる。粉体ディスペンサがフォーミングヘッドから移送されるウェブの全幅にわたって粉体を撒くために使用される。上記フォーミングヘッドの各々は底部のないボックスである。一実施態様では、二つの多孔性ドラムがボックスに配設されている。操業においては、同時にドラムの多孔壁部を通じて繊維が排出されるように回転されるドラムに繊維流が供給される。粉体がフォーミングワイヤ上又はドラム内に直接撒かれるので、重い粉体が軽い繊維よりも早くウェブまで落下するようになり、満足できる均一かつ均質な粉体の混合を達成することができない。
国際公開９６／１０６６３号から、ウェブ形成製品を乾燥製造するプラントとプロセスが知られている。プラントは互いに上下に重ねて配置された３基のフォーミングヘッドを有している。各フォーミングヘッドは、下にあるフォーミングヘッドの天井部を構成する多孔基部を有している一方、下方のフォーミングヘッドの天井部はフォーミングワイヤの上に直接配置されている。操業においては、粉体は上方のフォーミングヘッド中に流入する空気流中にあり、ここからこのフォーミングヘッドの多孔底部を通って中間のフォーミングヘッドまで連続的に通過する。熱結合性繊維が下方のフォーミングヘッド中に流入する第３の空気流中にあり、粉体、セルロース繊維及び熱結合性繊維は、ここからフォーミングワイヤ上までこのフォーミングヘッドの多孔基部を連続的に通過する。このように、粉体は一つの空気流ではフォーミングヘッドに供給され繊維と混合されず、これは他の空気流で同じフォーミングヘッドまで供給される。従って、上述した異なった繊維と粉体の混合では、満足できる均一で均質な構造を持ったウェブは得られない。その上、粉体は従来の方法で上方のフォーミングヘッド中にブローされるので、この工程で既に粉体の不均一な分散を引き起こす。また、フォーミングワイヤの上部に至る前に３つ全ての多孔基部を通過する必要があるので、高濃度の粉体を含有するウェブを製造することはできない。
【０００５】
本発明の目的は、従来よりもＳＡＰのような粉体のより均一でより均質な分散を達成することができる上述した種類のプラントを提供することにある。
本発明の第２の目的は、最終製品中のＳＡＰのような粉体の濃度を従来よりもより容易に高くすることができる上述した種類のプラントを提供することにある。
本発明の第３の目的は、フォーミングヘッド内の指定された場所にＳＡＰのような粉体を容易に配することができる上述した種類のプラントを提供することにある。
本発明による新規で特徴的な点は、多孔基板がフォーミングワイヤと粉体ディストリビュータの間に位置せしめられ、粉体ディストリビュータが、粉体ダクト内の粉体を含有する主空気流を、それぞれが上記多孔基板上のフォーミングヘッド中に吹き込まれるかフォーミングヘッドに直接供給される複数の細かな空気流に分けるように配設されたことにある。これは、フォーミングヘッド内又はその予め指定された領域中に粉体が一様かつ均一に分散されることを確実にする。
【０００６】
簡単で効果的な実施態様では、粉体ディストリビュータは、基部、粉体供給ダクトに接続された粉体流入ダクト、及びフォーミングヘッドに連通する複数の粉体流出ダクトを備えたパイプ状のハウジングとして構成することができる。
粉体を含む空気流は繊維供給ダクトからパイプ状のハウジング中に流入する。基部に達すると、空気流は複数のより細かな流れに分けられ、その各々が別個の粉体流出ダクトを通過して流れる。
基部の内側が流れ形成体を形成する場合は空気流の分布はより均一でより一様である。同時に、パイプ状のハウジングと粉体流出口の間の遷移部分における流れ抵抗が低減される。
調節可能な通気口が粉体流出口の内部に設けられるか、粉体流出口に接続され た場合、フォーミングヘッドの所望の領域に粉体を向けることが可能になる。
【０００７】
可能な一実施態様では、粉体ディストリビュータはフォーミングヘッドの外側に配設され、粉体流出ダクトはそれぞれその別個の空気流入口を経由して粉体ディストリビュータに接続されており、その空気流入口は、流出粉体が繊維空気流によって乱されることが最も少なくなるフォーミングヘッドの繊維流入領域の直ぐ下で終端することが望ましい。
こうした場合、粉体ディストリビュータは、主として、垂直方向は、空気流が粉体を上方に向かわせる、すなわち重力に抗して移送するように最も上の基部に位置せしめられている。
【０００８】
第２の可能な実施態様では、粉体ディストリビュータは、空気流が重力と同じ方向に作用するようにフォーミングヘッドに基部を下方に向けて配置することができる。この構成では、粉体供給路のレイアウトが特に簡単で、粉体流出口がフォーミングヘッドに直接にあるいは短い排気ダクトを通して粉体を移送することができる。
粉体はまた多孔基板の予め指定された領域に粉体を徐々に投じる供給ローラを備えた粉体ドージング（投入）装置によりフォーミングヘッドに直線状に直接分散させることができる。
フォーミングヘッドが回転翼列により作動するタイプのものである場合、これらの翼部の直ぐ上で粉体の投入がなされることが好適となる。
フォーミングヘッドが、回転ドラムの多孔壁を経由して繊維が分散される種類のものである場合、ドラムに加えられる繊維と粉体が効率的に混合されるようにこれらのドラムに近い領域かドラムの内部において粉体の投入がなされるのが好ましい。
【０００９】
本発明を以下に説明する。可能な実施態様の例は図面を参照して説明する。
以下、プラントは繊維と高吸収性粉体ＳＡＰのウェブを形成するために使用され、フォーミングヘッドは、走行時に、回転翼によりフォーミングヘッドの多孔基板に沿って繊維とＳＡＰを分散させる種類のものであると仮定する。
図１は、参照番号１が付された従来のプラントを示す。このプラント１の主要構成部分は、操業時にローラ３上を走行するエンドレスの空気透過性フォーミングワイヤ２；（フォーミングワイヤの上方部分４の下部に設けられた）サクションボックス５とサクションパイプ７を経由してサクションボックスに負圧を生じさせる隣接する真空ポンプ６；多孔基板９を備えた（フォーミングワイヤの上に設けられた）フォーミングヘッド８；繊維供給ダクト１１によりフォーミングヘッドに接続された繊維供給源１０；及び粉体供給ダクト１３によりフォーミングヘッドに接続されたＳＡＰ供給源１２である。
【００１０】
繊維供給源１０は繊維のストックパイル１５から原料を受け入れる通常のデファイブレータ１４を具備している。ベンチレータ１６が空気流中の離解繊維を繊維供給路１１を経由してフォーミングヘッド８に送る。この工程の間に空気がデファイブレータから吸引され、空気パイプ１７を経由して置換空気と置換される。
ＳＡＰ供給源１２はサイロ１８を含み、その中のＳＡＰは、プラントが操業されると、所望の重量のＳＡＰが計量セル２０によって連続的に計量されるコンベヤ１９に移送される。ＳＡＰは粉体供給ダクト１３に回転スルース２１を介して輸送され、粉体供給ダクトを通過してフォーミングヘッド８までベンチレータ２２によりブロー移送される。
【００１１】
プラントが操業されているとき、フォーミングヘッドに同時に吹き込まれる繊維とＳＡＰは重力とサクションボックス５のサクションの両方の作用によりフォーミングヘッドの基部９に向かって下方に移送され、ついで図示した場合にはフォーミングヘッドの多孔基板９上に落下材料が流れるようにする７列の回転翼２３を通過する。材料は多孔基板の上にわたって均一に分布せしめられ、同時にフォーミングヘッド８とサクションボックス５の差圧により基部の開口を通過して徐々に吸引される一方、新しい材料が繊維供給ダクト１１と粉体供給ダクト１３を経由してフォーミングヘッド内に同じ速度で供給される。
そして、殆どの吸引された材料がフォーミングワイヤ２の上側４に、典型的には、繊維及びＳＡＰより小さいサイズのメッシュの網の形態でウェブ２４を形成する。フォーミングワイヤ４の上方部分は矢印で示された方向に走行し、このようにして形成されたウェブ２４をプロセスの後の段階（図示せず）に輸送する。
【００１２】
ＳＡＰはフォーミングヘッドに入るジェット流に近いものに吹き込まれるので、非常に不規則な分布となる。更に、ＳＡＰの密度は繊維の密度よりも有意に大きいので、ＳＡＰは底部まで比較的速やかに落下する。また、密度の差異のため、翼部が繊維とＳＡＰを基部にわたって等しく分散させず、ＳＡＰが繊維よりも多孔基板の開口を容易に通過するようになる。これらの条件下では、ウェブ２４中のＳＡＰは不均一で不均質であり、よって最終製品の品質は最適ではない。
製造中に、夾雑物（nits）、すなわち離解材料中のノットが、フォーミングヘッド８への輸送中又はそこで生じるプロセス中に、デファイブレータ１４での不完全な離解の結果として形成される。
【００１３】
これらの夾雑物は最終製品の品質を低下させるので、ベンチレータ２５によりフォーミングヘッドから取り出されるが、このベンチレータは、デファイブレータ１４にフォーミングヘッド８の後端（マシンの方向に対して）を接続する夾雑物リターンダクト２６に挿入されている。
本発明に係るこのプラントでの繊維の分散は夾雑物の取り出しのないプラントにおいても同程度に効率的であることに留意されるべきである。
【００１４】
図２は本発明に係るプラント２７の第１の実施態様を示している。プラントは図１に示した従来のプラントと主として同じであり、よって同一の部分には同じ参照番号を付与する。
しかしながら、この場合、粉体供給ダクト１３には、概略的に示されているに過ぎない粉体ディストリビュータ２８が挿入されている。粉体ディストリビュータ内では、その粉体を内部に含む主空気流は、それぞれの流入ダクト２９を通過してフォーミングヘッド内に吹き込まれる多くの細かな空気流に分かれる。
【００１５】
図２は粉体流入ダクトを一本だけ示している。しかし、通常は幾本かの流入ダクトがあり、それぞれがフォーミングヘッドのそれ自身の指定された所望の領域に向けられている。
この目的のために、図２及び図３に示されるように、フォーミングヘッドには複数のブッシング３０が設けられ、その各々中に粉体流入ダクトが挿入されている。図３では流入ダクト２９はブッシングを通して下方に挿入されている（二重環で印したもの）。残りのブッシングはカバー（図示せず）によって閉止されている。
【００１６】
図２において、繊維供給ダクト１１からの空気がフォーミングヘッド中に吹き込む乱流領域下で粉体流入ダクト２９が空になる。ＳＡＰを含む微細な空気流がダクト２９から比較的静かな空気の中に流入する。これにより、微細な空気流をフォーミングヘッド内の戦略的に正しい場所に正確に向けることができる。
図４ａ、ｂ、ｃ及びｄは流入ダクトの口部に対する可能な形状の例を示している。
図４ａでは、粉体流入ダクト２９はＳＡＰを含有する微細な空気流をフォーミングヘッドに水平か対角線状に送る下方曲部３１を有している。この構造は、流出する空気が壁部から離れる方向に流れてフォーミングヘッド中のＳＡＰの不均一な分布を回避するので、フォーミングヘッド内の壁に近接して流入ダクトが配置されている場合に有利である。同時に注入の方向を操業中に調節することができる。
【００１７】
図４ｂでは空気流は角度がついた邪魔板３２により二つに分けられる。流入ダクトが回転翼２３の列の直接上に配置されている場合、ＳＡＰは材料中に直接吹き込み、関連した翼列の両側の多孔基板９の上を流れる。
図４ｃに示す口部は２列の翼間に真っ直ぐに下方にＳＡＰを吹き込むのに適している。
図４ｄは、この特別な場合では、基部上を流れる材料に特定の量のＳＡＰが添加されることになる多孔基板の領域に集中ジェット流として微細な空気流を導くための対角状の邪魔板３３を備えている口部形状を示している。空気ジェット流の方向はマシンの操業中に調節することができる。すなわち、ジェット流は他の領域に向けることができる。
【００１８】
流入ダクトの幾本か又は全てには各流入ダクトを通る体積流量を調節するためのバルブが設けられている。該バルブは通常は電磁的にあるいは油圧又は空気圧シリンダによって作動されるダンパーである。該バルブにより、操業中においてフォーミングヘッドへの粉体搬送エアーのパターンを精確に制御し、一定に調節することができる。
上述したように、従来にあってはＳＡＰは制御されないで不均一にフォーミングヘッドに吹き込まれ、これは製品中のＳＡＰの分布が程度の差はあれランダムで不均一であり、よって製品の品質が低下することを意味する。本発明に係る上述の粉体分散プラントを用いて、流入する流れを制御し、製品において必要とされる場所に正確にＳＡＰを位置させることができ、製品の特性と原材料の組成を最適化することができる。製品は精確で均一なＳＡＰ分布を持つ最適な高品質を達成し、製品はより一様に機能し、ＳＡＰの消費が最適化される。
【００１９】
任意の好適な技術を用いて、繊維供給ダクト１１中の主空気流を細かな空気流に分けることができ、その空気流がついで空気流入ダクト２９を経由してフォーミングヘッド中に制御されて吹き込まれる（上述のとおり）。
しかし、図５は粉体ディストリビュータ３４の好適な実施態様を示す側方断面図である。この粉体ディストリビュータはフード３６を備えたパイプ３５の形態をとり、パイプの回りに強固に嵌合されたスカート部３７とパイプの端部を閉止する基部３８を有する。パイプの内部は流れ形成体３９として設計されている。複数の粉体流出口４０が粉体ディストリビュータの周部から外方に延びている。各粉体流出口４０は、基部の流れ形成体３９に近いフードのケーシングを対角状に通過して流入する連結片４１と孔部４２を具備する。
【００２０】
パイプ３５の開口端４３は繊維供給ダクト１１（図示せず）に接続され流出口連結片４０の各々はそれ自身の流入ダクト２９（図示せず）を経由してフォーミングヘッドに接続されている。
操業中は、繊維供給ダクト１１からの主空気流が粉体ディストリビュータパイプ３５内に流れ込む。基部３９に当たると、主空気流は複数の同一の微細な空気流に分けられ、それぞれが別個の粉体排出口４０に流れ出て、そこからそれ自身の流入ダクトを経由してフォーミングヘッドの指定された領域に流れ込む。
【００２１】
パイプ３５の内部表面は４４のように不均一である。不均一な表面により、等しい特定の量のＳＡＰが粉体流出口及び流入ダクトの細かな空気流に含まれるように空気流中にＳＡＰを均一かつ均質に懸濁させ、乱流を主空気流に生じさせる。
主に、粉体ディストリビュータのパイプの軸線は、重力が様々な粉体流出口の間の粉体の分布に対して影響を与えないように、垂直である。更に、粉体ディストリビュータの基部はフォーミングヘッドの外部か内部の何れかに位置せしめられ、その基部を上方に向けても下方に向けてもよい。
【００２２】
殆どの部分において、図６に示されたプラントは図２に示されたプラントに対応しており、同一な部品には同じ参照番号が付与されている。図６はその基部を下方に向けてフォーミングヘッド８内に位置せしめられた図５に示した種類の２基の粉体ディストリビュータ３４の概略図を示す。フォーミングヘッド内に粉体ディストリビュータを収容することはフォーミングヘッド内の空間の最適な利用を意味し、繊維供給ダクト１１への接続が簡単で効率的である。他の利点は、短い流入ダクトを取り付けることができる粉体流出口を通って粉体がフォーミングヘッドに直接供給されることである。
【００２３】
図７に示したプラントもまたその大部分が図２に示されたプラントに対応しており、同一の部品には同じ参照番号が付与されている。図７は、フォーミングヘッド４６の開放部分の上に、この場合は（マシンの方向に対して）後方端に位置する２列の回転翼２３の間の空間に近接して取り付けられた既存のＳＡＰドージング装置４５の形態の粉体ディストリビュータを示している。回転供給ローラは、種蒔き機のように作動するが、マシンの方向に直角に走る線に沿ってＳＡＰを分散させる。
この概念により、非常に高い精度のＳＡＰの分散が可能になる。また、磨滅を生じるデファイブレータに移送されるＳＡＰの量を低減できる。
【００２４】
ＳＡＰドージング装置は縦方向か対角線状に、また開放部分ではなくフォーミングハウジングの密封セクションに設けることもできる。
本発明は、ＳＡＰ投入装置４５をフォーミングハウジングの何れの場所にも取り付けることができることを保証する。図７において、ＳＡＰ投入装置は、回転翼によって多孔基板の上に繊維とＳＡＰを分散させるタイプのフォーミングヘッドに取り付けられており、ＳＡＰドージング装置は好適には繊維が分散される領域に近接した領域に設けることができる。
【００２５】
図７に示したプラントでは、フォーミングヘッドの後に、フォーミングヘッド４６の直ぐ下の領域においてフォーミングワイヤ上に既に形成されたウェブの上部にＳＡＰの層を投入するために第２のＳＡＰ投入装置が設けられている。第２のフォーミングヘッドがＳＡＰ層の上に更なるウェブを形成するように設けられている場合、得られる製品は中央の層に余分な濃度のＳＡＰを有しており、これは多くの目的に対して好適である。
繊維が回転ドラムの多孔基板を通して分散させられる幾つかのエアー搬送フォーミングヘッド（図示せず）がある。この場合は、ドラムに非常に近い領域又はその内部にＳＡＰドージング装置を設けると、ＳＡＰをドラムにおいて繊維と混合することが可能になる。
【００２６】
上において、本発明を、製品中に分散させられる物質がＳＡＰであると仮定して説明した。しかし、本発明の所定のプラントを、ウェブ形成繊維製品に均一かつ均質に任意の他の種類の粉体又は粒状材料を分散させるために使用することができることは言うまでもない。
更に、上述したもの以外の種類のフォーミングヘッドの使用もまた本発明の範囲内にあることに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 繊維と粉体のエアー搬送ウェブを形成するフォーミングヘッドを持つ従来のプラントの概略図である。
【図２】 繊維と粉体のエアー搬送ウェブを形成するフォーミングヘッドを持つ本発明に係るプラントの第１の実施態様の概略図である。
【図３】 上から見た図２のフォーミングヘッドを示す。
【図４】 図４ａ、ｂ、ｃ、ｄは図２のプラント用の流入ダクトに対する４種の異なった構造の側面図である。
【図５】 図２に示されたプラントの粉体ディストリビュータの側方断面図である。
【図６】 繊維と粉体のエアー搬送ウェブを形成するフォーミングヘッドを有する本発明に係るプラントの第２の実施態様の概略図である。
【図７】 繊維と粉体のエアー搬送ウェブを形成するフォーミングヘッドを有する本発明に係るプラントの第３の実施態様の概略図である。

Claims (8)

1. 空気透過性で、略水平に操業される走行エンドレスフォーミングワイヤ（２）上に繊維（２４）と粉体のエアー搬送ウェブを液体を使用しないで走行時に形成し、フォーミングワイヤ（２）の下方に位置せしめられたサクションユニット（５）と、フォーミングワイヤ（２）の上方に位置せしめられたフォーミングヘッド（８）と；繊維供給源（１０）からフォーミングヘッドに空気流により繊維を供給する少なくとも一本の繊維供給ダクト（１１）と；粉体供給源（１２）からの粉体を他の空気流によって粉体ディストリビュータを介してフォーミングワイヤ上に供給する少なくとも一本の粉体供給ダクト（１３）を具備するプラント（１）において、多孔基板（９）がフォーミングワイヤと粉体ディストリビュータ（２８；３４）の間に位置せしめられ、粉体ディストリビュータが、粉体ダクト（１３）内の粉体を含有する主空気流を、上記多孔基板上のフォーミングヘッド中にそれぞれが吹き込まれるか該フォーミングヘッド内においてそれぞれが形成される複数の細かな空気流に分けるように配設されたことを特徴とするプラント。
2. 粉体ディストリビュータ（３４）が、粉体供給ダクト（１３）に接続された粉体流入ダクト（４３）とフォーミングヘッド（８）に連通する複数の粉体流出口（４１，４２）を備えたフード状のハウジングからなることを特徴とする請求項１に記載のプラント。
3. ハウジングが、基部（３８）の粉体流出口（４１，４２）に近接して終端するパイプ（３５）からなり、粉体流出口（４１，４２）がパイプ（３５）の周部から外方に向けて延び、基部（３８）の内側が、パイプ（３５）を通して粉体流出口（４１，４２）中へ空気流を向ける流れ形成体（３９）を形成していることを特徴とする請求項２に記載のプラント。
4. 粉体流出口（４１，４２）の少なくとも一つに調節可能なバルブが設けられていることを特徴とする請求項２又は３に記載のプラント。
5. 粉体ディストリビュータ（２８）がフォーミングヘッド（８）の外側に設けられ、各粉体流出口（４１，４２）が別個の流入ダクト（２９）によってフォーミングヘッドに接続されていることを特徴とする請求項２、３又は４に記載のプラント。
6. 別個の流入ダクト（２９）の少なくとも幾本かがフォーミングヘッド（８）の繊維流入領域の下で終端することを特徴とする請求項５に記載のプラント。
7. 少なくとも粉体ディストリビュータ（３４）の粉体流出口がフォーミングヘッド（８）内に位置せしめられていることを特徴とする請求項２ないし６の何れか１項に記載のプラント。
8. 粉体ディストリビュータ（３４）が、その基部（３８）を下方に向けて略鉛直に配され、粉体流出口（４１，４２）の少なくとも一つがフォーミングヘッド（８）内に設けられていることを特徴とする請求項２ないし７の何れか１項に記載のプラント。

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