JP4500046B2 - 材料をウェブに塗布する方法および装置 - Google Patents

Description

発明の詳細な説明

技術分野
本発明は、追加材料の所定のパターンをベースウェブに、好ましくはストライプの形態で、塗布する方法および装置に関し、より詳細には追加材料の縞模様領域を有するシガレットペーパーの生産方法および装置に関する。

背景技術
追加材料のパターンで、ペーパーウェブを印刷またはコーティングする技術が開発されている。これらの従来の技術には、グラビアプレス、ブレードコーティング、ローラーコーティング、シルクスクリーンおよびステンシルが含まれる。

Ｂｏｇａｒｄｙに対する米国特許第４９６８５３４号は、インク等の塗布中に連続ステンシルがペーパーウェブと緊密に接触するステンシル装置について記載する。この装置は、インクの塗布に先立って、ステンシルを通じて空気を吸引する処置を含む。機械的処置としては、パターンを変更するために、ステンシルを変更しなければならない。加えて、このような装置は製紙機械のウェットエンドでは機能不可能である。

これに関連した、同一出願人による米国特許第５５３４１１４号では、長く延びた「キャビティブロック」またはチャンバと、下部横移動がチャンバの底部に沿って行われる有孔エンドレスベルトとを含む移動オリフィスアプリケータの実施形態が開示されている。チャンバはウェブ形成装置（フォードリニアワイヤー等）を横切って斜めに位置付けられる。動作中は、エンドレスベルトがチャンバの底部を通って一巡する間、材料の複数のストリームがチャンバの下から発生して、チャンバの下を通過するウェブに当たるように、追加材料のスラリーが連続してチャンバに供給される。その結果、追加材料の帯がウェブに繰り返し塗布される。その帯の方向、幅、厚さおよび間隔はすべて、移動するウェブに対するエンドレスベルトの相対速度および方向により決定される。

好ましくは追加材料のパターンはウェブの全スパンに亘って、一貫した生産品になるように、可能な限り均一に塗布される。同一出願人による米国特許第５９９７６９１号では、ｌ０〜２０フィート以上の幅を有するフォードリニア機械と共に使用できるスラリーアプリケータが開示されている。

シガレット製紙技術では、従来から、フォードリニア製紙機械上でシート状のペーパーを１２００〜１４００フィート／分の速度で運搬する。それに対して、包装紙および筆記用紙等のシートペーパーを生成する際に、機械は約２５００フィート／分の速度で運転される。特定用紙はより低速で運転される。縞模様のペーパーの特徴および製紙技術を含む開示が本明細書に援用される、同一出願人所有の米国特許第５４１７２２８号、第５４７４０９５号および第５５３４１１４号（同一出願人所有の欧州特許公開第４８６２１３ Ａ１号、第５３２１９３ Ａ１号および第５５９４５３ Ａ１号も参照）に記載されるもの等、縞模様のペーパーは４００〜６００フィート／分の速度で生産される。実際には、追加スラリー材料の５〜６ｍｍ幅の帯を有する縞模様シガレットペーパーは、ベルトが３／３２インチ径の丸い孔を有する移動オリフィス装置を使用して、約５００フィート／分の速度でフォードリニア機械上で生産される。ペーパーシートの速度が増加すると、帯を生成するのに使用される材料の高速かつより高い原料フローのために、帯幅が増加することがわかった。また、帯幅を減らす目的で原料フローを低減させると、結果的には縞模様領域の追加重量が少なくなることもわかった。生産高を増加させるためには、高生産速度で所望の帯幅と追加重量を達成する移動オリフィスアプリケータを提供することが望ましいであろう。

本発明の目的
従って、本発明の目的は、高速で進むシート上に移動オリフィスアプリケータからスラリーを塗布する際、均一性を提供することにある。

本発明の他の目的は、所定の公差レベル内の帯幅および追加重量で、スラリー材料の帯をシートに塗布することにある。

発明の開示
これらおよび他の目的は本発明で達成され、本発明の態様は追加材料の縞模様領域を有するウェブ、より詳細には、ペーパー上に追加される追加セルロース系材料のストライプを有するシガレットペーパーの生産方法および装置を含む。好適な方法は、第１のスラリーを確立する工程と、第１の経路に沿ってベースウェブシートを移動しつつ第１のスラリーをシート形状に敷くことによりベースウェブを生成する工程を含む。方法は、第２のスラリーを生成する工程と、ベースウェブの上にストライプを確立するように第２のスラリーを繰り返し排出する工程とをさらに含む。最後の工程それ自身は、第１の経路を横切った第２のスラリーのリザーバを確立する工程と、エンドレス経路に沿ってスロットオリフィスを有するベルトを移動させる工程であって、そのエンドレス経路は、オリフィスがリザーバと連通する、リザーバに沿ったエンドレス経路部分を含む工程と、敷かれた第１のスラリー上にリザーバからオリフィスを通って第２のスラリーを排出する工程と、を含む。

本発明の上記および他の目的ならびに利点は、添付の図面と共に見て、下記の詳細な記述の考察で明らかになるであろうが、全体を通して同じ参照文字は同じ部分を示す。
図面の簡単な記述
図１Ａは、本発明の好適な実施形態により構成される製紙機械の斜視図である。
図１Ｂは、本発明の方法論および装置により構成されるペーパーの斜視図である。
図１Ｃは、図１Ｂのペーパーで構成されるシガレットの斜視図である。
図２は、本発明の好適な実施形態により構成される移動オリフィスアプリケータの側面図である。
図３Ａは、図２のアプリケータの分離斜視図である。
図３Ｂは、図３Ａの二方向の矢印Ｂ−Ｂ方向から見たアプリケータのトラッキング制御システムの平面図である。
図４は、図２の線ＩＶ−ＩＶに沿ったチャンバボックスの断面図である。
図５は、図２で示したアプリケータのエンドレスベルトの詳細な斜視図である。
図６は、図２のアプリケータのチャンバボックスの他の実施形態の詳細な部分断面図である。
図７Ａ、図７Ｂおよび図７Ｃは、典型的なスロット付きベルト配置の詳細を示し、図７Ａは、複数のスロット孔を有するベルトの平面図を示し、図７Ｂは個々のスロット孔の平面図を示し、図７Ｃは図７Ｃで示すスロット孔の側断面図を示す。

好適な実施形態の詳細な説明
図１Ａを参照すると、本発明の好適な実施形態は、シガレットペーパー製造機械２を含み、このシガレットペーパー製造機械２は、好ましくはフォードリニアワイヤー６の一方の端に作用可能に位置付けられるヘッドボックス４と、ヘッドボックス４と連通するランタンク８等の供給原料スラリーの供給源と、デイタンク１２等の他のスラリー供給源と作用可能に連通する移動オリフィスアプリケータ１０とを含む。

ヘッドボックス４は、フォードリニアワイヤー６上にセルロース系パルプを敷くのに典型的に製紙業界で使用されるものでよい。通常は、ヘッドボックス４は複数の導管１４を通じてランタンク８に連通されている。好ましくは、ランタンク８からの供給原料は、シガレットペーパー製造業界では一般的に使用される精製麻または木材パルプ等の精製セルロース系パルプである。

フォードリニアワイヤー６は、図１Ａのほぼ矢印１６の方向の経路に沿ってヘッドボックス４から敷かれたスラリーパルプを運ぶ。フォードリニアワイヤー６上では、重力の影響で、およびある場所では、シガレットペーパー製造技術においてすでに確立され実施されているようにフォードリニアワイヤー６に沿った種々の位置において真空ボックス１８の助けを借りて、水がワイヤー６を通りパルプから排水される。フォードリニアワイヤー６に沿ったある地点では、十分な水がベースウェブパルプから除去され、スラリーの風合いが光沢のある、湿った外観の風合いから仕上がったベースウェブにより近い表面外観（但し、塗れた状態である）へと変換する、一般的に乾燥ライン２０と呼ばれるものを確立する。乾燥ライン２０およびその周辺では、パルプ材料の含水率はおよそ８５から９０％であり、これは稼動状態等により変化しうる。

乾燥ライン２０の下流で、ベースウェブ２２はクーチロール２４でフォードリニアワイヤー６から分離する。そこから、フォードリニアワイヤー６はそのエンドレス経路の帰路を続ける。クーチロール２４を超えて、ベースウェブ２２は、さらにベースウェブ２２を乾燥およびプレスして、表面調整を行って所望の最終含水率および風合いにする製紙システムの残りを進む。このような乾燥装置は製紙技術では周知であり、乾燥フェルト２６などを含み得る。

図１Ａおよび図２の両図を参照すると、移動オリフィスアプリケータ１０は、フォードリニアワイヤー６の経路を斜めに横切る関係で、追加スラリーのリザーバを確立するための長く延びたチャンバボックス３０を含むことが好ましい。移動オリフィスアプリケータはまた、エンドレス有孔スチールベルト３２を含み、ベルト３２の進路は駆動輪３４、移動オリフィスアプリケータ１０の最高点にある案内輪３６およびチャンバボックス３０の駆動輪３４とは反対の端にある従輪３８の回りを導かれる。エンドレスベルト３２はチャンバボックス３０の底部を通って導かれ、その後、チャンバボックス３０を出て、クリーニングボックス４２を通り、駆動輪３４に向かって移動し、残り迂回路に沿って進み続ける。

ベルト３２の各スロットオリフィス４４（図５）はチャンバボックス３０の底部を通過しながら、オリフィス４４はチャンバボックス３０において確立されたスラリーのリザーバと連通される。かかる際に、スラリーのストリーム４０は、オリフィス４４がチャンバボックス３０の長さを横断する間、オリフィス４４から排出される。排出ストリーム４０は、移動中のオリフィス４４の下を通るベースウェブ２２の上に当たり、ベースウェブ２２上に追加（ａｄｄｉｔｉｏｎａｌ（ａｄｄ−ｏｎ））材料のストライプを生成する。ベルト３２の動作速度はレイアウトにより異なり得るが、好適な実施形態では、フォードリニアワイヤーがおよそ分速８００フィート以上（例えば、１０００から３０００フィート／分）で移動し、チャンバボックス３０がベースウェブ２２の移動方向に対してある角度に方向付けられている場合は、ベルトは分速１５００フィート以上で駆動される。ベルト３２に沿ったオリフィス４４の間隔およびベルト３２の動作速度は、複数のストリーム４０および４０’が移動オリフィス塗布の動作中にチャンバボックス３０の下から同時に放出するように、選択される。ベースウェブ２２の経路１６に対する移動オリフィスアプリケータの斜めの方向付けおよびフォードリニアワイヤー６およびエンドレスベルト３２の相対速度のために、追加材料の各ストリーム４０は、ベースウェブ２２上に追加材料のストライプを生成することとなる。ベルトの速度およびアプリケータ１０の角度を調整することにより、移動オリフィスアプリケータ１０は、ベースウェブ２２の長手方向の縁に対して法線方向に方向付けられた、追加材料のストライプを繰り返し生成することができる。必要に応じて、角度および／または相対速度を変えて、ベースウェブ２２の縁に対して斜めの角を成すストライプを生産し得る。

特定オリフィス４４は、チャンバボックス３０から出た後、クリーニングステーション４２で、ベルト３２のオリフィス４４の周りの隣接部分を浄化して、混入した追加スラリーを取り除き、その後オリフィスはエンドレスベルト３２の巡行に沿って進行して、再びチャンバボックス３０に入り、ベースウェブ２２上にストライプの塗布を繰り返す。

特に図１Ａを参照すると、移動オリフィスアプリケータは、ベースウェブ２２がベースウェブスラリーの局所質量全体に亘って追加材料が薄く分散しすぎることなく、追加材料を受けることができるような状態にある、乾燥ライン２０の下流位置で、フォードリニアワイヤー６を斜めに横切って位置することが好ましい。その位置では、ベースウェブ２２は、追加スラリーがベースウェブ２２に追加材料を結合させ、一体化させるのに十分な程度に浸透する（水素結合を確立する）ように、十分な含水率（およそ８５〜９０％）を保持する。

好ましくは、真空ボックス１９は、フォードリニアワイヤー６に局部的な支持を提供し、追加スラリーのベースウェブ２０への結合・一体化を促進するように、移動オリフィスアプリケータ１０のチャンバボックス３０の下に同延に位置付けられる。真空ボックス１９は、製紙業界において一般的に使用される設計（真空ボックス１８の設計等）に従って構成される。真空ボックス１９は相対的に中度の真空レベルで、好ましくはおよそ６０インチ以下の水で運転される。任意に、さらなる真空ボックス１８’が移動オリフィスアプリケータ１０の下流に位置付けられ、追加スラリーが原因となり得るさらなる量の水を除去し得る。追加材料からの水の除去の多くは、およそ２２〜２５インチの水銀の真空が加えられるクーチロール２４で発生することがわかっている。

移動オリフィスアプリケータ１０は、好ましくは縦材４８および４８’を含むフレームワークによりフォードリニアワイヤー６の上の所定の位置で支持され、縦材４８および４８’は止め具を含み、移動オリフィスアプリケータ１０がフォードリニアワイヤー６より上の所望の位置に対して一貫して低くなるように、好ましくはチャンバボックス３０の底部が、フォードリニアワイヤー６上のベースウェブ２２のおよそ１〜２インチ、好ましくは１．５インチ未満上になるようにする。

好ましくは、チャンバボックス３０は、チャンバボックス３０の対向する端部５０および５０’がベースウェブ２２の縁を超えて延びるような長さである。チャンバボックス３０が過剰に延びることにより、ベースウェブ２２を横切ってストリーム４０が追加材料を堆積する間、確実に、チャンバボックス３０の端部で生じて存在するいかなる流体の切れ目も排出ストリーム４０に影響を与えることのないようにする。かかる配置により、チャンバボックス３０の端から放出する逸脱したいかなる噴霧も、クーチロール２４で、またはその周辺で切り取られたベースウェブ２２の縁部分上に発生することとなる。

移動オリフィスアプリケータ１０用の支持フレームワークの縦材４８および４８’のいずれかまたは両方は他方の回りに旋回し、フォードリニアワイヤー６に対するアプリケータ１０の角形成を調整し得る。但し、支持フレームワークの縦材４８および４８’は特定の位置に固定可能であり、エンドレスベルト３２の速度は製紙機械２の稼動状態の変化に応答して調整可能である。

チャンバボックス３０は、チャンバボックス３０に沿って離間した位置でデイタンク１２から追加スラリーを受け取る。チャンバボックス３０の長さに沿ったベルト２２のポンプ作用および他のフロー障害が局部的および連続的に補正され、チャンバボックス３０全体に亘って圧力の所望の均一性を得るように、フロー流通システム６０、圧力監視システム６２およびプログラム可能論理制御器６４の相互作用により、チャンバボックス３０の長さに沿って均一な圧力が維持可能である。主循環パルプ１５は、デイタンク１２からフロー流通システム６０へスラリーを供給する。制御器がどのように起動して、チャンバボックス３０に沿って均一な圧力を維持するかに関する詳細は、本明細書でその開示が援用される同一出願人による米国特許第５９９７６９１号で見出すことができる。

図２および図３Ａを参照すると、駆動輪３４は、駆動ベルトにより駆動輪３４に作用可能に接続される可変速度モーター５２により駆動される。好ましくは、モーター５２は移動オリフィスアプリケータのフレームワークにより支持され、モーター５２と駆動ベルトは共に筺体５３内に収納され、駆動輪３４の駆動システムに入ってくる、そうでなければ駆動システムから吹き飛ばされ得るいかなる異物（スラリーの屑等）も捕らえる。好ましくは、モーターはＤｙｎａｐａ Ｔａｃｈ ９１モジュラーエンコーダを有するＡｌｌｅｎ−Ｂｒａｄｌｅｙ １３２９Ｃ−Ｂ００７ＮＶ１８５０−Ｂ３−Ｃ２−Ｅ２モデル、７．５ｈｐである。もちろん、関連技術における当業者には既知である他のタイプ及びモデルのモーターも本用途に適するであろう。

駆動輪３４は、ベルト３２がチャンバボックス３０を通って引っ張られるように、ベルト３２の進路に沿ってチャンバボックス３０の上流に位置付けられることが有利である。長く延びたチャンバボックス３０の長さ全体に亘って、ベルト３２が密接に装着されることにより、大幅な進路安定性が得られる。但し、案内輪３６に隣接する位置での赤外線近接センサー５４の設置により、進路巡行中のベルト３２のトラッキングの正確な制御を行うことができる。赤外線近接センサー５４は、エミッタ５６およびセンサー５８を含むことができ、エミッタ５６およびセンサー５８はベルト３２の縁の一方に対して相互に位置合わせされており、ベルトが意図されたコースから側方に逸れた場合、エミッタビームへの縁の干渉の相対的増加または低減により、センサーからの信号は影響を受ける。センサー５８と通信する制御器５９を使用して、センサー５８からの信号の変化を解釈して、エミッタ５６のビームに対して適切な所定位置にベルト３２の縁を戻すように、垂直軸回りの案内輪３６の振れを調整することができる。

近接センサー５４に適した装置には、オクラホマ州、オクラホマ市のＦｉｆｅ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能なＳＥ−１１モデルセンサーが含まれる。

また図３Ｂを参照すると、案内輪３６は、水平配置された機軸３６ａ回りに回転し、機軸３６ａ自身は、空気アクチュエータ６１の制御作動によって枢結部５７で垂直軸回りに旋回する。アクチュエータ６１は、機軸３６ａの自由端部３６ｂに作用可能に接続され、制御器５９から受け取る信号に応答する。好ましくは、枢結部５７およびアクチュエータ６１は共に、アプリケータ１０の動作中はアプリケータ１０の全体フレームワークに対して固定される。継手５４ａは、センサー５４と機軸３６ａの自由端部３６ｂとの間に設けられ、案内輪３６の振れが調整されると、センサー５４は回転する。継手５４ａによって、案内輪３６が調整を受けると、センサー５４は確実にベルト３２の縁に最も近接した状態を保つ。

好ましくは、アクチュエータ６１および枢結部５７は固定された縦ガイド３９ｂおよび３９ｃに沿って垂直方向に変位可能なプレート３９ａ上に取り付けられる。好ましくは、解除可能な垂直付勢がプレート３９ａに加わり、案内輪３６をその作用点に押し付け、エンドレスベルト３２の張力を与える。

駆動輪３４から案内輪３６の上を通り、従輪３８に戻るまでのエンドレスベルト３２の帰路に沿って、ベルト３２は、外筐体６８および６８’、ならびにトラッキングシステム５５の赤外線近接センサー５４および制御器５９も囲む中央筐体７０を含む複数の筐体に囲まれている。筐体６８および６８’ならびに筐体７０は、ベルト３２がその巡行の戻り部分を横断する間、ベースウェブ２２の上に放出されたスラリーが飛び散るのを防止する。

特に図２を参照すると、筐体６８、６８’および７０およびアプリケータ１０の他の種々の構成要素（輪３４、３６および３８；チャンバボックス３０；クリーニングボックス４２；およびモーター５２等）は、平面フレーム部材７２により、および／または平面フレーム部材７２から支持される。平面フレーム部材７２そのものは、保持点７３および７３’で交差部材（Ｉ形梁、箱形梁等）に取り付けられ、その交差部材は、縦材４８および４８’上で支持される。別の方法では、Ｉ形梁部材、箱形梁部材をフレーム部材７２の代用として使用し得、チャンバボックス３０および他の装置は梁部材から支持される。

図３Ａを再び参照すると、いずれの支持配置においても、チャンバボックス３０は、離間した２つ以上の調整可能取り付け台７７ａおよび７７ｂを有した支持部材から吊るされることが好ましい。これらの取り付け台７７ａおよび７７ｂは、チャンバボックス３０が正確に水平になり、フォードリニアワイヤーに対して正確な角を成すように、またチャンバボックス３０が正確にベルト３２と位置合わせされ、摩擦を最小限にするように、チャンバボックス３０の各端の垂直方向および側方向の（図３Ａの矢印ｙおよびｘにそれぞれ沿った）調整を可能とする。

図４を参照すると、チャンバボックス３０はその底部７６にスロット付きベースプレート７８ならびに第１および第２の摩耗ストリップ７９および８０を含み、これらの摩耗ストリップ７９および８０は、ベースプレート７８と協働して１対の対向する長く延びたスロット８１および８２を画成し、スロット８１および８２はエンドレスベルト３２の縁部分を摺動しつつ受け取る。好ましくは、長く延びたスロット８１および８２は、ベースプレート７８の中央底部に沿って形成されるか、あるいは摩耗ストリップ７９および８０の少なくとも一部または全体に形成可能であろう。

ベースプレート７８の中央スロット８４は、チャンバボックス３０の端部５０および５０’に隣接する、チャンバボックス３０の境界内で終結する。好ましくは、中央スロット８４の各終点は、その位置でのスラリー固体の蓄積を避けるように波形になっている。中央スロット８４の幅は最小限にして、チャンバボックス３０内の流体がベルト３２のポンプ作用にさらされるのを最小限にする。好適な実施形態では、スロット８４はおよそ３／８インチ幅であるのに対して、エンドレスベルト３２の各オリフィス４４の幅は、好ましくはおよそ２／３２インチである。

各摩耗ストリップ７９および８０は、ベースプレート７８と同延に、スラリーボックス３０の底部７６の対向側面に沿って延びる。長く延びるシム８６および離間した複数の留め具８８（好ましくはボルト）は、摩耗ストリップ７９および８０をベースプレート７８の隣接した、重ね合わせ部分に取り付ける。

ベルト３２の各縁部分とスロット８１および８２との間の公差は、チャンバボックス３０の底部７６のシールを促進するように最小限にすべきである。但し、ベルト３２とスロット８１および８２との間のはめ合いは、スロット８１および８２におけるエンドレスベルト３２の拘束を助長するほどきつくすべきではない。好適な実施形態では、これらに対処するための考慮は、スロット８１および８２がエンドレスベルト３２を横切って幅方向に、１／１６インチの総隙間公差を呈するように構成されたときに、満たされる。ベルトの平面の法線方向に、ベルトは好ましくは０．０２０インチの厚さを有し、一方スロット８１および８２は０．０２３インチの深さである。これらの関係によって、適切なシールの所望のバランスが得られ、またベルト３２がチャンバボックス３０の底部７６を円滑に通過するための必要性が達成される。

好ましくは、摩耗ストリップ７９および８０は、超高分子量ポリエチレンまたはＤａｌｒｏｎで構成される。

チャンバボックス３０の境界内には、ベースプレート７８とチャンバボックス３０の各垂直壁９１および９２との間に画成される隅部に沿って延び、その隅部を埋める、勾配の付いたインサート８９および９０が含まれる。インサートは好ましくは、垂直壁９１および９２からベースプレート７８の中央スロット８４に向かって、４５度の傾斜を呈する。この配置によって、チャンバボックス３０の境界における流体の停滞を避けられるが、そうでなければスラリーの固形分が蓄積しやすくなり、場合によってチャンバボックス３０およびエンドレスベルト３２のオリフィス４４を詰まらせる。

チャンバボックス３０の底部７６近傍では、離間した複数の圧力ポート９４が、圧力監視システム６２とスラリーボックス３０の内部とを連通させる。圧力監視システム６２の詳細な説明は、その開示が本明細書に援用される同一出願人による米国特許第５９９７６９１号で見出すことができる。

チャンバボックス３０の上部に沿って、離間した複数の供給ポート９６が垂直壁９１に沿って位置付けられる。供給ポート９６は、フロー流通システム６０とスラリーボックス３０の内部とを連通させる。好ましくは、供給ポート９６はチャンバボックス３０の蓋プレート３１に近接して位置付けられる。フロー流通システム６０の詳細な説明は、その開示が本明細書に援用される同一出願人による米国特許第５９９７６９１号で見出すことができる。

供給ポート９６は、エンドレスベルト３２がチャンバボックス３０の底部７６を通って横断する部分から上に垂直方向に距離（ｈ）離間する。供給ポート９６は、略水平方向にチャンバボックス３０内にスラリーを導入する。ポート９６を垂直方向に設置し、水平に方向付けることによって、チャンバボックス３０の底部７６のエンドレスベルト３２の領域において、またはその周辺での流体の垂直速度が緩和される。この配置はまた、供給ポート９６での流入フローからオリフィス４４を通る排出フロー４０を分断させる。

好適な実施形態における高さ（ｈ）は、およそ８インチ以上だが、供給ポート９６とエンドレスベルト３２との間の垂直方向距離（ｈ）は６インチほどでもよい。距離（ｈ）が大きければ、エンドレスベルト３２に隣接する流体と供給ポート９６での流体の状態との間に障害および相互作用が少なくなる。

スラリーボックス３０に亘ってスラリー上に均一な圧力を得るために、供給ポート９６の数は適宜調整可能である。上述の実施形態では、供給ポート９６は総数１２個に達したが、本発明はこれより少ない、または多い流入供給ポート９６で機能可能である。供給ポート９６の数はいずれかの特定用途の製紙機械の幅によって決定される。供給ポート９６間の好ましい間隔は、およそ１２インチであるが、それより大きいまたは小さい間隔、例えば８から２４インチを用いることができる。

図５を参照すると、エンドレスベルト３２に沿った各オリフィス４４は、チャンバボックス３０内に面したエンドレスベルト４４側に隣接した、勾配の付いた部分４５を含む。このような配置によって、スラリーの固形分は、アプリケータ１０の動作中は、オリフィス４４においてまたはその周辺に集まらない。より詳細には、スラリー繊維がオリフィス周辺に集まったり、排出されるスラリーの噴射を逸らしたりしないようにされる。従って、オリフィス４４の勾配の付いた部分４５はアプリケータ１０からのスラリーの一貫した供給を促進し、誤作動やメンテナンスを低減させる。

図６を参照すると、チャンバボックス３０’の他の実施形態において、ベースプレート７８’と共に、垂直壁９１’および９２’、ならびに傾斜した勾配の付いた要素８９’および９０’は、作用端部で長く伸びた摩擦ストリップ７９’および８０’を支持する伸縮自在アーマチュア１００および１０１と協働する。長く延びた摩擦ストリップはチャンバボックス３０’の長さを延び、伸縮自在アーマチュア１００および１０１によってチャンバ３０’の各側面に沿って離間した位置で支持される。本実施形態では、摩擦ストリップ７９’および８０’は、それぞれアーマチュア１００および１０１に搭載され、伸縮自在である。図６において、チャンバボックス３０の一方の側面に沿って複数のアーマチュア１００が収縮位置で示され、一方チャンバボックス３０’の対向する側面に沿った対向するアーマチュア１０１は、各摩擦ストリップ８０’がベースプレート７８’に対して付勢されるはめ込み位置で示されている。実際の動作では、アーマチュア１００および１０１は、収縮位置とはめ込み位置との間で、同時に旋回される。

各伸縮自在アーマチュア１００および１０１は、１つまたは１対の垂直フランジ１０６に枢着される。垂直フランジ１０６は、好ましくは、摩擦ストリップ７９’および８０’がベースプレート７８’に対して押される、作動しているはめ込み位置から、摩擦ストリップ７９’および８０’がベースプレート７８’およびエンドレスベルト３２’から離間した収縮位置に、伸縮自在アーマチュア１００および１０１を移動させるためのアクチュエータ機構１０７の支持を提供する。アクチュエータ機構１０７は、好ましくは、アーマチュア１００および１０１のピボットアーム１０９および１１０にそれぞれ作用可能に接続されるエアシリンダ１０８である。伸縮自在アーマチュア１００および１０１を旋回するためにその他の機械的利点が選択可能であり、これは本開示を読めば当業者には容易に明らかであろう。

ゴム状シール１０４がチャンバボックス壁９１’および９２’の下部とベースプレート７８’との間に設けられ、ベースプレート７８’の全周囲に耐流体シールを生成する。

動作中は、チャンバボックス３０’の両側面に沿ったアーマチュア１００および１０１のすべてが同時に旋回し、摩擦ストリップ７９’および８０’は、作動しているはめ込み位置に向かって、またその位置からユニットとして移動される。伸縮自在アーマチュア１００および１０１は、エンドレスベルト３２’、摩擦ストリップ７９’および８０’およびベースプレート７８’の迅速で速いメンテナンス、修理および／または交換を促進する。

図２を参照すると、チャンバボックス３０を通って進行した後、エンドレスベルト３２は、ベルト３２によってボックス３０から運ばれ得るいかなる混入スラリーも一掃するために配置されるクリーニングボックス４２に入る。好ましくは、クリーニングボックス４２はブラケット１１０によって平面フレーム部材７２から支持され、またクリーニングボックス４２は、バネにより互いに付勢され、ベルト３２に向かって中度の正の締め付け作用を生成するように互いに接続される上下プレートを含む。クリーニングボックスのさらなる詳細は、その開示が本明細書に援用される同一出願人による米国特許第５９９７６９１号で見出すことができる。

移動オリフィスアプリケータ１０を使用したシガレットペーパー生産のためのスラリーの生成は、好ましくは、製紙業界では普及している標準クラフト法を用いた亜麻わら供給原料の蒸解を含むことができる。蒸解工程の後は、漂白工程および一次精製工程と続く。好適な処理過程は、精製スラリーの大部分がヘッドボックス４のランタンク８に導かれる前に二次精製工程を含む。好ましくは、両精製工程は亜麻スラリーの加重平均繊維長がおよそ０．８〜１．２ｍｍ、好ましくはおよそ１ｍｍに達するように構成される。好ましくは、ヘッドボックスに供給されるスラリーにおける所望のチョークレベルを確立するように、チョークタンクをランタンク８と連通させることができる。

好ましくは、二次精製工程からのスラリーの一部は、移動オリフィスアプリケータ１０による塗布用追加スラリーの生成のための別個の作業ルートに進む。この作業は再循環チェストに精製スラリーを収集することから開始する。精製スラリーは循環チェストに戻る前に、この再循環チェストからマルチディスク精製工程および熱交換工程を含む進路を再循環する。好ましくは、精製工程と熱交換工程を繰り返す間に、スラリーにおける温度の急騰を防ぐ、より好ましくは、およそ１３５〜１４５０°Ｆの範囲で、最も好ましくは、亜麻スラリーにはおよそ１４００°Ｆで、精製工程に最適な温度でスラリーを維持するのに十分な速さで熱をスラリーから除去する。追加スラリーは、およそ−３００〜−９００ミリリットル°ショッパー・リーグラー（ｍｌ°ＳＲ）の範囲内の所定値のフリーネス値を得るまで、この工程の進路に沿って再循環される。その範囲の上端が好適である（−７５０ｍｌ°ＳＲ近傍）。

負のフリーネス値についての説明は、“Ｐｕｌｐ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｆｏｒ Ｐａｐｅｒ”第２版（１９８５）、Ｊａｍｅｓ ｄ’Ａ．Ｃｌａｒｋ，Ｍｉｌｌｅｒ Ｆｒｅｅｍａｎ Ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎｓ、カリフォルニア州サンフランシスコ、５９５ページで見出すことができる。

再循環作業が完了すると、高度精製追加スラリーは、移動オリフィスアプリケータ１０と繋がるデイタンク１２への供給準備が完了する。移動オリフィスアプリケータ１０から、前述のように、高度精製追加スラリーを移動オリフィスアプリケータのチャンバボックス３０の長さに沿って流通させる。しかしながら、通常は、さらなる再循環工程を行うことが好ましく、この再循環工程では、追加スラリーは第２のチェストから熱交換器を通ってさらに少し精製を行って、またはまったく精製を行わずに再循環され、デイタンク１２およびアプリケータ１０に供給される前に追加スラリーにおける所望の最終動作温度（好ましくはおよそ９５°Ｆ）を得る。従って、熱交換器は、好ましくは、精製器を通って再循環される間、追加スラリーの最適温度を維持することと、アプリケータ１０への供給を見越して精製工程の終了時の追加スラリーにおける過剰な熱を除去するという少なくとも二重の目的で機能するように構成される。

第２のスラリーチェストはまた、スラリーのほぼ連続的な生産物も収容する。

好ましくは、再循環進路のマルチディスク精製は、ベロイトダブルマルチディスクタイプ（Ｂｅｌｏｉｔ ｄｏｕｂｌｅ ｍｕｌｔｉ−ｄｉｓｃ ｔｙｐｅｓ）またはベロイトダブルＤ（Ｂｅｌｏｉｔ ｄｏｕｂｌｅ Ｄ）精製器等の精製器を使用して行われる。再循環進路において使用される熱交換器は、熱交換器を使用しなければマルチディスク精製器により実行される高度精製の結果生じ得るスラリーにおける熱の増加を避ける。好ましくは、熱交換器はＤｉｖｅｒｓｉｆｉｅｄ Ｈｅａｔ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｉｎｃ．の２４Ｂ６−１５６モデル（ＡＥＬタイプ）のような逆流配置である。好適な実施形態に関しては、熱交換器は１時間当たり１．４９４ＭＭ ＢＴＵのＢＴＵ等級を有するように構成される。

追加スラリーにおける微細繊維レベルはおよそ４０〜７０％、好ましくは約６０％の範囲である。微細繊維の百分率は、長さ０．１ｍｍ未満の繊維の割合を示す。

好ましくは、ヘッドボックス４に供給されるスラリー（「ベースシートスラリー」）は、およそ０．５重量％の固形分（より好ましくは、およそ０．６５％）であり、一方移動オリフィスアプリケータ１０に供給されるスラリー（「追加スラリー」）は、好ましくはおよそ２〜３重量％の固形分濃度である。亜麻パルプに関しては、ヘッドボックス４でのベースシートスラリーにおける繊維のフリーネス値は、好ましくはおよそ１５０から３００ｍｌ°ＳＲの範囲であり、一方チャンバボックス３０の追加スラリーは、好ましくはおよそ−３００〜−９００ｍｌ°ＳＲの範囲、より好ましくはおよそ−７５０°ＳＲのフリーネス値である。好ましくは、ベースシートスラリーの固形画分はおよそ５０％チョークと５０％の繊維であるが、一方追加スラリーでは、その関係は０から１０％のチョークと９０％以上の繊維である。任意に、追加スラリーは５〜２０％のチョーク含有量、好ましくはＳｐｅｃｉａｌｉｔｙ Ｍｉｎｅｒａｌｓ，Ｉｎｃ．で入手可能なＭｕｌｔｉｆｌｅｘを含んでもよく、または追加材料にチョークが含まれなくてもよい。

図１Ａを参照してすでに説明したように、追加スラリーはアプリケータ１０によってベースウェブに塗布されるとすぐに、さらに水が除去され、シートは乾燥フェルト２６を通る通路上で乾かされる。また図１Ｂを参照すると、製紙処理過程の最後で、ペーパーは、ベースシート部３と、およそ０．１５ｍｍ〜０．２０ｍｍの範囲の加重平均繊維長の高度精製追加セルロース系材料の、均一に塗布され、均一に離間した相互に平行な複数の縞模様領域５とを有して構成される。これらの縞模様領域５では、シガレットペーパーは縞模様領域５間のベースシート３の領域の透過性と比べると、より低い透過性を有する。また、図１Ｃを参照すると、ペーパーはタバコの柱の回りに巻きつけられ、シガレット７のタバコのロッドを形成する。シガレット７は、縞模様領域では、縞模様領域５間のベースシート３の領域の燃焼速度に比べると遅い燃焼速度を呈することとなる。

好適な実施形態のシガレットペーパー製造機械の動作および方法は亜麻供給原料に関して説明した。装置およびそれに関連の方法論は、硬材および軟材パルプ、ユーカリパルプおよび製紙業界で使用される他のタイプのパルプ等、他の供給原料と共に容易に機能可能である。代用パルプは、平均繊維長の相違など、亜麻とは異なる特徴を有し得、パルプによってはベースシートスラリーの生成において、精製の度合いを調整する必要が生じ得る。代用パルプに関しては、特に亜麻に比べてパルプが非常に短い平均繊維長を示する場合は、精製工程の一方または両方を省くことは許され得る。但し、追加スラリーの生成が満足いくように進行するには、再循環チェストに迂回されるスラリーは、最初の加重平均繊維長が精製亜麻ベースシートスラリーについて前述した加重平均繊維長に近い、すなわちおよそ０．７ｍｍ〜１．５ｍｍ、より好ましくはおよそ０．８ｍｍ〜１．２ｍｍに近いものでなければならない。これらの代替パルプは、同等の所望のフリーネス値（−３００〜−９００ｍｌ°ＳＲの範囲、好ましくはおよそ−７５０ｍｌ°ＳＲ）が得られるまで、追加スラリーが精製工程および熱交換工程を通じて再循環される。亜麻と同様に、追加スラリーの高度精製によって、ベルトのオリフィス４４における、またはその周辺の繊維の増加が避けられ、ひいてはオリフィス４４の噴射の偏向が避けられる。

オリフィス４４がチャンバボックス３０の底部に沿って通過する間、各オリフィス４４から放出する流体ストリーム４０のフローはオリフィス４４に亘る圧力差に比例するので、流体圧力が確立され、その後、その流体圧力がチャンバボックス３０の底部７６に沿った各オリフィス４４の全行程に沿ってできる限り均一に保持されることが望ましい。スラリー追加材料の適切なフロー制御の詳細は、その開示が本明細書に援用される、同一出願人による米国特許第５９９７６９１号で見出すことができる。

本発明が、シートの高速生産中に、シート状のシガレットペーパーのようなシート状材料に縞模様領域を塗布するのに使用するスロットオリフィス装置を提供することは前述からも明らかとなろう。スロットオリフィス装置は、高機械速度（例えば、８００フィート／分を超える速度）で動作する傾向にある大容量（例えば８フィート以上の幅）の製紙機械と共に使用可能である。

好適な実施形態では、スラリーアプリケータ１０はスロット付きベルト２０２を含む。スロット付きベルト２０２は、ペーパーのベースウェブ進行方向１６に対して横断するように（好ましくは直角に）延びる状態で、シート状のシガレットペーパーを横切って離間する帯として、チャンバボックス３０の下からスラリーを排出する。スロット付きベルトは、互いに離間した、平行なスロットを含む。例えば、スロットは、好ましくはベルトの進行の方向に対して傾斜され、例えば、スロット２００は、ベルトの進行方向（またはベルトの中心線ｃｌ）に対してスロット２００が１５〜７５°の角度、好ましくは２５〜６５°の角度（２０５で示す）を形成する方向に、縦軸２０３を画成するように長く延ばすことができる。スロットは、好ましくは同じサイズを有し、好ましくはベルト進行の方向に対して同じ角度を有する。スロットの寸法は、所望の動作圧力の所望の流速を得るのに十分なオリフィスの総面積を選択し、同じ所望の流速および所望の動作圧力で所望の帯の幅を提供するオリフィスの幅を選択することにより、種々の塗布を実行するように調整し得る。

一般的に、スロットは、互いにサイズが等しく平行であり得る。好適なスロット長は、およそ１／１６〜３／１６インチで、好適なスロット幅はおよそ１／１６〜３／３２インチである。一例として、８００フィート／分以上の速度でフォードリニアワイヤー上を進むペーパーシートのベースウェブ上に５〜６ｍｍ幅の帯等、３〜１０ｍｍ幅の帯を作るためには、スロットは２／３２インチ×４／３２インチの寸法を有することができる。さらに、ベースウェブの進行方向に直角の帯を提供するために、スロットオリフィス装置は、好ましくはベースウェブの進行方向に対してある角度に方向付けられ、スロットベルトはベースウェブの進行方向に直角に帯を堆積させるような方向に進む。

図７Ａ、７Ｂおよび７Ｃは、典型的なスロット付きベルト配置の詳細を示し、図７Ａは複数のスロット孔を有するベルトの平面図を示し、図７Ｂは個々のスロット孔の平面図を示し、図７Ｃは図７Ｃで示されたスロット孔の側断面図を示す。典型的な実施形態においては、図７Ａのスロット孔２００は約１インチ（例えば、２７ｍｍ）離間し、孔の長軸はベルトの中心線「ＣＬ」に対して約２５〜３０°（例えば、２７°）の角度を成し、２インチ幅のステンレス鋼ベルト２０２の中心線に沿って位置付けられる。図７Ｂに示すように、各孔２００は平行する側壁２０４および２０６および半円端壁２０８および２１０を含むことができる。典型的な実施形態では、図７Ｃに示すように、孔は、厚さ０．０２インチのベルトの厚さの半分まで０．０１インチ延びる壁２１２によりテーパが付けられ、また孔は０．１２５インチの長さ、０．０６３インチの幅を有する。

スラリーアプリケータ２の動作中は、ベルト２０２の中心線ＣＬはベースウェブの方向１６に対してある角度で配置され、その角度およびフォードリニアワイヤーとベルト２０２の相対速度は、追加材料の各帯４０が横断方向、好ましくはベースウェブ方向１６に対して９０度の角度に塗布されるように選択される。好ましくは、各スロット２００の縦軸２０３（「長さ」）は、縦軸２０３がスロット２００からベースウェブへの追加材料のフローによって生成されていく帯４０の前述の横断方向に揃うように（平行するように）、ベルト２０２の中心線ＣＬに対して本質的に同じ角度（図７Ａにおいて２０５で示す）に方向付けられる。従って、スロット２００の長さは帯４０の横方向に揃えられる。

スロット付きベルトは、丸い孔を有するベルトに比べると、追加重量の増加レベルで所望の幅の帯を、高速で進むシートに塗布できるという利点を提供することができる。所望の帯幅を維持しつつ、より高い追加重量を望む場合は、スロット２００の縦軸２０３の方向に、スロットを長くすることができる。より幅の広い帯を望む場合は、スロットを縦軸２０３に対して横断方向に広くすることができる。反対に、幅の狭い帯を望む場合は、スロットはより狭くすることができる。スロットは好ましくは、ホッパーから離れて面する方向が狭くなるようにテーパが付けられ（面取りされる（ｃｈａｍｐｆｅｒ））（例えば４０〜８０°テーパ、好ましくは６０°テーパ）、スロットの端は、好ましくはスロットを通過するスラリーの詰まりを最小限にするために丸くする。

実施例１
４．７、３．７および５．７ガロン／分のスラリー流速を用いて、孔の開口面積が同じである、丸い孔のベルトとスロット孔ベルトに関して３回テストが行われた。有孔ベルトは、直径３／３２インチで６０°テーパを成し、ベルトを通って延びる孔を有するスチールベルトであった。スロット付きベルトは、６０°テーパ、２／３２×４／３２インチで、ベルトの進行の方向に対して２７°の角度で位置付けられたスロットを含んでいた。丸い孔とスロット孔を通過するスラリーは、坪量２５グラム／ｍ^２、３３コレスタ単位および２８％充填材を有する６０３等級シガレットペーパー上に帯を形成した。スラリー追加材料は２．５９％の固形分、−７４０ｍｌ°ＳＲのフリーネス値、６１．７３％の微細繊維、２１“ＦＬＩ”および０％Ａｌｂａｃａｒチョークを有する。両ベルトはフォードリニアワイヤーの０．７５インチ上に位置付けられた。これらのテスト結果から、驚いたことには、スロット付きベルトは丸い孔のベルトに比べると、帯の幅を約８〜１０％減少させることがわかった。

実施例２
スロットがベルトの進行方向に対して４５°に方向付けられた、以下の３つのスロット付きベルト設計を用いて、高速試験を行った：
Ａ．２／３２×１／８インチ 面積＝１×３／３２インチ径の孔
Ｂ．１／３２×２／８インチ 面積＝１×３／３２インチ径の孔
Ｃ．１／３２×３／８インチ 面積＝１．５×３／３２インチ径の孔
テストの結果、スロット幅が減少（例えば２／３２から１／３２インチに）するにつれて、得られた帯の幅も減少することが確立された。

本発明はその特定の実施形態を参照して詳細に記載されているが、添付された請求項の範囲から逸脱することなく、種々の変更および変形が可能であり、均等物を採用することができることは当業者には明らかであろう。

本発明の好適な実施形態により構成される製紙機械の斜視図である。 本発明の方法論および装置により構成されるペーパーの斜視図である。 図１Ｂのペーパーで構成されるシガレットの斜視図である。 本発明の好適な実施形態により構成される移動オリフィスアプリケータの側面図である。 図２のアプリケータの分離斜視図である。 図３Ａの二方向の矢印Ｂ−Ｂ方向から見たアプリケータのトラッキング制御システムの平面図である。 図２の線ＩＶ−ＩＶに沿ったチャンバボックスの断面図である。 図２で示したアプリケータのエンドレスベルトの詳細な斜視図である。 図２のアプリケータのチャンバボックスの他の実施形態の詳細な部分断面図である。 典型的なスロット付きベルト配置の詳細を示し、複数のスロット孔を有するベルトの平面図を示す。 典型的なスロット付きベルト配置の詳細を示し、個々のスロット孔の平面図を示す。 典型的なスロット付きベルト配置の詳細を示し、図７Ｃで示すスロット孔の側断面図を示す。

Claims (10)

1. 追加材料の塗布パターンを有するウェブの製造方法であって、該方法は、
   （ｉ）第１の経路に沿ってベースウェブを移動させる工程と、
   （ii）追加材料のスラリーを生成する工程と、
   （iii）第１の経路を横切る追加材料のスラリーのリザーバを確立することにより、追加材料のスラリーを移動するベースウェブ上に繰り返し排出する工程と、エンドレス経路に沿って少なくとも１つのスロットオリフィスを有するベルトを移動させる工程と、を含み、前記ベルトを移動させる工程は、前記エンドレス経路の第１の部分に沿って前記ベルトを移動させる工程を含み、前記エンドレス経路の第１の部分では、前記少なくとも１つのスロットオリフィスは前記リザーバと連通し、前記少なくとも１つのスロットオリフィスが前記第１の経路部分を横断する間、前記追加材料のスラリーを前記リザーバから前記少なくとも１つのスロットオリフィスを通って前記ベースウェブ上に排出する、ウェブの製造方法。
2. スロットオリフィスは、丸みのある末端部によりつながれた平行な側面の縁を含み、追加材料のスラリーは非円形ストリームとしてスロットオリフィスから排出される、請求項１に記載の方法。
3. 前記ベルトは、複数の離間したスロットオリフィスを含み、追加材料のスラリーは移動するベースウェブを横切って同時に進む複数のストリームとして堆積される、請求項１に記載の方法。
4. スロットオリフィスはテーパが付けられ、追加材料のスラリーはスロットオリフィスのより広い部分からスロットオリフィスに入り、より狭い部分からスロットオリフィスを出る、請求項１に記載の方法。
5. 追加材料のスラリーは、移動するベースウェブ上に帯として堆積され、該帯は移動するベースウェブの進行方向に対して直角に延びる、請求項１に記載の方法。
6. 少なくとも１つのスロットオリフィスは、ベルトに沿って位置付けられ、かつ長手方向軸がベルトの進行の方向に対して１５〜７５°の角度を成す状態に方向付けられた、均一に離間したスロットオリフィスを含む、請求項１に記載の方法。
7. 少なくとも１つのスロットオリフィスは、離間したスロットオリフィスを含み、各々のスロットオリフィスはその幅より少なくとも１．５倍長い長さと、丸みのある末端部を有する、請求項１に記載の方法。
8. 少なくとも１つのスロットオリフィスは、スロットオリフィスを通る追加材料のスラリーの所望の流速をもたらし、所定の幅の帯をベースウェブ上に提供するような、同じ寸法を有する離間したスロットオリフィスを含む、請求項１に記載の方法。
9. 請求項１に記載された方法を実施するための装置であって、
   ベースウェブを第１の経路に沿って移動させるための手段と、
   移動する前記ベースウェブ上に追加材料のスラリーを排出するためのスラリーアプリケータであって、
   チャンバボックスと、
   追加材料のスラリーを前記チャンバボックスに供給するための構成と、
   前記チャンバボックスの下部を通過するように配置されたエンドレスベルトと、
   を含み、該エンドレスベルトは少なくとも１つのスロットオリフィスを有し、該オリフィスは、該ベルトにおけるチャンバボックスの内部へと向いた面上で選択された勾配を有している、スラリーアプリケータと、
   を備えた、装置。
10. チャンバボックスは底部の内部に沿って傾斜要素を含み、傾斜要素はエンドレスベルトの中央部分に向かってスラリーを導くように配置される、請求項９に記載の装置。

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