JP4726487B2 - 再湿潤しないプレス布 - Google Patents

Description

本発明は抄紙機のプレス部で使用される円錐形状の開口を持つ再湿潤しないプレス布に関する。

抄紙工程の中で、セルロース性繊維質ウェブは抄紙機の形成部における運転中の形成布の上に繊維質スラリー、即ちセルロース繊維の水分散液を沈殿させることにより形成される。多量の水が形成布の表面上にセルロース性繊維質ウェブを残しながら、形成布を通してスラリーから排出される。

新しく形成されたセルロース性繊維質ウェブは形成部から一連のプレスニップを含むプレス部に進む。セルロース性繊維質ウェブは一枚のプレス布により、又は多くの場合二つのプレス布の間に支持されてプレスニップを通過する。プレスニップでは、セルロース性繊維質ウェブはそこから水を絞り出し、且つセルロース性繊維質ウェブを紙シートに変えるためにウェブ中のセルロース繊維を互いに接着させる圧縮力を受ける。水はプレス布によって受容れられ、且つ理想的には、紙シートには戻らない。

紙シートは最後には蒸気により内部加熱された少なくとも一連の回転可能な乾燥機ドラム又はシリンダーを含む乾燥部に進む。新しく形成された紙シートはドラムの表面に対して紙シートを密着保持する乾燥布によりドラムの列の各々の周りを連続して蛇行する通路に案内される。加熱されたドラムは蒸発によって望ましいレベルにまで紙シートの含水量を減少させる。

形成、プレス及び乾燥機布のすべてが抄紙機上でエンドレスループの形態とコンベヤーと同様な機能をとることは認識されるべきである。更に製紙はかなりの速度で進行する連続工程であることも認識されるべきである。即ち、繊維質スラリーが形成部において形成布の上に連続的に沈殿する一方、新しく製造された紙シートはそれが乾燥部から出た後ローラの上に連続的に巻取られる。

本発明は特定的にプレス部で使用されるプレス布に関する。プレス布は製紙工程中で重大な役割を演じている。上に暗示したように、これらの機能の中の一つはプレスニップを通過して製造されている紙製品を支持して運ぶことである。

プレス布は又紙シートの表面の仕上げにも関係している。即ち、プレス布は滑らかな表面と一様に弾性のある構造を持つべく設計されているから、プレスニップを通過中に、滑らかで模様の付いていない表面が紙に形成される。

伝統的に、プレス部は隣接する円筒形のプレスローラの対により形成される一連のニップを含んでいた。最近では、シュータイプの長尺プレスニップの使用が隣接するプレスローラの対により形成されたニップの使用よりも有利であることが見出された。これはウェブがプレスローラにより形成されたものを通るよりも長尺プレスニップを通過する方が長時間取れるからである。より長い時間ウェブはニップ中で圧力を受けることが出来て、より多くの水がそこで除去されることが出来て、その結果、より少ない水分が乾燥部で蒸発によって除去されるためウェブ中に残されるであろう。

この種の長尺プレスニップでは、ニップは円筒状プレスローラとアーチ形の圧力シューの間に形成される。後者は円筒状プレスローラのそれに近い曲率半径を有している円筒状に凹んだ表面を持っている。ローラとシューが互いに物理的に近接した関係に持ち込まれた時には、二つのプレスローラの間に形成されたものよりも機械方向に五乃至十倍長くできるニップが形成される。長尺ニップは従来の二ローラプレスのそれよりも五乃至十倍長いから、長尺ニップ中の繊維質ウェブの所謂滞在時間は二ローラプレスで使用される圧縮力で平方インチ当りの圧力の同じレベルの下で対応的により長くなる。この新しい長尺ニップ技術の結果は抄紙機上の従来のニップと比べた時に長尺ニップにおける繊維質ウェブの脱水の劇的な増加であった。

シュータイプの長尺ニッププレスは、特許文献１で示されたもののような、特殊なベルトを必要とする。このベルトは繊維質ウェブを支持して、搬送し且つ脱水しているプレス布を固定された圧力シューの上を直接、滑動接触することから結果するであろう加速される摩耗から保護するべく設計されている。斯かるベルトは固定されたシューを覆う潤滑油膜上に乗るか、又は滑る、滑らかで不透性の表面を備えねばならない。ベルトはプレス布と略同じスピードでニップを通って動き、それによってプレス布はベルトの表面に対して最少量の擦りを受ける。
米国特許第５２３８５３７号明細書 国際公開第８６／０５２１９号パンフレット 欧州特許第０１０３３７６号明細書 米国特許第５３６０６５６号明細書

恐らく最も重要なことは、プレス布がプレスニップ中の濡れた紙から抽出された多量の水を受容れることである。この機能を果たすためには、プレス布の内部に水が行くための、通常隙間容積として参照される、文字通り空間がなければならない、且つ布は全有効期間を通して水に対する充分な透過性を持たねばならない。最後に、プレス布は濡れた紙から受容れた水がプレスニップからの出口で逆戻りして紙を再び濡らすことを防止することが出来ねばならない。

最新のプレス布はそれらが製造されている紙の等級に合わせて据付けられる抄紙機の必要条件に合わせて設計された様々なスタイルで生産される。一般に、それらは細い不織繊維材料のバットが縫込まれた、織った基礎布より成っている。基礎布は単繊維、撚った単繊維、多繊維又は撚った多繊維から織られており、又単層、多層又は積層であっても良い。糸は代表的には抄紙機織物技術における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のような、幾つかの合成重合体樹脂のどの一つからでも押出成型される。

織られた基礎布それ自身は多くの異なった形態をとる。例えば、それらはエンドレス状に織られ又は平織りされ、続いて織継目を持つエンドレス状の形態を与えられても良い。代って、それらは通常修正エンドレス織として知られている工程によって生産されても良い、そこでは基礎布の横縁にはそれの機械方向（ＭＤ）の糸を用いている継ぎ合せループが付いている。この工程では、ＭＤ糸は布の横縁の間を連続的に行ったり来たりして、各縁で折返して継ぎ合せループを形成しながら織る。この方式で生産された基礎布は抄紙機上への据付けの間にエンドレス形に位置付けられ、そしてこの理由で機械上で継ぎ合せ可能な布と呼ばれる。斯かる布をエンドレス形に置くには、二つの横縁を一緒に持ち寄る、二つの縁の継ぎ合せループは互いに絡み合わされる、そして継ぎ合せピン又は軸棒が絡み合わされた継ぎ合せループによって形成された通路を通って案内される。

更に、織られた基礎布はもう一つによって形成されたエンドレスループの内部に一枚の基礎布を置くことによって、そしてそれらを結合するため両基礎布を通してステープルファイバーを縫込むことによって積層されても良い。

抄紙機のプレス部では、形成された紙シートは連続したプレスニップを通してより高い乾燥含有量にプレスされる。シートは通常プレス布と呼ばれ、一枚又は数枚のエンドレス織布と共にプレスニップを通って搬送される。

ここでプレス布に言及すれば、幾つかの理論がプレスしている工程それ自身の間にウェブとプレス布の中で何が起っているかを説明するために提案された。架けられる機械的ニップの圧力はウェブとプレス布の両者には同一であるが、一方、水力学的圧力は布よりもウェブの方がかなり高い。この圧力差がウェブから布までの水の輸送のための駆動力を与える。

ウェブ、又はシート、及びプレス布はニップのやや中央近くで同時に最小の厚さに達する。シートはまさに同じ瞬間にその最大乾燥量に達すると見なされる。その後、シートも布も同様に膨張し始める。

この膨張の間に、その両方共に最大圧力で最小の厚さに圧縮されていた、ウェブの中とプレス布の表面層の中に真空地帯が創られる。この真空地帯に応じて、水は圧力平衡を回復させるために布の内部及びことによると底層から布の表面層及び紙シートの中にまで逆流する。この膨張相はプレスニップの中で紙シートの濡れ戻りの駆動力を与える。

従来技術でのプレス布組立では、構造の裏側よりもかなり密度の濃いウェブに面している表面層を持つ布を形成することは一般的な慣例であって、又流れ抵抗を減らすために例えばウェブに面している側に縦に配向したバット繊維を使用することは珍しいことではなかった。膨張相の間のプレス布構造中の広い真空地帯と共に、高い毛管力は開いた裏側から表面層に向かって水を吸収して、表面層中の真空地帯を急速に狭くしている。斯くしてシートの真空度がプレスニップから出る間にかなり上がっていて且つシートに対してプレス布の接触面における流れ抵抗が減少する場合、高い湿潤度と低い紙の乾燥量が結果として生じる。

円錐形又は漏斗形の形状の開口を持って教示された従来技術の布の概念がある（例えば国際特許第８６／０５２１９号パンフレット［特許文献２］及び欧州特許第０１０３３７６号明細書［特許文献３］を見よ）、然し濡れ戻りを防止するためプレス布中の分離層のような圧力下で、 水がそれらを通ってだけ流れることを許すような、開閉するように設計された小さな端部は持っていない。

一般に、織られた基礎布は代表的にはエンドレスループの形であるか、又はそれの周りを縦に測定して特定の長さ、及びそれを横切って横に測定して特定の幅を有しているような形に継ぎ合せ可能である。抄紙機の形状は広く変化しているから、抄紙業者は彼等の顧客の抄紙機における特定の位置に合わせて要求される寸法でプレス布、及びその他の抄紙布を生産することが要求される。いうまでもなく、各プレス布は代表的には注文で作らねばならないから、この要求条件は製造工程を効率化することを困難にしている。

多種多様な長さと幅でプレス布をより速く且つ効率的に生産するというこの要求に応じて、プレス布は近年一般に譲渡されたレックスフレックス社などの米国特許第５３６０６５６号明細書（特許文献４）で開示された螺旋技術を使用して生産されている、その教示は参照することにより明細書中に取入れられている。

米国特許第５３６０６５６号明細書（特許文献４）はそれの中に縫込まれたステープルファイバー材料の一つ又はそれ以上の層を有している基礎布より成っているプレス布を示している。基礎布は基礎布の幅よりも小さな幅を有している織布の螺旋状に巻かれた帯より構成された少なくとも一つの層より成っている。基礎布は縦又は機械方向にエンドレス状である。螺旋状に巻かれた帯の縦糸はプレス布の縦方向とはある角度を為している。織布の帯は代表的には抄紙布の生産に使用されるものよりは狭い織機上で平織にされても良い。

基礎布は比較的狭い織布の帯の多数の螺旋状に巻かれて結合されたターンより成っている。布の帯は長手（縦糸）と横切る（横糸）糸から織られている。螺旋状に巻かれた布の帯の隣接するターンは互いに付き合わされて、そうして出来た螺旋形の連続継目は縫合、刺繍、溶融、溶接（例えば超音波）又は接着により閉じられる。代案として、接合している螺旋ターンの隣接する縦の縁の部分が重複して配列させられ、重複部分で増加した厚みが起らないように、多くの縁はより薄くなる。更に、縦糸の間の間隔は帯の縁で増加しているから、接合している螺旋ターンが重複して配列される場合、重複部分での縦糸の間は変わらない間隔であり得る。

本発明は抄紙及び厚紙用の再湿潤しないプレス布である。この発明の目的はウェブに面しているプレス布の側への水の流れを妨げることにより、それによって再湿潤を禁止して、前述の膨張局面の間、真空地帯を創り出して保持することである。この目標に向かって、出願人の再湿潤しないプレス布はプレスニップの圧縮ゾーンの中の時には水が押し通り、又圧力が解放された時には戻りを防いで閉じて吸引力を与えるような小さな端部を持つ円錐の層を持っている。

より明確には、本発明のプレス布は、例えば、構造体の頂部によりも底部に比較的小さな開口を持つ円形、四面体及び／又は円錐形の内包物、を所有している連続材料を含んでいる。これら“漏斗類”の各々は逆止弁を構成し又紙シートによる水の再吸収を防止する真空地帯を創り出す。プレスニップの圧縮ゾーンの中の圧力下では、構造体は円錐構造の中と底部にある比較的小さな開口の外に流すことを可能にする。ニップの膨張ゾーンにおける圧力の解放時には、構造体の底部にある比較的小さな開口は水の逆流を制限して他の側に真空地帯を創り出す。真空地帯はプレス布への水の保持力を増加させ且つ紙シートの中への水の再吸収を防止する。

構造体は、縫込まれたプレス布の内部に、プレス部を通して供給された分離布における基層としての存在、又は縫込まれたバット、精巧に織られた基礎布、又は不織構造体より成っている精巧な表面を持つプレス布の底部の積層体としての存在で含まれることがある。

プレス布は、その最も簡単な形では、第一層−表面層−及び表面層の下に置かれる第二層−障壁層−より成ることがある。表面層は脱水する紙ウェブに面してこれを輸送するためにプレス布内に位置する。

表面層に比べると、障壁層はその厚さ方向に高い流体抵抗を有している。流体抵抗は、ウェブとプレス布の圧縮の際に障壁層を通って押された水や空気が、プレス荷重の圧力によって、相当な程度に障壁層を通って逆流することから妨げられるほどであり、それらがプレスニップから出る時にはプレス布とウェブの膨張の際に真空地帯が創られる。

即ち、運転中プレス部でプレス布の圧縮の間、比較的高い圧力がシートとプレス布の表面構造から第二層を通って水と空気を押出すことができる。これに関連して、いわゆる通気性プレスが使用される際には、第二層はなるべくなら低いプレスローラ又はシュープレスの通気性ベルトに面しているプレス布の底部層を形成するのが良い。

本発明の一実施例に従って、障壁層は多数の円錐形内包物を有している重合体シートから成っている。シート中のこれらの“漏斗”はそうして配向させられ、かつ、圧縮局面では最高の圧力で水が流通することを許すが、膨張局面では真空地域によって引き起される逆方向の水の流れを効果的に遮断する狭い開口を有している。

本発明のもう一つの実施例がここで記述される、ここでは障壁層はプレス部を通して供給される分離布として存在する。この実施例では、“分離布”はまさに“円錐形内包物のシート”それ自身であってよい。即ち、シートそれ自身が再湿潤しない特性を有している発明のベルトを構成している。

本発明は以下で確認される図面を参照しながら、より完全に詳細事項が記述される。

図１を参照すると、内側表面１４と外側表面１２を有しているプレス布１０が一般的に示されている。示されたプレス布１０は製紙工業では周知の目的に適したタイプの継ぎ合せ機構を含む継目領域を有している、機械上で継ぎ合せ可能なタイプである。勿論、プレス布はエンドレスに織られた又は螺旋巻きで形成されたタイプのものであっても良い。

図２を参照すると、プレスニップ２０は頂部プレスローラ２２と底部プレスローラ２３より成っている。底部プレスローラ２３はなるべくなら真空地帯、縦に伸びている溝又は盲穴を開けられた孔を持つ吸引孔の形態の空洞付きで形成されるのがよい。ウェブ２４とプレス布１０はプレスニップ２０を通って搬送される。

図２で示された、その最も一般的な形では、プレス布１０は、第一、即ち表面層２６、付加された第二、即ち障壁層２７、及びエンドレス織の基礎である基礎支持体２８を含んでいる。表面層２６は、例えば、構造的完全さのために適当に強化された縫込み合成繊維バット、精巧に織られた基礎布又は不織構造体より成っている。それはウェブ２４と直接に接触する位置にある。障壁層２７は表面層２６の下に位置していて、例えば、頂部にある開口３２よりも底部上のより小さな開口３４を持つ多数の円錐形内包物、即ち開口３０を有しているウレタンシートより成っている。全プレス布を構成している各層は縫い合わせによって互いに積層できる。

プレスニップ２０の機能は二つの局面を持つと見なされる。第一の相の局面、プレス布１０と同様にウェブ２４はプレスローラ２２、２３の間に生じた圧力によって圧縮される。この圧縮局面では、ウェブ２４と表面層２６は最小の厚さと空隙容量にまで圧縮され、そして水と空気のその含有量はプレスローラ２３に向かって構造体の底部から流出する。

障壁層２７も又圧縮局面の際極度に圧縮される。水と空気はウェブ２４と表面層２６から部分的に押出され、そして更に部分的に障壁層２７を通って底部プレスローラ２３の空洞の中に下りる。水はプレスローラ２２、２３の間でプレスニップ２０に加えられる高圧によって障壁層２７を通過できる。即ち、圧力下では、水は障壁層２７の中の円錐形開口３０の大きな頂部開口３２の中に流入し、より小さな底部開口３４から流出する。注：開口３０は布の長さと幅の到る所で互いに予め決められた距離でＭＤとＣＤ方向に配列される。

ウェブ２４とプレス布１０がプレスニップ２０の中央点付近で、最大に圧縮された時に、ウェブ２４はその最大乾燥内容に達したと見なされる。

そこで第二局面、つまり、膨張局面が開始する。膨張の際、開口３０の各々の底部にある比較的小さな開口３４は水の逆流を制限して障壁層２７の他の側に真空地帯を創り出す。真空地帯はプレス布１０中の水の保持力を増加させて紙シートの中への水の再吸収を妨げる。その結果、ウェブ２４は殆ど目立つ程には再湿潤せず、また、紙シートはより高い乾燥内容を持って得られる。

表面層２６はウェブから障壁層２７の開口をマスクするのに役立ち、また、どんないやな模様付けもなく、プレス部を通過してウェブ２４を輸送する助けとなるであろう。

本発明の記述した実施例は一例として見なされるだけであって、多数の変更が可能である。例えば、障壁層２７は縫合したプレス布の内部に含まれるか、または、縫込まれたバット、精巧な織られた基礎布、又は不織構造体より成っている、精巧な表面を持つプレス布中の底部積層体として存在することがある。更にそれはプレス部を通して供給される分離布における基層としても存在できる。

障壁層が分離布として存在する変更例を以下に述べる。

この実施例では、“分離布”はまさに“円錐形内包物のシート”それ自身である。即ち、図４で示されたように、シートそれ自身が再湿潤しない特性を有している発明のベルト２７を構成している。

更に図４で図解される如く、ウェブ２４、プレス布４１及び発明のベルト２７はプレスニップ２０を通過して運ばれる。図４を参照すれば、発明のベルト２７がプレス布１０の下に位置する。即ち、発明のベルト２７は、図４ではっきり示されているように、プレス布１０の部分ではない。最後に、発明のベルト２７は更に安定上支持部材（図示されていない）より成っていても良い。

図４で示された発明のベルト２７が、図３で示された障壁層２７により同じ様に実行される方法で再湿潤を抑制することは明らかである。斯かる再湿潤しない機構は前に大いに詳しく論じられた。それ故斯かる機構の議論はここでは省略する。

更に図２で示された開口３０は円錐形であるが、それらは頂部の開口が底部の開口よりも大きくさえあれば、一般的に円形、長楕円形、正方形、長方形及び四面体のような様々な形状をとっても良い。例えば、図３で示されるように、開口３０’は頂部開口３２’では正方形、長方形、四面体であるが底部開口３４’には先細りに下がり、それがより小さくさえあれば、同一でも又は違った形状であっても良い。

斯くして本発明によりその目的と利点は実現化して且つ好ましい実施例が開示されて此処で詳細に記述されたけれども、その範囲はそれによって制限されるべきものではなく、寧ろその範囲は添付の請求項のそれによって決定されるべきものである。

プレス布の透視図である。 抄紙機のプレス部における本発明の再湿潤しないプレス布の概略断面図である。 本発明のプレス布の代りの一実施例の断面図である。 抄紙機のプレス部における本発明の再湿潤しないベルトの概略断面図である。

符号の説明

１０ プレス布
２０ プレスニップ
２２ 頂部プレスローラ
２３ 底部プレスローラ
２６ 表面層
２７ 障壁層
２８ 基礎支持体
３０ 開口
３２ 大きな頂部開口
３４ 小さな底部開口

Claims (12)

1. 抄紙機のプレス部中の繊維質ウェブを脱水するための、再湿潤しないベルトにおいて、
   前記ベルトは内側表面と外側表面を有し、そして前記外側表面は前記繊維質ウェブを支持しており、かつ水の通路として働く多数の内包物を持っており、及び、
   前記内包物のそれぞれは、該内包物が塞がれないようにするためその内部に繊維が固定されておらず、そして頂部開口を外側表面に且つ底部開口を該外側表面とは反対の側に有しており、底部開口から頂部開口へと液体が逆流するのを防ぐために、底部開口が頂部開口よりも小さい先細り形状をしていること
   を特徴とする上記再湿潤しないベルト。
2. 前記内包物の形状が錐体形で、頂部開口から底部開口まで先細りになっている、請求項１に記載の再湿潤しないベルト。
3. 各開口の形状が正方形、長方形、四面体、円形又は長楕円形である、請求項１に記載の再湿潤しないベルト。
4. 抄紙機のプレス部中の繊維質ウェブを脱水するための、再湿潤しない布において、
   前記布は、
   内側表面と外側表面を有しており、及び、
   前記繊維質ウェブを支持するために外側表面を構成する表面層である第一層と、
   前記第一層に隣接した、障壁層である第二層と、
   から成り、
   前記第二層は、前記繊維質ウェブからの水の通路として働く多数の内包物を持つ重合体シートであって、かつ前記表面層に付着しており、及び
   前記内包物のそれぞれは、該内包物が塞がれないようにするためその内部に繊維が固定されておらず、そして頂部開口を前記表面層に接するように且つ底部開口を該表面層とは反対の側に有しており、底部開口から頂部開口へと液体が逆流するのを防ぐために、底部開口が頂部開口よりも小さい先細り形状をしていること
   を特徴とする上記再湿潤しない布。
5. 前記内包物の形状が錐体形で、頂部開口から底部開口まで先細りになっている、請求項４に記載の再湿潤しない布。
6. 各開口の形状が正方形、長方形、四面体、円形又は長楕円形である、請求項４に記載の再湿潤しない布。
7. 前記第一層は表面層であり、かつ縫込まれたバットより成っている、請求項４から６のいずれかに記載の再湿潤しない布。
8. 前記第一層は表面層であり、かつ織布より成っている、請求項４から６のいずれかに記載の再湿潤しない布。
9. 前記第一層は表面層であり、かつ不織構造体より成っている、請求項４から６のいずれかに記載の再湿潤しない布。
10. 前記第一層は、ラミネート形態をなしている、請求項４から６のいずれかに記載の再湿潤しない布。
11. 更に前記第二層の下に基礎布を含んでいて、且つ前記第一層が前記第二層と前記基礎布に縫込まれたステープルファイバーの不織バットである、請求項４から１０のいずれかに記載の再湿潤しない布。
12. 前記表面層が、縫込まれたバット、織布及び不織構造体より成っているグループから選択される、請求項４に記載の再湿潤しない布。

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