JP4814320B2 - 端部の巻き上がりに対抗する材料製の機械を横切る方向のヤーンを有する多層の抄紙機の布 - Google Patents

Description

本発明は、製紙技術に関する。特に、本発明は、抄紙機の形成部用の形成布に関する。

製紙工程中、セルロース製の繊維ウェブは、繊維スラリー、つまり、セルロース繊維の水性懸濁液を、抄紙機の形成部において移動する形成布上に堆積することにより、形成される。この形成布を介してスラリーから大量の水が排出され、形成布の表面上にセルロース繊維のウェブが残存する。

新規に形成されたセルロース製の繊維ウェブは、形成部から、一連のプレスニップを含むプレス部に進む。このセルロース製の繊維ウェブは、プレス布、又はしばしば２つの斯かるプレス布で支持されるプレスニップを通過する。このプレスニップにおいて、セルロース製の繊維ウェブには、圧縮力がかけられ、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製の繊維が互いに接着し、セルロース製の繊維ウェブから紙シートとなる。水は、プレス布又は各種布に受容され、理想的には、紙シートに戻らない。

紙シートは、蒸気により内的に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ーを含む乾燥部へと最終的に進む。新規に形成された紙シートは、乾燥布によって上記の一連のドラムの周囲に連続して配置されたセルペンタイン路に向けられ、ドラムの表面に近接して紙シートを保持する。加熱されたドラムは、蒸発を介して、紙シートの水分含量を所望のレベルにまで低減する。

当然のことながら、形成布、プレス布及び乾燥布は、全て、抄紙機上で無端ループの形態を取り、コンベアの様式の機能を有する。さらに、当然のことながら、製紙は、かなりの速度で進む連続工程である。つまり、繊維スラリーは、形成部において形成布上に連続的に堆積される一方、新規に製造された紙シートは、乾燥部を脱出した後に、ロール上に連続して巻き取られる。

プレス布は、紙シートの表面の仕上げにも関与する。つまり、プレス布は、プレスニップを通過する間、平滑でマークのない表面を紙に補完するように、平滑な表面及び均一な弾性構造を有すべく設計される。

プレス布は、プレスニップにおいて湿潤した紙から抽出された大量の水を受容する。この機能を充足するため、プレス布の内部に水が進むための一般的にボイド容量と称される空間を文字通り有する必要があり、布は、耐用年数の全てにわたって水に対して十分な透過性を有する必要がある。最後に、プレス布は、湿潤した紙から受容した水がプレスニップから脱出した紙に戻り且つ再湿潤するのを阻止し得なければならない。

織成布は、多くの形態をとる。例えば、この布は、無端に織成されてもよく、或いは、平織りされた後に継目を有する無端とされてもよい。

本発明は、形成部に使用される形成布に特に関する。形成布は、紙の製造工程において重要な役割を演じる。上記したように、その機能のひとつは、製造される紙製品を形成し、プレス部に運搬することである。

しかしながら、形成布は、水の除去及びシートの形成の問題を解決する必要もある。つまり、形成布は、水を通過させ得るように（つまり、排出率を制御する）設計される必要があると同時に、水とともに繊維又はその他の固形物が通過するのを阻止する。排出が過剰に早く又は遅く起こると、シートの質及び機械の効率に影響を及ぼす。排出を制御するため、一般的にボイド容量と称される形成布内に水を排出するための空間は、適当に設計されるべきである。

近年の形成布は、製造される紙のグレードに合わせて導入される抄紙機の要件を満たすように設計された種々広範なスタイルに製造される。一般的に、この布は、モノフィラメントから織成された基礎布を有し、単層であっても、多層であってもよい。そのヤーンは、抄紙機の生地（ｃｌｏｔｈｉｎｇ）技術における当業者によって上記の目的で使用されるポリアミドやポリエステル樹脂などの種々の合成ポリマー樹脂のいずれかから典型的に成形される。

形成布の設計は、所望の繊維の支持性及び布の安定性との妥協を追加的に包含するものである。微細なメッシュ布は、所望の紙の表面の特性を提供してもよいが、斯かる設計は、所望の安定性を欠く可能性があり、布の寿命を短くする。逆に、粗いメッシュの布は、布の支持性を犠牲にして、安定性と寿命とを提供する。このような設計のトレードオフの関係を最小限とし、支持性と安定性との両方を最適化するため、多層の布が開発された。例えば、二重層又は三重層の布において、形成側は、支持性のために設計される一方、摩耗側は、安定性とともに排出性のために設計される。

本質的に、多層の布は、結合ヤーン（ｂｉｎｄｉｎｇ ｙａｒｎ）によって共に保持される形成層及び摩耗層の２つの布からなる。この結合は、布の全体的な一体性に関して、非常に重要である。多層布に関するひとつの問題としては、布が張力下におかれる場合、結合ヤーンが、基礎布の層の収縮特性を変更する傾向にあることである。その結果として、斯かる布は、抄紙機への使用時、端部に沿って上方に巻き上がりをしばしば生じる。この端部の巻き上がりの効果は、布の各層を結合するヤーンが機械方向（ＭＤ）に走る縦糸を結合した布において、かなり顕著である。この巻き上がりの効果に影響を及ぼすパラメータとしては、布の層構成、織成パターン、ヤーンの材料及び寸法並びに布上で行われる種々の仕上げ工程が挙げられる。種々の布は、これらのパラメータを制御することにより、端部の巻き上がりを制限するように設計されてきたが、限定された成功が得られるのみであった。通常、最終工程の一部として適用される熱処理及びストレス処理を介して、端部の巻き上がりを制御することで、試みがなされてきた。しかしながら、これらの処理は、制御するのが難しく、しばしば永続的でないものである。さらに、これらの処理は、端部の布の本体との間に面外の隆起を生じされる。

本発明は、縦糸を結合した形成布における端部の巻き上がりの問題に対する解決法を提供するものである。本発明は、荷重下に置かれた際、端部の巻き上がり（ｃｕｒｌ）の効果に対抗する材料からなる機械を横切る方向（ＣＤ）のヤーンを有する多層布について述べる。

従って、本発明は、抄紙機の形成部に使用される形成布に関するものであるが、抄紙機のプレス部及び／又は乾燥部にも適用され得る。

本発明の布は、縦糸の結合ヤーンで共に結合された織り交ぜられた機械方向（ＭＤ）のヤーン及び機械を横切る方向（ＣＤ）のヤーンの上部層及び下部層を有する。少なくともいくつかのＣＤヤーンは、熱処理した後に室温に戻した際に強力な収縮力を生じる材料からなる。これらのＣＤヤーンは、布が荷重下におかれ且つ端部の巻き上がりを典型的に生じる上記の強力な収縮力が発生する張力を埋め合わせる（ｏｆｆｓｅｔ）ように、配置される。これらのＣＤの例示的な材料は、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）である。

好適実施例において、布は、三重層の形成布であって、上部層は、布の形成側にあり、下部層は、布の摩耗側にある。

本発明のその他の態様に含まれるように、少なくともいくつかのヤーンは、ポリアミドヤーン又はポリエステルヤーンのいずれかからなってもよく、いくつかのヤーンは、モノフィラメントのヤーンであってもよく、いくつかのヤーンは、異なる寸法及び／又は形状を有してもよい。

本発明について、下記に特定する添付の図面についてしばしば参照しつつ、より詳細に述べる。

本発明をより完全に理解するため、下記の記載及び添付の図面について、述べる。

上述したように、層を接続する機械方向に配向したヤーンを含む多層の抄紙機の布は、抄紙機上において、端部が強力に上部に巻き上がりを生じる傾向がある。これは、縦糸の結合ヤーンが、張力下にある分離した層に対して異なる収縮特性を与えるためである。結果として、布の端部は、布が荷重下に置かれると、上方に巻き上がりを生じる。他の全ての特性については最適化されているが荷重下で上記の端部の巻き上がりを示す布は、市場では受け入れられない。従って、このクラスの布において、巻き上がりを制御するのに対抗する永続的な効果を提供する必要がある。本発明は、これらの布においての巻き上がりを生じる張力に対抗するのに使用され得る特性を有する異なるヤーン材料を戦略的に取り込む。

本発明は、縦糸を結合した布、及び追加のＭＤ結合ヤーンで結合された多層の布の両方を包含することを意図する。縦糸を結合した布において、ひとつ又は両方の層に固有であってもよいいくつかのＭＤヤーンは、他の層に少なくとも結合する層間を横切る。これらの縦糸の結合ヤーンは、２つのヤーンが各層のひとつ又は両方において完全な織成パターン（例えば、平織りのパターンなど）を生ずべく組み合わせるように、しばしば対とされる。

本発明の好適実施例は、張力下で焼きなまし（ａｎｎｅａｌｉｎｇ）されて室温に戻した際に強力な収縮力を生じる、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）などの材料からなるＣＤヤーンを取り込む抄紙機である。これらの異なる材料のヤーンを布に適当に配置することにより、上記の強力な収縮力は、布が荷重下に配置された際に端部の巻き上がりを生じる張力を埋め合わせる（ｏｆｆｓｅｔ）のに使用され得る。

従って、本発明に使用される所望の材料は、熱処理後（ＭＤの張力下での焼きなまし）後に室温に戻した際に、強力な収縮力を示す必要がある。これらの特徴を示す例示的な材料は、ＰＢＴである。図１は、温度の範囲に対する熱処理の初期１０１及び終期１０２並びに室温に従った処理１００における、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）の収縮張力を示すグラフである。この収縮張力は、材料の収縮力の測定値である。比較として、図２は、温度の範囲に対する熱処理の初期２０１及び終期２０２並びに室温に従った処理２００における、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）の収縮張力を示すグラフである。処理により、ＰＥＴ材料は、低い収縮張力を有するが、ＰＢＴヤーンは、有意に高い収縮力を有する。Ｔｅｉｊｉｎ社製の９３６Ｂ（図１に示す材料）などのＰＢＴヤーンは、張力下で焼きなましし、焼きなましの熱を除去すると、強力な収縮力を生じる。この力は、ＰＢＴヤーンを収縮させ、織成される種々の布に強力な巻き上がり性を付与する。この理由のため、従来の抄紙機の布は、ヤーン材料としてＰＢＴを典型的に使用していない。

しかしながら、布に戦略的にＰＢＴヤーンを配置することにより、本発明は、縦糸を結合する構造において見られる張力下における自然な端部の巻き上がりに対抗するのにこの収縮力を使用する。斯かるＰＢＴヤーンは、いくつかのＣＤヤーンとして導入すると、布の自由となった端部にバランスのとれた巻き上がり性を付与する。好ましくは、ＰＢＴヤーンは、ＣＤヤーンとして使用されるが、布を有する種々のヤーンに、異なる材料を用いてもよい。

本発明のその他の態様としては、上記の埋め合わせの効果を制御するように、異なる材料のヤーンを、他のヤーン又はヤーン材料にブレンドしてもよい。例えば、ＰＢＴヤーンで生じる対抗力が強すぎる場合、上記の埋め合わせの効果は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）又はポリアミド（ＰＡ）などの標準的な材料ヤーンでＰＢＴヤーンを変更することにより、抑制されてもよい。これらの異なる材料ヤーンは、種々の比率で変更してもよく、例えば、１ＰＢＴ：１ＰＡ、１ＰＢＴ：３ＰＡ、１ＰＢＴ：１ＰＥＴ：１ＰＡ、ＰＢＴ：ＰＡ：ＰＥＴ：ＰＡとして織成された１ＰＢＴ：１ＰＥＴ：２ＰＡ、２ＰＢＴ：３ＰＡなどが挙げられる。このＰＢＴの効果は、ヤーンにその他の材料を共重合又はブレンドすることにより、調節されてもよい。例えば、ＰＥＴは、ＰＢＴと適当に／適合的にブレンドされる。ＰＢＴは、ＰＥＴよりも良好な摩耗耐性を有するので、これらの２つの材料を組み合わせることにより形成されたヤーンは、摩耗耐性が増加し、従って、これらのヤーンを用いて製造された布は、端部の巻き上がり耐性に加えて、良好な摩耗耐性を有することとなる。重量当たり８５％のＰＢＴと１５％のＰＥＴとのブレンドは、冷却後に低下した収縮力を与えるが、布の端部の巻き上がりを避けるのに十分な応力を未だ生じる。２０重量％以上のＰＥＴを含有するブレンドは、布に巻き上がりを生じさせないが、ＰＢＴに斯かる高いレベルの向上された摩耗耐性を未だ保持する。この点、６０〜９０重量％のＰＢＴと、１０〜４０重量％のＰＥＴのその他の可能なブレンドも想定されるものである。さらに、ＰＢＴとＰＥＴとの組み合わせは、他のポリマーブレンドモノフィラメントでしばしば見出される毛羽立ち（ｆｉｂｒｉｌｌａｔｉｏｎ）及び高圧のシャワー耐性（ｓｈｏｗｅｒ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）の問題をもたらしてはならない。

布の摩耗耐性を向上させるのに使用される弾性体を有するＰＥＴ又はＰＢＴのブレンドで製造されたモノフィラメントは、非常に柔軟で、布の熱処理中にひどく変形してしまい、布の透過性を不要に損失させることとなる。また、高圧のシャワー耐性も低い。本発明のＰＢＴ／ＰＥＴのモノフィラメントは、同程度に平坦化しない。抄紙機の生地（ｃｌｏｔｈｉｎｇ）に使用されるポリアミドモノフィラメントは、化学攻撃に影響を受けやすく、抄紙機の駆動負荷を増加する。しかしながら、本発明のＰＢＴ／ＰＥＴのモノフィラメントを含有する布では、当たらず、交互のＰＥＴ／ＰＢＴ、及び交互のＰＥＴ／（ＰＢＴ／ＰＥＴ 重量当たり８５／１５のブレンド）を含有する布の場合、布の摩耗耐性の損失はない。交互のＰＥＴ／ＰＡの布の摩耗耐性は、１００％のＰＥＴを有する布と比較して、良好である。低い収縮効果を有するＰＢＴ／ＰＥＴのブレンドは、布の摩耗側において、１００％で使用されてもよく、交互のＰＥＴ／ＰＡの特性を適合してもよく、越えてもよい。所望の収縮挙動を生じるように、その他の材料をＰＢＴとブレンドしてもよい。

本発明による布は、モノフィラメントヤーンのみを好ましく有する。また、形成側及び摩耗側のＣＤヤーン及びＭＤヤーンは、異なる寸法を有してもよい。好ましくは、形成側のＣＤヤーン及びＭＤヤーンは、摩耗側のＣＤヤーン及びＭＤヤーンよりも小さな寸法を有する。しかしながら、本発明において、種々のヤーンの寸法の組み合わせを用いてもよい。さらに、円形の断面形状に加えて、１つ以上のヤーンは、方形の断面形状又は非円形の断面形状などのその他の断面形状を有してもよい。上記したように、当業者に認識されるような種々の適当な材料の組み合わせを使用してもよい。また、布において斯かるＣＤヤーンの位置は、摩耗側及び形成側の一方又は両方など、適用例に応じて、種々であり得る。これらの例は、本発明の単に代表例であって、本発明を限定することを意味するものではないことを記する。

上記の事項に対する改変は、当業者に明らかであるが、本発明の範囲を超えて本発明を改変するものではない。添付の特許請求の範囲は、斯かる状況を包含するように解釈されるべきものである。

温度の範囲に対する熱処理の初期及び終期並びに室温に従った処理における、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）の収縮張力を示すグラフである。 温度の範囲に対する熱処理の初期及び終期並びに室温に従った処理における、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）の収縮張力を示すグラフである。

符号の説明

１００ 室温に従った処理
１０１ 初期
１０２ 終期
２００ 室温に従った処理
２０１ 初期
２０２ 終期

Claims (22)

1. 端部の巻き上がりに耐性を有する、多層の縦糸を結合した抄紙機の生地又は布であって、
   当該抄紙機の生地は：
   機械方向（ＭＤ）のヤーンのシステム、及び機械を横切る方向（ＣＤ）のヤーンであって、前記のＭＤヤーンのシステムの前記ヤーンは、当該抄紙機の生地を形成するように、前記のＣＤヤーンのシステムの前記ヤーンと織り交ぜられ、前記ＭＤヤーンは、当該抄紙機の生地の各層を接続するように結合ヤーンとして使用される、システム;
   を有し、
   前記のＣＤヤーンのシステムは、当該抄紙機の生地を荷重下に載置した際に、端部の巻き上がりに対抗する材料からなり、
   前記の複数のＣＤヤーンは、それぞれ、６０％〜９０％重量％及び１０％〜４０％重量％の、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）及びポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）の混合物から作られたヤーンからなることを特徴とする抄紙機の生地。
2. 前記の複数のＣＤヤーンは、布が荷重下に置かれ、端部の巻き上がりを典型的にもたらす発生された張力を強力な収縮力が埋め合わせるように、布に配置されることを特徴とする請求項１に記載の抄紙機の生地。
3. 前記複数のＣＤヤーンは、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）から作られたヤーンからさらになることを特徴とする請求項１又は２に記載の抄紙機の生地。
4. 前記のＣＤヤーンのシステムは、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリアミド（ＰＡ）及び／又はポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）から作られたＣＤヤーンからさらになることを特徴とする請求項１又は２に記載の抄紙機の生地。
5. 前記のＣＤヤーンは、１ＰＢＴ：１ＰＡ、１ＰＢＴ：３ＰＡ、１ＰＢＴ：１ＰＥＴ：１ＰＡ、１ＰＢＴ：１ＰＥＴ：２ＰＡ、又は２ＰＢＴ：３ＰＡという比率にあることを特徴とする請求項４に記載の抄紙機の生地。
6. 前記の複数のＣＤヤーンは、それぞれ、８０〜８５重量％、及び１５〜２０重量％の、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）及びポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）の混合物から作られたヤーンからなることを特徴とする請求項４に記載の抄紙機の生地。
7. 前記のＭＤヤーンのシステムの前記ヤーン、及び前記のＣＤヤーンのシステムの前記ヤーンは、モノフィラメントであることを特徴とする請求項１又は２に記載の抄紙機の生地。
8. 表面側と機械側とを有することを特徴とする請求項１又は２に記載の抄紙機の生地。
9. 前記表面側上及び前記機械側上にある前記ＣＤヤーン及び前記ＭＤヤーンは、異なる寸法を有することを特徴とする請求項８に記載の抄紙機の生地。
10. 前記表面側上にある前記ＣＤヤーン及び前記ＭＤヤーンは、前記機械側上にある前記ＣＤヤーン及び前記ＭＤヤーンよりも小さな寸法を有することを特徴とする請求項８に記載の抄紙機の生地。
11. 前記ＣＤヤーン及び前記ＭＤヤーンの少なくともひとつは、非円形の断面形状を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の抄紙機の生地。
12. 端部の巻き上がりに耐性を有する、多層の縦糸を結合した抄紙機の生地を形成する方法であって、当該方法は：
    機械方向（ＭＤ）のヤーンのシステム、及び機械を横切る方向（ＣＤ）のヤーンを設けるステップであって、前記のＭＤヤーンのシステムの前記ヤーンは、前記抄紙機の生地を形成するように、前記のＣＤヤーンのシステムの前記ヤーンと織り交ぜられ、前記ＭＤヤーンは、前記抄紙機の生地の各層を接続するように結合ヤーンとして使用される、ステップ；
    を有し、
    前記のＣＤヤーンのシステムは、前記抄紙機の生地を荷重下に載置した際に、端部の巻き上がりに対抗する材料からなり、
    前記の複数のＣＤヤーンは、それぞれ、６０％〜９０％重量％及び１０％〜４０％重量％の、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）及びポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）の混合物から作られたヤーンからなることを特徴とする前記方法。
13. 前記の複数のＣＤヤーンは、布が荷重下に置かれ、端部の巻き上がりを典型的にもたらす発生された張力を強力な収縮力が埋め合わせるように、布に配置されることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
14. 前記複数のＣＤヤーンは、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）から作られたヤーンからさらになることを特徴とする請求項１２又は１３に記載の方法。
15. 前記ＣＤヤーンのシステムは、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリアミド（ＰＡ）及び／又はポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）から作られたＣＤヤーンからさらになることを特徴とする請求項１２又は１３に記載の方法。
16. 前記のＣＤヤーンは、１ＰＢＴ：１ＰＡ、１ＰＢＴ：３ＰＡ、１ＰＢＴ：１ＰＥＴ：１ＰＡ、１ＰＢＴ：１ＰＥＴ：２ＰＡ、又は２ＰＢＴ：３ＰＡという比率にあることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
17. 前記の複数のＣＤヤーンは、それぞれ、８０〜８５重量％、及び１５〜２０重量％の、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）及びポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）の混合物から作られたヤーンからなることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
18. 前記のＭＤヤーンのシステムの前記ヤーン、及び前記のＣＤヤーンのシステムの前記ヤーンは、モノフィラメントであることを特徴とする請求項１２又は１３に記載の方法。
19. 前記抄紙機の生地は、表面側と機械側とを有することを特徴とする請求項１２又は１３に記載の方法。
20. 前記表面側上及び前記機械側上にある前記ＣＤヤーン及び前記ＭＤヤーンは、異なる寸法を有することを特徴とする請求項１９に記載の方法。
21. 前記表面側上にある前記ＣＤヤーン及び前記ＭＤヤーンは、前記機械側上にある前記ＣＤヤーン及び前記ＭＤヤーンよりも小さな寸法を有することを特徴とする請求項１９に記載の方法。
22. 前記ＣＤヤーン及び前記ＭＤヤーンの少なくともひとつは、非円形の断面形状を有することを特徴とする請求項１２又は１３に記載の方法。

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