JP5227738B2

JP5227738B2 - 製紙用フェルトの製造方法

Info

Publication number: JP5227738B2
Application number: JP2008272925A
Authority: JP
Inventors: 茂人青木
Original assignee: Nippon Felt Co Ltd
Current assignee: Nippon Felt Co Ltd
Priority date: 2008-10-23
Filing date: 2008-10-23
Publication date: 2013-07-03
Anticipated expiration: 2028-10-23
Also published as: JP2010100961A

Description

本発明は、織布の端部を超音波溶着装置を用いて相互に接合して得られた基布にバット繊維層を一体化させた製紙用フェルトの製造方法に関するものである。

袋織りでエンドレスの基布を製作するには、大型の織機が必要となることから製造コストが嵩み、また長尺の基布を製作するのに限界がある。そこで、有端の織布からエンドレスの基布を製作し、また丈寸法や幅寸法の短い織布から所要の寸法の基布を製造する方法が採用されているが、このような製造方法では、織布の端部を相互に接合する作業が必要となる、このような織布の接合に、超音波溶着を用いた種々の技術が知られている（特許文献１〜４参照）。

また、このような超音波溶着による織布の接合に関して、本件出願人は、互いに接合すべき各端部において緯糸を除去してできた経糸のみの部分を重ね合わせて、ここに架橋糸を緯糸と平行に配置して、この架橋糸と経糸とを溶着する技術を先に提案した（特許文献５参照）。これによると、溶着接合部が均一で整然とした仕上がり状態になる上に、高い接合強度を得ることができるという利点が得られる。
特表２００６−５１０８１２号公報特開２００７−２７７７４０号公報特開２０００−２７０８９号公報特許第３６１１００９号公報特開２００８−５０７３２号公報

しかるに、前記従来の技術では、幅広な領域を溶着することで高い接合強度を確保することができるが、溶着された糸が開口を狭めるように潰れるため、接合部の開口状態が地部と大きく異なり、この開口状態の相違は通水性に影響を及ぼすため、紙にマーク（搾水斑）が発生する原因となる。

また、幅広な領域を溶着する場合、加熱量が大きいため、超音波溶着装置のホーンとアンビルに接触する溶着接合部のみならず、そこに隣接する地部の糸も高温に加熱されて、溶着接合部の周辺に熱収縮による皺が発生するという問題がある。

また、架橋糸を用いた構成では、特に細い糸で緻密に織られた織布の場合、糸の太さに応じて架橋糸を細くする必要があり、また糸間隔に応じて糸の重ね代の幅も小さくなるため、作業が難しくなる難点がある。

また、経糸と緯糸の双方を溶着する構成や、架橋糸を用いた構成では、溶着接合部の柔軟性が低下し、溶着接合部が地部に比べて硬くなる不都合があり、この溶着接合部の柔軟性の低下は、製紙機内を走行する際の振動や異音の原因となる。

本発明は、このような従来技術の問題点を解消するべく案出されたものであり、その主な目的は、溶着接合部の周辺と地部との開口状態の均一化、溶着接合時の作業性の向上、溶着接合部の周辺での熱収縮による皺の防止、及び溶着接合部の柔軟性の確保を図ることができるように構成された製紙用フェルトの製造方法を提供することにある。

このような課題を解決するために、本発明においては、請求項１に示すとおり、織布の端部を超音波溶着装置を用いて相互に接合して得られた基布にバット繊維層を一体化させた製紙用フェルトの製造方法において、前記織布を、第１方向の糸と第２方向の糸とを絡合させて、前記第１方向の糸の直径がその糸間隔の０．２５倍以上となるように製織し、前記織布の互いに接合すべき各端部において、接合に利用される前記第１方向の糸を残して前記第２方向の糸を所要の本数だけ除去し、前記超音波溶着装置において、前記第２方向の糸の直径と概ね等しい幅を有する刃状のアンビルとホーンとの間に、前記アンビルの長手方向と前記第２方向の糸とが平行となる態様で、互いに重複するように重ね合わされた各端部の前記第１方向の糸のみの部分を挟み込んで、前記第１方向の糸のみの溶融により、その第１方向の糸を相互に結合する溶着接合部を、前記第２方向の糸と平行に、且つ前記第２方向の糸の直径と概ね等しい幅を有する糸状に形成するものとした。

これによると、超音波溶着装置のホーンと刃状のアンビルとの間に第１方向の糸が挟み込まれることで、第１方向の糸が潰されて扁平化し、隣り合う第１方向の糸の溶融部分が相互に融合して、第１方向の糸を相互に結合する橋絡部が形成される。このとき、刃状のアンビルが第２方向の糸の直径と概ね等しい幅を有するため、橋絡部も第２方向の糸の直径と概ね等しい幅となり、この橋絡部が刃状のアンビルに沿って第２方向の糸と平行に横方向に並ぶことで、溶着接合部は全体として、第２方向の糸の直径と概ね等しい幅を有する糸状をなし、第２方向の糸と同様の状態になる。

このため、溶着接合部の周辺の開口の状態が地部と類似したものとなり、溶着接合部の周辺と地部とで通水性が大きく異なることを避けて、紙のマークを抑制することができる。また、前記の従来技術のように架橋糸を用いないため、細い糸で緻密に織られた織布の場合にも、良好な作業性を確保することができる。また、溶着接合部が幅狭であるため、加熱量が小さくて済み、隣接する地部の第２方向の糸が高温に加熱されないため、熱収縮による皺の発生を防止することができる。また、溶着部が幅狭な糸状をなすため、溶着接合部の柔軟性が損なわれることを避けることができる。

前記製紙用フェルトの製造方法においては、請求項２に示すとおり、前記アンビルの幅が１．００ｍｍから０．２０ｍｍまでの範囲内である構成とすることができる。

アンビルの幅が１．００ｍｍより大きいと、一般的に用いられる１．００ｍｍ以下の第２方向の糸と比較して溶着接合部の幅が大き過ぎるため、溶着接合部の周辺の開口の状態が地部と大きく異なるものとなり、望ましくない。逆にアンビルの幅が０．２０ｍｍより小さいと、アンビルが第１方向の糸を溶断するように作用し、さらに、アンビルの剛性が不足するため、ホーンから印加される超音波によりアンビルも振動を起こし、これによりエネルギー損失が大きくなり、また安定した再現性のある溶着ができなくなるため、望ましくない。

第１方向の糸の直径がその糸間隔の０．２５倍より小さいと、第１方向の糸の直径に対してその糸間隔が大き過ぎるため、隣り合う第１方向の糸が繋がった橋絡部が形成されないか、あるいは橋絡部が形成されても十分な厚さとならないため、所要の接合強度を確保することができない。また溶着接合部が薄くなることで、プレスロールによる加圧時に溶着接合部の周辺の圧力が地部より低くなるため、紙にマークが発生する原因となる。なお、溶着接合部には、少なくともニードリング時に基布に付与される張力により破断することのない接合強度が要求される。

なお、本発明は、織布の幅方向に延在する先端部を相互に接合する場合の他、織布の丈方向に延在する側縁部を相互に接合する場合にも適用することができる。織布の幅方向に延在する先端部を相互に接合する場合には、第１方向の糸が経糸となり、第２方向の糸が緯糸となる。一方、織布の丈方向に延在する側縁部を相互に接合する場合には、第１方向の糸が緯糸となり、第２方向の糸が経糸となる。

このように本発明によれば、溶着接合部の周辺の開口の状態が地部と類似したものとなり、溶着接合部の周辺と地部とで通水性が大きく異なることを避けて、紙のマークを抑制することができる。また、前記の従来技術のように架橋糸を用いないため、細い糸で緻密に織られた織布の場合にも、良好な作業性を確保することができる。また、溶着接合部が幅狭であるため、加熱量が小さくて済み、隣接する地部の第２方向の糸が高温に加熱されないため、熱収縮による皺の発生を防止することができる。また、溶着部が幅狭な糸状をなすため、溶着接合部の柔軟性が損なわれることを避けることができ、製紙機内を走行する際の振動や異音を防止することができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明によるフェルトの一例を示す断面図である。図２は、図１に示した基布を示す模式的な斜視図である。

このフェルト１は、図１に示すように、基布層２にバット繊維層３をニードリングにより積層一体化してなるものであり、基布層２は、第１〜第３の３枚の基布４〜６を重ね合わせたラミネート構造をなしている。

第１の基布４は、図２に示すように、有端の織布１１を複数枚（ここでは３枚）丈方向に接合して無端状に形成される。また、図１に示した第２の基布５及び第３の基布６も、この第１の基布４と同様に、有端の織布を丈方向に複数枚接合して無端状をなしている。なお、走行速度の高いパートに使用する場合のように、フェルト１に大きな引張力が作用する場合には、有端の織布を接合してできた基布と、袋織りにより無端状に製織された基布とを組み合わせるようにしても良い。

図３は、図２に示した織布の溶着接合部を示す平面図である。図４は、図３に示した織布の溶着接合作業の手順を示す平面図である。

織布１１は、図３に示すように、経糸（第１方向の糸）２１に緯糸（第２方向の糸）２２を絡合させた１重織りの構造をなしており、各端部１２・１３の経糸２１が相互に溶着接合されて、糸状の溶着接合部２３が緯糸２２と平行に形成されている。

この織布１１の溶着接合においては、まず、図４に示すように、織布１１の互いに接合すべき各端部１２・１３を、緯糸２２を除去して経糸２１のみとし、この各端部１２・１３の経糸２１のみの部分を所要の重ね代で互いに重複するように重ね合わせて、各端部１２・１３の経糸２１が交互に並んだ状態の重複部４１を形成し、この重複部４１の経糸２１を超音波溶着により相互に接合する。

なお、経糸２１は、溶着接合が可能なポリアミドなどの熱可塑性の合成樹脂材料からなるモノフィラメント糸である。緯糸２２も、経糸２１と同様に、ポリアミドなどの合成樹脂材料からなるモノフィラメント糸とすれば良いが、この他に、撚糸なども可能である。

図５は、図４に示した織布の溶着接合に用いられる超音波溶着装置を示す模式的な斜視図であり、織布の一部を破断して示している。この超音波溶着装置は、ホーン５１及びアンビル５２を有し、ホーン５１は図示しない架台に昇降可能に支持され、アンビル５２は架台に固定されており、ホーン５１には図示しない超音波振動子が接続されている。

ここでは、アンビル５２の長手方向と地部の緯糸２２とが平行となり、且つ織布１１の各端部１２・１３の経糸２１のみの部分を重ね合わた重複部４１の中心がアンビル５２上に位置するように織布１１を配置し、ホーン５１を降下させて、重複部４１をホーン５１とアンビル５２との間に挟み込み、加圧しながらホーン５１から超音波を印加することで、重複部４１の経糸２１が溶着され、糸状の溶着接合部２３が緯糸２２と平行に形成される。

アンビル５２は、織布１１の緯糸２２の直径と概ね等しい幅を有する刃状をなしており、例えば、０．０５ｍｍ刻みで幅が異なるアンビル５２が用意された場合に、緯糸２２が直径０．２５ｍｍのモノフィラメント糸である場合には、アンビル５２には０．２５ｍｍあるいは０．３０ｍｍのものが用いられる。

なお、ホーン５１は特に限定されるものではなく一般的な幅（例えば１０mm）のものを用いれば良い。

図６は、図３に示した溶着接合部を詳しく示す図であり、（Ａ）に経糸２１に平行な平面で切断した模式的な断面図を、（Ｂ）に経糸２１に直交する平面で切断した模式的な断面図を、（Ｃ）にアンビル５２側から見た平面図をそれぞれ示している。

超音波溶着装置のホーン５１と刃状のアンビル５２との間に経糸２１が挟み込まれることで、経糸２１が潰されて扁平化し、隣り合う経糸２１の溶融部分が相互に融合して、経糸２１を相互に結合する橋絡部６１が形成される。このとき、刃状のアンビル５２の幅Ｗが緯糸２２の直径ｄ２と概ね等しいため、橋絡部６１の幅ａも緯糸２２の直径ｄ２と概ね等しくなり、この橋絡部６１が刃状のアンビル５２に沿って緯糸２２と平行に横方向に並ぶことで、溶着接合部２３は全体として、緯糸２２の直径と概ね等しい幅を有する糸状をなし、緯糸２２と同様の状態になる。

ここで、アンビル５２の幅は１．００ｍｍから０．２０ｍｍまでの範囲内とすると良い。アンビル５２の幅が１．０ｍｍより大きいと、一般的に用いられる１．００ｍｍ以下の緯糸２２と比較して溶着接合部２３の幅が大き過ぎるため、溶着接合部２３の周辺の開口の状態が地部と大きく異なるものとなり、望ましくない。逆にアンビル５２の幅が０．２０ｍｍより小さいと、アンビル５２が経糸２１を溶断するように作用し、さらに、アンビル５２の剛性が不足するため、ホーン５１から印加される超音波によりアンビル５２も振動を起こし、これによりエネルギー損失が大きくなり、また安定した再現性のある溶着ができなくなるため、望ましくない。

また、適切な溶着接合部２３を得るには、経糸２１の間隔Ｄ１に対する経糸２１の直径ｄ１の比（ｄ１／Ｄ１）が０．２５以上となるようにすると良い。特に望ましくは、ｄ１／Ｄ１が０．６以上となるようにすると良い。

ｄ１／Ｄ１が０．２５より小さいと、経糸２１の直径ｄ１に対して経糸２１の間隔Ｄ１が大き過ぎるため、隣り合う経糸２１が繋がった橋絡部６１が形成されないか、あるいは橋絡部６１が形成されても十分な厚さとならないため、所要の接合強度を確保することができない。また溶着接合部２３が薄くなるため、プレスロールによる加圧時に溶着接合部２３の周辺の圧力が地部より低くなるため、紙にマークが発生する原因となる。なお、溶着接合部２３には、少なくともニードリング時に基布に付与される張力により破断することのない接合強度が要求される。

なお、アンビル５２には、緯糸２２の直径ｄ２と概ね等しい幅を有するものが用いられるが、経糸２１の間隔Ｄ１や直径ｄ１に応じて橋絡部６１の厚さが変化するため、所要の強度を得るため橋絡部６１の幅ａを広めにする必要がある場合には、アンビル５２の幅Ｗを緯糸２２の直径ｄ２より僅かに大きくすると良く、このようにアンビル５２の幅Ｗは、緯糸２２の直径ｄ２を基準とするものの、多少の増減はあり、例えば、緯糸２２の直径ｄ２に対するアンビル５２の幅Ｗの割合を１２０％から８０％の範囲内とすると良い。

また、最端の緯糸２２と溶着接合部２３との間隔ｂが、地の緯糸２２の間隔Ｄ２と概ね等しくなるように溶着接合部２３を形成すると良く、これにより緯糸２２とこれに類似する糸状の溶着接合部２３とが等間隔に並んだ状態となるが、経糸２１の先端部が開口６２を狭めるように突出するため、開口６２の大きさを均一化するため、最端の緯糸２２と溶着接合部２３との間隔ｂを、緯糸２２の間隔Ｄ２より若干長めに設定するようにしても良い。

図７は、本発明における超音波溶着装置の別の例を示す模式的な斜視図であり、織布の一部を破断して示している。図５に示した例は、先端が直線状をなす平板状のアンビル５２を用いて、ホーン５１を昇降しながらアンビル５２の長さ単位で溶着を段階的に進めるショット式のものであったが、この図７に示す例は、ローラー型のアンビル７１が用いられており、ホーン５１とアンビル７１との間に経糸２１を挟み込んだ状態で織布１１を移動させながら溶着を連続的に進めるようになっている。

アンビル７１は、円環状をなしており、図５の例と同様に、織布１１の緯糸２２の直径と概ね等しい幅を有するものが用いられる。

図８は、本発明における基布の別の例を示す模式的な側面図である。前記のように、溶着接合部２３には、少なくともニードリング時に基布に付与される張力により破断することのない接合強度が要求され、前記の要領で形成された溶着接合部２３は、このニードリング時に要求される接合強度を満足することができるが、抄紙機内を走行する際に作用する引張力に対して要求される接合強度を溶着接合部２３が単独で満足することができない場合があり、このような場合には、図８に示すように、溶着接合部２３を基布の地部に重ねたり、溶着接合部のない別の基布に重ねたりすることで、基布が溶着接合部２３で破断してフェルトが胴切れを起こすことを防止することができる。

図８（Ａ）に示す基布層８１では、図１に示した例と同様に、３枚の基布８２〜８４が重ね合わされているが、特にここでは、３枚の基布８２〜８４相互で溶着接合部２３が丈方向にずらして配置されている。この構成では、溶着接合部２３が別の基布８２〜８４の地部に重なるため、溶着接合部２３に大きな引張力が作用することを避けることができる。

図８（Ｂ）に示す基布層８５は、シームフェルトの場合であり、ここでは、有端の織布１１を溶着により無端状に接合して、その無端の織布を潰すように折り畳み、２つの折曲部に経糸の折り返しによる端部接合用のループＲを形成し、このループＲを噛み合わせて芯線Ｃを通すことで、無端状に接合される。この構成では、溶着接合部２３が基布８６の地部に重なるため、溶着接合部２３に大きな引張力が作用することを避けることができる。

図８（Ｃ）に示す基布層８７も、シームフェルトの場合であり、ここでは、経糸の折り返しにより端部接合用のループＲが形成された２重織りの基布８８に、有端の織布１１を溶着により無端状に接合してできた基布８９が重ね合わされている。この構成では、溶着接合部２３が別の基布８８に重なるため、溶着接合部２３に大きな引張力が作用することを避けることができる。

この他、有端の織布１１を溶着により無端状に接合してできた基布に、袋織りにより無端状に製織された基布を重ね合わせた構成でも、前記の例と同様に、溶着接合部２３に大きな引張力が作用することを避けることができる。

図９は、本発明における織布の溶着接合部の別の例を示す平面図であり、（Ａ）には接合前の状態を示し、（Ｂ）には接合後の状態を示している。ここでは、基布となる織布１１の端部がそれぞれ、相互補完的な凹凸形状に形成されており、織布１１の幅方向に延在する先端部９１・９２が溶着により互いに接合され、また織布１１の丈方向に延在する側縁部９３・９４も溶着により互いに接合される。

先端部９１・９２同士の接合では、図４に示した例と同様の手順で行えば良く、織布１１の緯糸と同様の状態の溶着接合部９５が形成される。

一方、側縁部９３・９４同士の接合では、図４に示した例での経糸と緯糸とを逆にして、各側縁部９３・９４を、経糸（第２方向の糸）を除去して緯糸（第１方向の糸）のみとし、この各側縁部９３・９４の緯糸のみの部分を互いに重複するように重ね合わせて、この重複部の緯糸を超音波溶着により相互に接合することで、糸状の溶着接合部９６が経糸と平行に形成され、このとき、織布１１の経糸の直径と概ね等しい幅を有する刃状のアンビルを用いることで、溶着接合部９６を経糸と同様の状態とすることができる。

なお、前記の例では、糸状の溶着接合部を１条設けるものとしたが、所要の間隔をおいて糸状の溶着接合部を複数条設けることも可能である。この場合、刃状のアンビルが複数枚並べて設けられた構成とすると、複数条の溶着接合部を一度に形成することができるため、作業効率が向上する。

本発明にかかる製紙用フェルトの製造方法は、溶着接合部の周辺と地部との開口状態の均一化、溶着接合時の作業性の向上、溶着接合部の周辺での熱収縮による皺の防止、及び溶着接合部の柔軟性の確保を図ることができる効果を有し、基布にバット繊維層を一体化させた製紙用フェルト、例えば抄紙機のプレスパート（圧搾部）で用いられるプレスフェルトや、ドライパート（乾燥部）で用いられるドライヤーフェルトなどとして有用である。

本発明によるフェルトの一例を示す断面図である。図１に示した基布を示す模式的な斜視図である。図２に示した織布の溶着接合部を示す平面図である。図３に示した織布の溶着接合作業の手順を示す平面図である。図４に示した織布の溶着接合に用いられる超音波溶着装置を示す模式的な斜視図である。図３に示した溶着接合部を詳しく示す断面図及び平面図である。本発明における超音波溶着装置の別の例を示す模式的な斜視図である。本発明における基布の別の例を示す模式的な側面図である。本発明における織布の溶着接合部の別の例を示す平面図である。

符号の説明

１フェルト
２・８１・８５・８７基布層
３バット繊維層
４〜６・８２・８６・８９基布
１１織布
１２・１３端部
２１経糸（第１方向の糸）
２２緯糸（第２方向の糸）
２３・９５・９６溶着接合部
４１重複部
５１ホーン
５２・７１アンビル
６１橋絡部
６２開口
９１・９２先端部
９３・９４側縁部

Claims

織布の端部を超音波溶着装置を用いて相互に接合して得られた基布にバット繊維層を一体化させた製紙用フェルトの製造方法であって、
前記織布を、第１方向の糸と第２方向の糸とを絡合させて、前記第１方向の糸の直径がその糸間隔の０．２５倍以上となるように製織し、
前記織布の互いに接合すべき各端部において、接合に利用される前記第１方向の糸を残して前記第２方向の糸を所要の本数だけ除去し、
前記超音波溶着装置において、前記第２方向の糸の直径と概ね等しい幅を有する刃状のアンビルとホーンとの間に、前記アンビルの長手方向と前記第２方向の糸とが平行となる態様で、互いに重複するように重ね合わされた各端部の前記第１方向の糸のみの部分を挟み込んで、前記第１方向の糸のみの溶融により、その第１方向の糸を相互に結合する溶着接合部を、前記第２方向の糸と平行に、且つ前記第２方向の糸の直径と概ね等しい幅を有する糸状に形成することを特徴とする製紙用フェルトの製造方法。
前記アンビルの幅が１．００ｍｍから０．２０ｍｍまでの範囲内であることを特徴とする請求項１に記載の製紙用フェルトの製造方法。