JPH03501395A - 紙ウエブを拘束状態で乾燥する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 祇ウェブを拘束状態で乾燥する方法 皿盈班匪夏圏仮 本出願は１９８７年２月１３日出願の米国出願（Ｕ、Ｓ、Ｓ、Ｎ、）第０１４゜ ５６９号の一部継続出願である。この米国出願筒０１４．５６９号の全ての開示 は、本文に参考として引用する。

主里夏宜景 主所夏公！ 本発明は製紙機械のドライヤ部分で祇ウェブを拘束状態で乾燥する方法に関する 。特に、本発明は、ウェブの辺縁のカールを防ぐようにクロスマシン方向の収縮 を生じないようにウェブを拘束することを含む方法に関する。

１皿笠丞Ω■班 紙ウェブの製造において、ウェブが形成された後、ウェブは大部分の湿気をそこ から除去するためプレス部分においてプレスされる。ウェブは、その後ウェブか ら湿気を更に除去するためにドライヤ部分を通って案内され、そこで生じたウェ ブが必要なシート特性を備えているようになる。

典型的なドライヤ部分は、第１及び第２列として配置された複数のドライヤを有 し、第１列は下部列の上方に配置される。

ウェブは曲りくねった通路を通って上部ドライヤと下部ドライヤを交互にまわる ことによって、ウェブの両側が交互に、ドライヤの外面に順次接触するようにさ れる。

前述の配置において、ドライヤの上列は上部ドライヤフェルトによって包囲され 、ドライヤの下部列は、下部ドライヤフェルトによって包囲される。上部フェル トと下部フェルトは、ウェブがそれぞれの上部ドライヤ及び下部ドライヤをまわ って送られる間、ウェブがクロスマシン方向へ収縮しないように拘束される。し かしながら、前述の配置では、ウェブが上部ドライヤと下部ドライヤとの間を送 られる間、ウェブが上部フェルト又は下部フェルトのいずれによっても支持され ないという問題が起る。ウェブがそのように拘束を受けない動きをすると、クロ スマシン方向の収縮が生じ、ひいては辺縁にカールを生じる。

ウェブの辺縁のカールやしわを減らすために、１本のドライヤフェルトがウェブ に隣接して、それぞれの上部及び下部ドライヤをまわって伸長し、ドライヤ間に おけるウェブのオーブンドロー、即ち支持されない状態のウェブの通路が発生し ないようになっているドライヤ部分が用いられている。前述の１本のフェルト式 、又はウノ（Ｕｎｏ）走行式ドライヤ部分は、ウェブが上部ドライヤと下部ドラ イヤとの間を送られる間、ウェブを支持するのに役立つけれども、そのような１ 本のフェルト式装置は少くとも次のような欠点を有する。第１に、フェルトがウ ェブと下部ドライヤとの間に配置されるので、下部ドライヤが役に立たない。第 ２に、ウェブが下部ドライヤをまわって送られる開、フェルトの外側に位置する ので、ウェブは下部ドライヤをまわる間、フェルトに対してばたつく（フラッタ −する）傾向がある。ウェブがそのようにばたつ（ことは、ウェブが下部ドライ ヤドラムをまわって送られる間、拘束されないことを意味する。

理想的には、ウェブはドライヤ部分を通って！過し終わるまで、クロスマシン方 向へ収縮しないように拘束されなければならない。そのような理想的な状況は、 １９８７年２月１３日出願に係りベロイトコーポレーションへ譲渡された米国特 許出願第０１４．５６９号に示したトータル・ベル・ラン（ＴＯＴＡＬ　ＢＥＬ 　ＲＬＩＮ）配置を使用することによって達成できる。

この米国特許出願第０１４．５６９号には、ウェブとフェルトが互いに隣接して 配置され、それらがドライヤと真空ガイドロールを交互にまわって案内されるよ うにした単一列ドライヤ部分が開示されている。このガイドロールは、前述の１ 本フェルト配置の下部の役に立たないドライヤドラムに代わるものである。

真空ガイドロールは、ウェブが同ガイドロールをまわって送られる間、ウェブを 同ガイドロールの方へ引きつけるので、ウェブは真空ガイドロールをまわって送 られる時、フェルトに対して押しつけられ、それによって、ウェブはクロスマシ ン方向の収縮が生じないように拘束される。

従って、ウェブがドライヤをまわって送られる間だけでなく、真空ガイドロール をまわる間も、クロスマシン方向の収縮が防止される。さらに、真空ガイドロー ルの直径はドライヤの直径より非常に小さいので、ドライヤと小さなガイドロー ルとの間でウェブとフェルトが一緒に走行し、これによって、ウェブは、ドライ ヤ部分を通る間の大部分において、クロスマシン方向の収縮が生じないように拘 束される。

前述のシートの拘束により、辺縁のカールやしわが減少し、仕上げシートの辺縁 に生じ昌い粗度（Ｇｒａｉｎｉｎｅｓｓ）も減る。さらに、そのようにシートを 拘束することにより、ヘッドボックスのスライス開口をより均等にすることがで き、クロス方向の繊維の配向のプロフィルが改善される。

特に、従来の乾燥工程で生じる不均衡な幅方向のシートの収縮を計量するために 、従来、種々の実験室の研究が行われてきた。前述の不均衡な収縮は、ヘッドボ ックスのスライスプロフィル、繊維の配向、シートの伸び、及び引っばりエネル ギーの吸収にも不均等を生ずる原因となる。

後文でＴＥＡとして示した引っばりエネルギーの吸収は、板試験片に応力がかか って張力下でそれが破断するまでに吸収されるエネルギーとして、１９８０年に 発行された“祇辞典（ＴｈｅＤｉｃｔｉｏｎａｒｙ　ｏｆ　Ｐａｐｅｒ）”の第 ４版に定義されている。それは例えばｋｇ−ｃｍ／ｃｍ”のように、単位面積当 りのエネルギー単位として表現されている。それは乱暴に取扱われる包装材料を 評価するために有用である。

ベロイトコーポレーションのトータル・ベル・ラン（ＴＯＴＡＬＢＥＬ　ＲＵＮ ）の考えに示されるような全体的に引っばりのないドライヤ部分に使用される連 続的乾燥を行なう拘束は、幅方向の伸びとＴＥＡプロフィルを制御することによ って、シートの仕上げ特性に直接的影響を及ぼす。さらに、そのように、収縮が 減じると、シートの辺縁のしわや粗度形成も少くなる。

前述の辞書は“不均等な乾燥と収縮から生じるシートのしわ状態として”しわを 定義しており、”それは普通、乾燥中、殆んど拘束を受けない紙に現れる”とし ている。

さらに、粗度は前述の辞書では、紙や厚紙の表面の外観の小さな変形として定義 され、それは、例えば、ワイヤやフェルトのくぼみや、色の不規則な分布や、乾 燥時の不均等な収縮のような種々の原因で生じるとされている。

また、シートの幅方向の収縮を拘束することによって、ヘッドボックスのスライ スリップの開口も一層均等に保持され、後文でもっと詳しく説明するように、幅 方向の繊維の配向プロフィルも改善される。

前述のトータル・ベル・ランは、確実に支持してドライヤ間でウェブを移送し、 シートを繊維圧とロール真空で拘束する。

前述の配置の組み合せによって、シートの紙通し、機械の走行性及びシートの特 性が改善される。

従来のドライヤ部分では、湿った紙は鋳鉄製のスチームで加熱したドライヤに間 歇的に接触することにより乾燥される。紙とドライヤとの間の熱接触は、張力の かかったドライヤ織物により保持され、その織物はそれがドライヤに巻付けられ る時、紙に圧力をかけ墨。典型的な織物の張力は、ドライヤの直径によって１直 線インチ当り８〜１２ボンド（ＰＬＩ）の範囲にあり、これは、６〜１０インチ ウォーターゲージ（ＷＧ）である０、２５〜０．３５ＰＳＩの範囲内にある。

前述の織物圧は、乾燥時の接触を改善するばかりでなく、収縮が生じないように 紙を拘束する。しかしながら、そのような拘束は、前述のように、通常のドライ ヤ円筒体間のオープンドローを通ってシートが送られる時、くり返し緩和される 。

織物圧はマシン方向への引っばりを保持することによってマシン方向へいくらか の拘束を保持するが、クロスマシン（幅）方向に対しては、紙は実質上、拘束が 加えられない。特に、辺縁部で、紙は幅方向へ自由に収縮し、シートが外側部分 により少くとも一部拘束を受けるウェブの中心部近くでは、そのような収縮は、 幾らか少い。

そのような不均等なりロスマシン方向の収縮は、例えば伸び、ＴＥＡ、及び引っ ばりのような幅方向のシート特性を不均等にしてしまう。

伸びは、前述の辞書によれは、“引っばり強さの測定時、破断点に対応する伸び ”として定義され、“それは普通、オリジナルの長さのパーセンテージとして表 現される”。

高度の幅方向の辺縁収縮も、また、シートの辺縁のしわ、カール及び粗度の形成 を強める。

前述の辞書は、カールを“板試験片の片側が湿っている時に生じる湾曲”として 定義し、“それは形式的には、サイジングの程度の尺度として使用される”。

収縮に対する拘束力が不足すると、湿展性（ｈｙｇｒｏｅｘｐａｎｓｉｖｉ　ｔ ｙ）が上り、繊維の配向に悪影響を及ぼす。湿展性は“祇辞書”では、“周囲の 相対湿度の変化によって生じる紙の寸法の変化”として定義され、“それは一般 に、パーセンテージで表わし、クロスマシン方向がマシン方向の場合より何倍も 高い値を示す。

この特性は祇シート、カード、又は構造ボード（壁ボード、防音タイルなど）の 寸法が大変重要な場合の例においては、重要な要素である”。

種々のミル試験において、そのような研究の第１局面は、商業上の製紙機械の不 均等性を計量し、それから、機械の操作と仕上げシートの特性においても、収縮 の不均等による影響を決定することに向けられた。

幅方向のシートの収縮は、ヘッドボックスのスライスリップから出る時ストック 上に落とされるインキの小滴を測定することによって決定された。それから湿潤 端にあるマーク間の距離を乾燥端にある距離と比較して、幅方向の収縮プロフィ ルが決定された。

上質紙の製紙機械に対して行った試験の結果を後文で検討する。収縮は非常に不 均等であることが認められ、事実、はとんど放物線を描いた。予期通り、幅方向 の拘束作用が最も少いところの辺縁部に、最も強い収縮が生じた。そのシートの 収縮は、紙が少くとも一部、外側部分によって拘束される中心部の近くが最も少 なかった。

幅方向の紙サンプルを、それから、実験室でテストして、シートの特性の変化を 決定した。これらの結果については、後文で更に詳しく検討する。その結果から 、マシン方向の伸びは、幅方向において大変均等であることが判った。なぜなら 、それはマシン方向の引っばりより拘束を受けるからである。しかしながら、幅 方向の伸びは非常に不均等である。これはクロス方向の収縮を直接反映している と思われる。言い換えれば、シートが最も強く収縮する辺縁部で最も強い伸びが 生じる。

マシン方向と幅方向の引っばり強度プロフィルもまた、同一サンプルを使って測 定した。

引っばり強度は、前述の辞書では“前述の条件のもとで破断する前に試験片に生 じた最大引っばり応力”として定義しており、“それは普通、試験片の単位幅当 りの力として示される。”後述するように、マシン方向の引っばりはかなり均等 であり、これもまた、幅方向へ変化しないマシン方向の引っばりによって一部影 響される。しかしながら、幅方向の引っばりプロフィルは不均等であり、わずか に双曲線の形を表わす。シートの辺縁近くで、引っばり強度は最も弱く、この部 分の幅方向の収縮は最も強かった。

前述のテストから、マシン中心部で起るような幅方向の拘束作用は、伸びを減少 させ、これに伴って引っばり強度を増加させる。幅方向の引っばりは、幅方向に おいて変化し、マシン方向の引っばりはかなり均等であるので、引っばり率も変 化し、その最高比率が辺縁に生じる。

引っばり率はマシン方向への引っばりに対する幅方向の引っばりの比であって、 これについては後文で詳述する。

ＴＥＡプロフィルも、また、そのサンプルを使って測定が行われた。幅方向のプ ロフィルは、幅方向の伸びの不均等性を反映していた。しかしながらＴＥＡプロ フィルは、ＣＤの伸びほど大きな変化を示さない。なぜなら、マシンの中心部近 くの伸びの減少が引っばり強度の増大により大部分相殺されるからである。

辺縁近くで生じる大きな収縮は、ヘッドボックスの性能に対して悪影響を与える 。リールにおいて水平な基礎重量プロフィルをうるために、スライス開口を辺縁 の近くで閉鎖しなければならない。辺縁近くにおけるスライス開口のそのような 閉鎖により、片縁部の基礎重量が軽減し、辺縁近（に生じる大きい収縮を補償す る。そのような基礎重量の減少により、紙は辺縁が軽い状態でプレス部分とドラ イヤ部分の前部を通過し、この軽い辺縁は辺縁が収縮すると重くなる。

基礎重量は、前述の辞書では、“特定のサイズに切断された連のボンド単位で表 わした重量”と定義され、“連の紙数は普通５００枚である”。

前述の不均等なスライス開口は、クロス流を生じさせることによって繊維の配向 の歪みを生じさせることが知られている。

繊維の配向は、前述のサンプルでは、後述するように、ソニックモジュラスプロ フィルを測定することによって決定された。

この繊維配向は、マシン方向からのモジュラス包絡線の主軸線の角度として示さ れる。正の角は繊維がウェブの後側へ向って配向していることを示し、負の角は 繊維が前側へ向って配向されたことを示す。

それらの繊維は全部、予期通り、マシンの中心線へ向って配向される。なぜなら 、辺縁の収縮を補償するために辺縁の近くでスライス開口が閉鎖されるからであ る。

ウェブを拘束状態で乾燥することによって得られる前述の効果は、拘束を受けな い状態での乾燥部分において生じるウェブに比べて商業上の効果が著しいことを 反映している。

均等なスライス開口をもつ時に、水平な重量プロフィルを達成するために、幅方 向の収縮を拘束する必要がある。この収縮は湿気を除去する時に生じるので、収 縮の大部分は水が飛散するオープンドローの所で生じる。収縮を少くするために は、オープンドローを確実な拘束手段に置きかえなければならない。

オープンドローを排除する一般的な商業的な配置は、１零のフェルト又は曲りく ねったドライヤ一部分である。そのような曲りくねった配置はオープンドローを 排除するけれども、オープンドローを確実な拘束手段に置きかることができず、 それはシートを片側だけから乾燥する。

しかしながら、前述のトータル・ベル・ランは、曲りくねった部分の底部非作動 ドライヤを真空ロールに置きかえる。この配置では、前述の米国特許出願第０１ ４，５６９号に示すように、交互に配置された頂部にフェルトがかけられ、また 、底部フェルトがかけられた単一列部分により両側乾燥が維持される。

前述の単一列部分の中間真空ロールは、後文で詳述する実験室での研究で使用さ れる織物真空箱と同様に作用する。真空は、シートが両ドライヤ間を送られる時 、ドライヤの織物圧によりかけられる拘束作用を保持する。

従来の曲りくねったブローボックスで生じる真空は、典型的なものでは、はんの ０．１〜０．２インチ水柱（ＷＣ）であり、この真空では明らかに、大きな収縮 の拘束手段となるには適しない。

さらに、そのような低レベルの真空は底部ドライヤ全体のまわりに及ばない、頂 部ドライヤ間のシートの長さがもっと長い場合、そのシートは従来の曲りくねっ たドライヤ部分又は１本フェルトのドライヤ部分における乾燥周期の大部分にわ たって拘束を受けないままとなる。

真空ロールの６〜８インチ水柱の真空レベルは、実質上ドライヤの織物による制 限作用に等しい。そのような真空レベルは、また、後述のような確実なシートの 拘束作用に必要なレベルでもある。

種々の実験室の研究で使用されたシートの拘束作用は連続して採用されてきた。

そして、商業上のマシンに対してこの同じ特性改善を達成するために、乾燥時の 拘束作用はまた、継続して採用されてきたし、少くとも、シートが最も収縮する 部分において使用されてきた。この特定の実験室のテストは、自然の、即ち、拘 束のない状態での収縮特性を決定するために、パイロットマシンサンプルにおい て行われた。

この設備を用いたとき、マシン方向及びクロスマシン方向の収縮は、シートが４ ０〜６０％乾燥される時に非常に少い。シートが一旦、６０％の乾燥に達すると 、収縮が多くなり、シートが基本的に乾燥するまで高率で収縮し続ける。

曲りくねった部分、また、成る場合は単一列ドライヤ一部分は、ドライヤ部分の 湿潤端で使用されてきた。・このような使用の仕方は、走行性を改善するために 行われたものである。しかしながら、乾燥度が６０％以上になると前述のように 収縮が増大することからみて、祇特性を改善し、走行性も最良とし、かつ、シー トの品質を改善するためには、単一列ドライヤ部分を機械の乾燥端近くに配置す べきことが明らかになり、単一列ドライヤ部分の構成を、前述の米国特許出願第 ０１４，５６９号に示すように、ドライヤ部分全体に使用すべきである。

従って、本発明の第１の目的は、従来の乾燥方法の前述の欠点を克服し、紙の乾 燥技術に大いに役立つ方法を提供することである。

本発明のもうひとつの目的は、フェルトと共にウェブがドライヤ部分のドライヤ をまわって送られる間フェルトでウェブを包囲し、その後、ウェブの辺縁カール が最少となるようにドライヤのすぐ下流に配置したガイド装置の一部のまわりに ウェブを巻付ける工程で成る、ドライヤ部分において祇ウェブを拘束状態で乾燥 する方法を提供することである。

本発明のもうひとつの目的は、ウェブの辺縁のカールを防ぐように、ウェブがガ イド装置を通って送られる間、クロスマシン方向へ収縮しないようにウェブを拘 束する方法を提供することである。

本発明のもうひとつの目的は、シートの辺縁のしわや粗度を減少するようにしだ 祇ウェブを拘束状態で乾燥する方法を提供することである。

本発明のもうひとつの目的は、スライス開口を一段と均等にし、それによって幅 方向の繊維の配向プロフィルを改善する方法を提供することである。

本発明のその他の目的・効果は、添付図面やグラフに関連した次の詳細な説明や 、請求項の記載から明らかとなるであろう。

主班夏！且 本発明は祇ウェブを拘束状態で乾燥する方法に関する。この方法は、ウェブがフ ェルトと共に、ドライヤ部分のドライヤをまわって送られる間、ウェブをフェル トで包囲し、その後、ウェブの辺縁カールが最少となるように、ドライヤのすぐ 下流に配設されたガイド装置の一部のまわりにウェブを巻付ける工程を含む。

特に、この方法はウェブが回転円筒形ドライヤの外面の一部をまわって送られる 間、クロスマシン方向の収縮が生じないようにウェブを拘束し、ドライヤのすぐ 近くでしかもすぐ下流に配設されたウェブガイド装置までウェブをドライヤから 送り、ウェブをガイド装置の外面の一部のまわりに巻付け、そして、ウェブの辺 縁のカールを防止できるように、ウェブがガイド装置を通過する間、クロスマシ ン方向の収縮が生じないようにウェブを拘束する工程を含む。

この方法において、前記外面をまわって送られる間ウェブを拘束する工程は、ウ ェブがフェルトと外面との間にはさまれ、クロスマシン方向の収縮が生じないよ うにフェルトがウェブを拘束するように、フェルトによってウェブを包囲させる 工程を含む。

また、ウェブをドライヤからウェブガイド装置まで送る工程は、ウェブがフェル トとドライヤとの間に配置されるようにウェブとフェルトを一緒にしてドライヤ からウェブガイド装置まで送る工程を含む。

さらに、ウェブをガイド装置の外面の一部のまわりに巻付ける工程は、ウェブと そのウェブに隣接するフェルトとを、ガイド装置の外面の一部をまわりに巻付け 、フェルトがウェブとガイド装置の外面の一部との間にはさまれるようにする工 程を含む。

この方法は、また、ウェブとフェルトをガイド装置の外面の一部のまわりに巻付 け、フェルトとの摩擦接触によりガイド装置を回転させる工程を含む。

ウェブがガイド装置をまわって送られる間、そのウェブを拘束する工程は、また 、ウェブが回転ガイドロールのまわりをまわって送られる間、クロスマシン方向 の収縮を生じないようにウェブが拘束されるように、フェルトをウェブと回転ガ イドロールであるガイド装置の外面との間にはさむ工程を含む。

ガイドロールをこえて送られる間ウェブを拘束する工程は、ウェブとフェルトが ガイドロールをまわって送られる間、ウェブがフェルトに密着するように押圧さ れウェブがクロスマシン方向の収縮を生じないように拘束されるように、ウェブ からガイドロールへ向って気流を導く工程を含む。

本発明の詳細な説明に記載の方法の種々の工程に拘束されるものでなくて、請求 の範囲により限定されるだけである。前述の本発明の方法の工程は、本発明の請 求の範囲により規定される発明の本旨と範囲から離れることなしに多くの変形が 可能である。

辺ｎわ」肌 第１図は典型的な従来の二重フェルト色ドライヤ部分の側面図であり、 第２図はシートの前縁から後縁までの収縮のパーセンテージを示すグラフであり 、 第３図はマシン方向とクロスマシン方向のシートの伸びプロフィルを比較したグ ラフであり、 第４図はマシン方向とクロスマシン方向のシートの引っばり強さのプロフィルを 比較したグラフであり、第５図はシートの前縁から後縁までのシートの引っばり 率プロフィルを示すグラフであり、 第６図はそれぞれマシン方向とクロスマシン方向のシートの前縁から後縁までの シートの引っばりエネルギー吸収プロフィルを示すグラフであり、 第７図は前縁から後縁までのシートの乾燥容量を示すグラフであり、 第８図は乾燥重量が第７図に示すように得られるように構成された開口プロフィ ルを有するヘッドボックスのスライス輪郭を示すグラフであり、 第９図はシートの前縁から後縁までのシートの繊維の配向プロフィルを示すグラ フであり、 第１０図はマシン方向とクロスマシン方向の収縮と、そのようなシートの収縮に 対するシートの真空拘束の影響を示すグラフであり、 第１１図は第９図のグラフの類似グラフであるが、サンプルの伸びに対するシー トの真空拘束の影響を示す。

第１２図はサンプルの引っばり強さに対するシートの真空拘束の影響を示すグラ フであり、 第１３図はサンプルＴＥＡに対するシートの真空拘束の影響を示すグラフであり 、 第１４図は単一フェルトのドライヤ部分、曲りくねった走行ドライヤ部分又はウ ノ走行部分の側面図であり、第１５図は米国特許出願第０１４，５６９号に示し たトータル・ベル・ラン単一列ドライヤ部分の側面図であり、第１６図はマシン 方向とクロスマシン方向のサンプルの収縮特性を示すグラフであり、 第１７図は湿展性に対する拘束状態と非拘束状態の影響を示すグラフであり、 第１８図は自由に乾燥したシートの表面を示す顕微鏡写真のコピーであり、 第１９図は拘束乾燥シートの表面を示す顕微鏡写真である。

図面に示す種々の実施例を通して同一符号に同一部品を示す。

Σ皿勿旧藤星１皿 第１図は、全体を１３で示す上部列のドライヤＩＬ　１２を有する典型的な二重 フェルト弐ドライヤ部分１０の側面図である。このドライヤ部分１０は、また、 全体を１６で示す下部列の下部ドライヤ１４．１５を有する。ウェブＷは、ドラ イヤ１４．１１．１５．１２をこえて曲りくねって伸長するので、ウェブの両側 がドライヤ１４゜１１、１５．１２のそれぞれの外面１７．１８．１９．２０と 接触する時、その両側は交互に乾燥される。上部フェルト２１はガイドロール２ ２をまわり、ドライヤ１１をまわって伸長し、それからガイドロール２３をまわ って上部ドライヤ１２をまわる。同様に、下部フェルト２４は、ドライヤ１４を まわり、下部ガイドロール２５をまわり、ドライヤ１５をまわって、さらにもう ひとつの下部ガイドロール２６をまわって伸長する。

この従来のドライヤ部分は、それぞれ上部及び下部ドライヤＩＬ　１２．１４． ．１５をまわって送られる間にシートが拘束されるけれども、ウェブは例えはド ライヤ１４と１１との間を移動する間、支持されないので、収縮しないように拘 束されることもない。

そのような支持されないウェブは、この技術分野では、オープンドロー２７とし て知られている。ウェブＷは、オープンドロー２７を通って送られる間支持され ないので、ウェブにクロスマシン方向の収縮が生じ、それに伴って、辺縁のカー ルや、粗度の形成さらに辺縁のしわが生じる。

第２図は、上質紙の製紙機械において、収縮が不均等に多く見られ、グラフが殆 んど放物線を描いているような結果を示すグラフである。予期されるように、シ ートの収縮が最も多く見られるのは、シートの横断方向の拘束が最も小さい辺縁 部であり、シートの収縮が最も小さいのは、紙が外側部分に上り少くとも一部拘 束されている中心に近い部分である。第２図のグラフにおいて、Ｘ軸はサンプル ウェブの前縁から後縁までの読みを示し、収縮量は最初の幅のパーセンテージと して示されている。

第３図はシートの特性の変化を決定するために実験室でテストした幅方向の紙サ ンプルを示すグラフである。第３図に示すように、マシン方向とクロスマシン方 向のシートの伸びプロフィルが示される。マシン方向の伸びは、それがマシン方 向の引っばりによって制御されるので、幅方向へ非常に均等である。

しかしながら、クロスマシン方向の伸びは、グラフで示すように、非常に不均等 である。グラフ２８とマシン方向のグラフ２９とを比較することにより、クロス 方向の収縮が直接反映している、即ち、シートの収縮が最も強いところの辺縁に 最も強い伸びが生じることが判る。

第４図に示すグラフはクロスマシン方向に対するシートの引っばり強度プロフィ ルのグラフ３０と、マシン方向のグラフ３１とを有する。第４図に示すようなマ シン方向の引っばりはかなり均等であるが、これも幅方向へは変化しないマシン 方向の引っばりにより一部影響を受ける。しかしながら、幅方向の引っばりプロ フィルは不均等である。それはわずかに°“まゆをひそめた”形、即ち双曲線の 形を表わす。最も引っばりが小さいのは、シートの辺縁近くであって、ここはク ロスマシン方向の収縮が最も大きいところでもある。

上のデータから、マシンの中心に近いところのクロスマシン方向の拘束が強くな ると伸びが減退し、それに応じて引っばり強度が増すことが判る。クロスマシン 方向の引っばりは幅方向において変化し、その時、マシン方向の引っばりはかな り均等であるので、引っばり率もまた、変化し、その最大率は第５図の引っばり 率グラフ３２で示すように、辺縁に生じる。

第６図は、２本のグラフ３３．３４を示す。グラフ３３はマシン方向のシートＴ ＥＡプロフィルを示し、グラフ３４はクロスマシン方向のシー）ＴＥＡプロフィ ルを示す。

ＴＥＡプロフィルは同一サンプルに対して測定したものである。第６図に示すク ロスマシン方向のプロフィルは、クロスマシン方向の伸びの不均等性を反映して いる。しかしながらＴＥＡプロフィルは、マシンの中心近くの伸びの減少が引っ ばり強度の増大により一部相殺されるので、クロスマシン方向の伸びほど大きな 、変化は生じない。

辺縁近くで収縮が増大することもまた、ヘッドボックスの性能に対して悪影響を 与える。リールに水平な基礎重量プロフィルを生じさせるために、スライス開口 は辺縁の近くで閉鎖されなければならず、その辺縁部における基礎重量の減少が その辺縁近くに生じる収縮の増大を補償する。このことによって、祇はプレス部 分とドライヤ部分の前部を通過するが、軽い辺縁は、それが収縮する時、結局、 重くなる。

第７図はその前縁から後縁までのサンプルシートの乾燥重量を示すグラフ３５で ある。

第８図は第７図の結果を得るために必要なスライスプロフィルを示すグラフであ る。第８図に示すように、スライス開口は、収縮後・比較的均等なウェブにする ために、それぞれの辺縁が小さくなっている。

繊維の配向は、ソニックモジュールプロフィルを測定することにより決定される 。そのプロフィルは第８図に示しており、これはシートの前から後までのグラフ である。このグラフは実際の読みを示し、グラフ３６は平均配向を示す、繊維の 配向はマシン方向からのモジュラス包絡線の第１軸線の角度として示される。正 の角度は繊維が後側へ向った配向を示し、負の角度は繊維が前側へ向った配向を 示す。

ここに用いたサンプルでは、繊維は全て、予期されるように、マシンの中心線へ 向って配向される。なぜなら、スライス開口が辺縁の近くで閉鎖され、辺縁の収 縮を補償するからである。

■± 実験室で、ハンドシートの試験を何度も行った結果、乾燥中、シートの拘束が増 すと、伸びが減り、引っばり強度が増し、モジュラスが増大した。

この試験で、ハンドシートを使用する代わりに、２本ワイヤのパイロットマシン でサンプルを商業速度で製造した。これらのシートは、それから真空ボックスに より支持されたドライヤー織物の上で自由に乾燥が行われた。シートに種々のレ ベルの拘束制限を与えるために、ボックスの種々のレベルの真空により、別々の シートが乾燥された。

ボックスに真空がない場合、マシンメイドシートは拘束されないで収縮した。マ シン方向の総収縮は約１％であり、クロスマシン方向の総収縮は、第９図に示す ように、７％に近かった。

しかしながら、真空レベルが上昇すると、収縮は次第に減少した。

これらのサンプルに対応するシート特性が伸び、引っばり強度、モジュラス、Ｔ ＥＡについて第１０図〜第１３図に示されている。これらの特性にも、ミル試験 で示されるのと同じ傾向が見られる。クロスマシン方向の拘束が増すと（商業用 機械の中央サンプルにより経験され、実験室の研究中、真空ボックスにより誘導 される）、仕上げシート特性に同様の変化が生じた。

特に、第１０図は、グラフ３７で示すマシン方向と、グラフ３８で示すクロスマ シン方向におけるシートの収縮に対するシートの真空拘束の影響を示す。

第１１図はサンプルの伸びに対するシートの真空拘束の影響を示し、マシン方向 のグラフ３９と、クロスマシン方向のグラフ４０とを示す。

第１２図はサンプルの引っばり強度に対するシートの真空拘束の影響を示し、マ シン方向のグラフ４１とクロスマシン方向のグラフ４２とを示す。

第１３図はサンプルＴＥＡに対するシートの真空拘束の影響を示し、グラフ４３ はマシン方向を示し、グラフ４４はクロスマシン方向を示す。

不均等なスライス開口を有しないで水平な重量プロフィルを達成し、均等な幅方 向の特性プロフィルを有するシートを製造するためには、クロスマシン方向の収 縮を制御する必要がある。

湿気が除去される時に収縮が生じるので、収縮の大部分は、水が飛散するオープ ンドローの場所で生じる。収縮を減らすために、オープンドローは米国特許出願 第０１４，５６９号に示すような確実な拘束手段に置きかえなければならない。

オープンドローを排除する一般的な市販の配置は、第１４図に示す単一フェルト 型又は曲りくねったドライヤ部分である。

第１４図において、ドライヤ１００．１０１．１０２は全体を１０３で示す上部 列を構成し、ドライヤ１０４．１０５は下部列１０６を構成する。

ウェブＷＡとフェルトＦは一緒になってそれぞれ、ドライヤ１００、１０４．１ ０１．１０５．１０２を回って曲りくねった形で走行する。

ドライヤとドライヤ間をウェブが移動する間、ブローボックス１０７、１０８は ウェブを左方へ引き寄せるけれども、その真空は弱いので、ウェブに成る程度の 拘束を加えるほどではない、この配置はオープンドローの部分を有していないけ れども、オープンドローを確実な拘束に置きかえている訳ではなく、また、シー トは片側だけを乾燥するに過ぎない。

第１５図は米国特許出願第０１４，５６９号に開示したトータル・ベル・ラン装 置を示し、これは全体を２０３で示す、−列配置として示されたドライヤ２００ ．２０１．２０２を有する。ドライヤ２００と２０１との間には、真空ガイドロ ール２０４が介在する。さらに、もう１個のガイドロール２０５がドライヤ２０ １と２０２との間に配置される。この設計では、第１４図に示す曲りくねった部 分の下部ドライヤはなくて、真空ロール２０４．２０５に置きかえられている。

この配置では、前記米国特許出願第０１４，５６９号に示すように、頂部フェル ト型−列部分と底部フェルト型−列部分との間を交互に移動することによって両 側乾燥が維持される。

前述の単一列部分２０３の中間真空ロール２０４．２０５は、前述の実験室での 研究に使用される織物真空ボックスとほぼ同じように作用する。この真空は、シ ートがドライヤー間を移送される時、ドライヤの織物圧よる拘束を維持する。

普通の曲りくねったブローボックスにより誘起される真空は、典型的には、はん の０．１〜０．２インチ水柱であり、第９図から示されるように、大きな収縮拘 束を行うには明らかに不十分である。さらに、この低レベル真空は底部ドライヤ ー全体に及ばない。頂部ドライヤ間のシートの長さが長い場合、そのシートは通 常の曲りくねったドライヤ部分の乾燥周期の大部分にわたって拘束を受けないま まである。

真空ロールにおける６〜８インチＷＣ（水柱）の真空レベルは、乾燥織物に作用 する拘束と基本的には同じである。それはまた、第９図に示すような確実なシー トの拘束を与えるのに必要な真空レベルである。

上の実験室の研究に使用したシートの制限は、連続してかけられた。商業上の機 械の特性を同様に改善するために、乾燥の制限もまた、連続して行なわなければ ならず、又は少くともシートが最も収縮する部分には乾燥の制限を行なわなけれ ばならない。パイロットマシンのサンプルに対して、この実験室のテストを行い 、自然の収縮特性、即ち、拘束を加えない状態での収縮特性を決定した。これら の１つのサンプルの結果を第１６図に示す。

第１６図において、特定の設備で、マシン方向の収縮を３００で示し、クロスマ シン方向の収縮を３０１で示すが、シートが４０％から６０％まで乾燥する時、 収縮は非常に少い。シートが一旦６０％まで乾燥すると、収縮は増大し、シート が実質的に乾燥してしまうまで高率で収縮し続ける。

真空ガイドロールを有しない曲りくねった単一列ドライヤは、従来、ドライヤ部 分の湿潤端部に使用された。これは走行性を改善するために行われた。しかしな がら、第１６図の結果に基づけば、単一列ドライヤ部分は機械の乾燥端近くで使 用されねばならない。最良の走行性とシートの最良の品質をもつように紙の特性 を改善するためには、ドライヤ部分全体に、単一列ドラ、イヤ部分構成体を使用 しなければならない。

乾燥中におけるシートの拘束によるシートの品質の前述の如き改良に加えて、最 近の研究から、拘束状態で乾燥されるシートの湿展性が著しく減少することが判 った。第１７図に示すこれらの結果は、シートが拘束状態で乾燥される時、一層 安定しており、シートの湿展性もシートの密度の変化、即ちプレス作用及びファ イニングによる微細物（ｆｉｎｅ）含有量により影響されないことを示す。

拘束作用のもとで乾燥したシートは自由に乾燥したものとは大変異なる。

収縮が減少すると、シートがカールしたり、しわになったり、粗な辺縁が形成さ れる傾向も減る。これらのシートの欠陥は全て、湿展性により生じ、それは、密 度、フィラーの分布や、微細物の分布及び繊維の配向によるＺ方向の不均等によ って増加される。その湿展性を少くすることによって、これらの欠陥を非常に少 くし、または全く排除することもできる。第１７図は湿展性に対する拘束の効果 を示す。上のグラフ４００．４０Ｉ、　４０２は自由に乾燥したシートを表わし 、グラフ４０３．４０４．４０５は拘束作用のもとで乾燥したシートを表わす。

第１８図及び１９図に示す電子顕微鏡写真は、クロスマシン方向に部分的に拘束 をかけた状態でマシンの中央からとったシートの繊維表面の特性と、拘束してい ない状態でのクロスマシン方向の辺縁からとったシートのそれを比較したもので ある。

要するに、乾燥工程で生じる幅方向のシートの収縮は非常に不均等である。この 不均等な収縮は直接、クロスマシン方向の伸び、引っばり、モジュール及びＴＥ Ａプロフィルに影響を与える。収縮は辺縁部の近くで最も強い。リールの所で基 礎重量プロフィルを水平にするためには、辺縁の収縮を再び補うために、辺縁の 近くでヘッドボックスのスライス開口を減小させなければならない。それによっ て不均等な収縮が繊維の配向に間接的に影響し、クロスマシン方向の収縮をコン トロールするために、中間真空ロールを備えた単一列のドライヤ部分を使用する ことができる。６〜８インチＷＣ（水柱）の範囲内の中間ロール又はガイドロー ルの真空レベルは、ドライヤの織物圧による拘束を連続させ、また、辺縁の収縮 を著しく減少させる。

この収縮の制御は、幅方向の特性プロフィルを一層均等にし、スライス開口を水 平にし、クロスマシン方向の繊維の配向の変化を減少させ、辺縁にカールもしく はしわが形成され、又は辺縁が粗ムこなる傾向を最も少くする。また、ウェブは 米国特許出願筒０１４，５６９号に示すように乾燥部分間を送られる間に拘束作 用が加えられ、そのシートの拘束作用は少くとも６インチｗｃの真空で行なわれ る。

ＴＭ方向のシートり縮 シートの伸び゛プＤ７４ル シートの引張り強さフ℃［λ）し シートのＴＥＡ７’Ｏフィル へ・ンド゛ボヤクスフライス開ロブ０フィルシートの諸Ｕ眩配向プロ）ル で］鏑肩青 奪−−フ！ルトドライヤ部分 補正書の写しく翻訳文）提出書（特許法第１８４条の８）平成２年１１月２７日

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．ドライヤ部分（２０３）のドライヤ（２００）をまわってフェルトと共にウ エブが送られる間フェルトでウエブを包囲させる工程； 及びウエブの辺縁のカールを最少にするようにドライヤ（２００）のすぐ下流に 配設されたガイド装置（２０４）の一部分のまわりにウエブを巻付ける工程； で成る製紙機械のドライヤ部分において紙ウエブを拘束状態で乾燥する方法。
2. ２．ウエブが回転円筒形ドライヤ（２００）の外面の一部をまわって送られる間 、クロスマシン方向へ収縮しないようにウエブを拘束する工程； ウエブをドライヤ（２００）からそのドライヤ（２００）のすぐ近くでそのすぐ 下流に配設されたウエブガイド装置（２０４）へ送る工程； ウエブをガイド装置（２０４）の外面の一部に巻付ける工程；及びウエブの辺縁 のカールを防止するように、ウエブがガイド装置（２０４）を通過する間クロス マシン方向へ収縮しないようにウエブを拘束する工程； で成る製紙機械のドライヤ部分において紙ウエブを拘束状態で乾燥する方法。
3. ３．ウエブが前記外面をまわって送られる間そのウエブを拘束する工程は、さら に、 ウエブがフェルトと前記外面との間にはさみこまれ、これにより、フェルトがウ エブのクロスマシン方向の収縮を拘束するように、ウエブをフェルトで包囲する 工程を含む請求の範囲２に記載の方法。
4. ４．ウエブをドライヤ（２００）からウエブガイド装置（２０４）へ送る工程は 、さらに、 ウエブがフェルトとドライヤ（２００）との間に配置されるように、ウエブとフ ェルトを一緒にしてドライヤ（２００）からウエブガイド装置（２０４）へ送る 工程を含む請求の範囲２に記載の方法。
5. ５．ウエブをガイド装置（２０４）の外面の一部に巻付ける工程は、さらに、 フェルトがウエブとガイド装置（２０４）の外面の一部との間にはさまれるよう に、ウエブと同ウエブに隣接して配置されたフェルトをガイド装置（２０４）の 外面の一部のまわりに巻付ける工程を含む請求の範囲２に記載の方法。
6. ６．ガイド装置（２０４）の外面の一部のまわりにウエブとフェルトを巻付ける 工程は、 フェルトとの摩擦接触によりガイド装置（２０４）を回転させる工程を含む請求 の範囲５に記載の方法。
7. ７．ガイド装置（２０４）を通過する間ウエブを拘束する工程は、さらに、 ウエブが回転案内ロール（２０４）をまわって送られる間クロスマシン方向へ収 縮しないようにウエブを拘束するたため、ウエブと回転真空ガイドロールとして のガイド装置（２０４）の外面との間にフェルトをはさむ工程を含む請求の範囲 ２に記載の方法。
8. ８．ウエブがガイドロール（２０４）を通過する間ウエブを拘束する工程は、 ウェブとフェルトがガイドロール（２０４）を通過する間、ウエブがフェルトと 密着して押庄されるように、ウエブからガイドロールへ向って気流を向け、ウエ ブのクロスマシン方向の収縮を拘束する工程を含む請求の範囲７に記載の方法。
9. ９．ガイド装置（２０４）を通過する間ウエブを拘束する工程は、ウエブがガイ ド装置（２０４）のまわりを通過する間、ウエブがガイド装置（２０４）へ向っ て押圧され、それによって、ガイド装置（２０４）を通過する際にウエブのクロ スマシン方向の収縮を防止するように、ウエブからガイド装置（２０４）へ向う 方向へ気流を向ける工程を含む請求の範囲２に記載の方法。
10. １０．ドライヤ部分（２０３）の少くとも１個のドライヤ（２００）の外面の一 部をまわってウエブを案内する工程；ウエブがドライヤ（２００）をまわって送 られる間、ドライヤフェルトがウエブに圧力をかけ、ウエブがクロスマシン方向 の収縮が生じないように拘束するように、ウエブがドライヤ（２００）をまわっ て送られる間、ドライヤ（２００）とドライヤフェルトとの間にウエブをはさみ こむ工程； ウエブと、そのウエブに隣接するドライヤフェルトとをガイド装置（２０４）を まわって送り、前記ガイド装置（２０４）をドライヤ（２００）のすぐ近くに配 置することにより、ドライヤ（２００）とガイド装置（２０４）との間でウエブ とフェルトとが拘束を受けない状態で走行する部分を最少限にする工程；及びウ エブがガイド装置（２０４）を通過する間、ウエブにクロス方向の収縮が生じな いようにウエブを拘束し、それによって辺縁のしわやカール、辺縁の粗面の形成 を防ぐようにし、さらにウエブの辺縁近くにおけるウエブの湿展性と繊維の配向 が、シートの両辺縁間のウエブの中央部の湿展性と繊維の配向とに対して一層均 等となるように、ウエブとフェルトがガイド装置（２０４）を通過する間、ウエ ブに圧力をかける工程；で成る製紙機械のドライヤ部分を通ってウエブが通適す る間ウエブを乾燥させる方法。