JPH07500152A - 中空単繊維を含む製紙機械乾燥布 - 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】 中空単繊維を含む製紙機械乾燥布 発明の分野 本発明は、紙または同様の製品の製造に使用する布（ｆａｂｒｉｃｓ）であって 、クロスマシン方向糸（ｃｒｏｓｓ−ｍａｃｈｉｎｅ　ｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓ　 ５ｔｒａｎｄｓ）としても知られている横糸の少なくとも一部を中空単繊維で置 換した布に関する。本発明は、特に、製紙機械乾燥布に適用可能である。

従来技術の説明 乾燥布の主な働きは、乾燥機シリンダの加熱表面に対して紙ウェブ（ｐａｐｅｒ 　ｗｅｂ）を接触させながら保持することである。これにより、熱伝達効率が増 大し、かつ、紙の平坦性も向上する。

近年の高速製紙機械に使用する乾燥布にとって重要な性質は、空気流に対して透 過率が低いことである。乾燥布は、シートのばたつき（ｓｈｅｅｔ　ｆｌｕｔｔ ｅｒ）および究極的にはシートのやぶれを防止するため、低空気透過率を有する 必要がある（Ｒａｃｅ、　Ｗｈｅｅｌｄｏｎ、　ｅｔ　ａｔ、によるＴＡＰＰＩ 、　ｖｏｌ、５１．　ｎｏ。

７、　Ｊｕｌｙ　１９６８を参照されたい）、この低空気透過率の値は、１２７ ｃｍ″／ｃｍ”・ｓ　（２５０ｆ　ｔ’／ｍｉｎ／ｆ　ｔ”）以下である。また 、布の空気透過率は、その布目体およびその機能の寿命の間を通して、一定であ ることが好ましい。

乾燥布の製造者は、従来の乾燥布の設計（構造）において低空気透過率を得るた めに、紡績糸（ｓｐｕｎ　ｙａｒｎｓ）、多繊維糸（ｍｕｌｔｉｆｉｌａｍｅｎ ｔ　ｙａｒｎｓ）または単繊維撚り糸（ｐｌｉｅｄ　ｙｌ。

ｎｏｆｉｌａｍｅｎｔｓ）を組み込むことに頼っていた。しかし、この種の糸は 、製造中に布空気透過率を正確に制御することは困難である。また、これらは異 物が市内へ捕捉されるのを許し、これによって、製紙機械上での寿命の間、布の 空気透過率が変化する。捕捉された混入物は、通常、市内に不均一に分散し、紙 ウェブの乾燥を不均一にする。また、市内に紡績糸、多繊維糸または単繊維撚り 糸を使用すると、紙ウェブから水分が蒸発する効率を低下させる。これは、その ような糸では、系内に水分が凝縮して滞留しがちだからである。

布の空気透過率を低下させる他の方法は、断面がほぼ長方形のマシン方向糸（ｍ ａｃｈｉｎｅ　ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ　５ｔｒａｎｄｓ）を用いるものである。こ のような方法は、Ｂｕｃｈａｎａｎ　ｅｔ　ａｌ、による米国特許第４．２９０ ．２０９号に開示されている。この特許も、乾燥布の空気透過率を一層低減する ため横糸として、整形したまたは中空の単繊維の使用を示している。しかし、糸 の直径、断面領域の固体率（ｓｏｌｉｄｉｔｙ）等の、中空単繊維として要求さ れる臨界的な物理パラメータについては教示していない。布の空気透過率を低減 する際の中空単繊維横糸の有効性については何らデータが示されていない。

Ｇｏｅｔｅｉａｎｎ、　ｅｔ　ａｌ、による米国特許第４，２５１，５８８号は 、製紙機械布の寸法の安定性および曲げ寿命を向上させる中空単繊維の使用につ いて教示している。糸の断面積内の中空率の範囲は、０．０３７ｂ％ら０．１５ （３％から１５％）であり、換言すれば、固体率（実体率）は９７％から８５％ の範囲である６８５％未満の固体率は推奨されていない。

これは、そのような単繊維は、円形断面がつぶれて無中空の繊維になってしまう からである。Ｇｏｅｔｍａｎｎ　ｅｔ　ａｌは、従来技術を用いて、これらの中 空繊維をつぶすことなく織って製紙布にしうることも示している。しかし、中空 単繊維の糸直径、その固体率、および撚り糸（ｙａｒｎｓ）を収容するための織 構造内の利用できる隙間、の相互の関係については、何ら考慮されていない。ま た、布の空気透過率の低減のために中空の単繊維を使用することについては教示 がない。

螺旋布（ｓｐｉｒａｌ　ｆａｂｒｉｃｓ）について低空気透過率を得ることも困 難である。螺旋布は、Ｋｅｒｂｅｒによる独国特許第２，４１９．７５１号、Ｌ ｅｕｖｅ　ｌ　ｉ　ｎｋによる米国特許第４．３４５．７３０号、Ｄａｗｅｓに よる米国特許第４，４８１，０７９号に実質的に開示されているように、相互に 噛み合わされヒンジ糸（ｈｉｎｇｅ　ｙａｒｎｓ）によりヒンジ関係に接続され た多数の螺旋コイルにより作られる。この布の空気透過率は、典型的には、螺旋 コイル内のヒンジ糸間の隙間内に整形した非中空（実：　５ｏｌｉｄ）単繊維を 挿入することにより変化する。挿入する単繊維の断面形状は、ヒンジ糸間の隙間 を有効に満たすよう決定され、これにより布の空気透過率を低減する。多用され る形状は、楕円、四角形、台形、０字形、またはドツグボーン（ｄｏｇ　ｂｏｎ ｅ）形である。Ｇａｕｔｈｉｅｒによる米国特許第４．５６７、０７７号に教示 されているように、空気透過率の制御をさらに支援するために、長さ方向に沿っ てそのような糸にミシン目をあけることが知られている。しかし、螺旋市内に整 形した単繊維を用いることの欠点は、単繊維が効果的に所定位置に固定されず、 製紙機械の乾燥作業中に脱落しがちであることである。

乾燥布の製造に用いられる主要材料は、安定化され、加水分解劣化（ｈｙｄｒｏ ｌｙｔｉｃ　ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ）の速度を低下させたポリエチレンテレフ タレート（ＰＥＴ）である。しかし、高温（１５０’ｃ以上）下の過酷な乾燥機 部位では、他のもっと高価なポリマー（重合体）が慣用される。このようなポリ マーとしては、Ｂａｋｅｒ　ｅｔ　ａｌ、による米国特許第４，７５５、４２０ 号に開示されているようなポリフェニレンスルフィド（ｐｐｓ）の混合物、Ｄｉ ｒａｌｌｉｏによる米国特許第４．３５９゜５０１号および５ｅａｒｆａｓｓに よる米国特許第４，８２０，５７１号に開示されているようなポリエーテルテー テルケトン（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｅｔｈｅｒ　ｋｅｔｏｎｅ：　ＰＥＥＫ）があ る。これらは、ＰＥＴに比べて加水分解への抵抗性において格段に優れているが 、その高コストのため経済的考慮からその使用が限定されている。

発明の概要 本発明は、上述した従来技術の問題を解決するためになされたものであり、次の ような、製紙機械またはこれと同様の機械に用いられる製紙機械ヒートセット（ ｈｅａｔｓｅｔ）布を提供するものである。すなわち、その横糸の少なくとも一 部は、非変形断面積の５０％から８０％の固体率を有する中空の熱可塑性単繊維 であり、かつ、ヒートセット中、織布内に満たされるべき横糸の通り道（通路） 内で変形が生じるような直径を有するものである。

すなわち、第１の広い実施例において、本発明は、横糸の少なくとも一部が、非 変形断面積の５０％から８０％の固体率を有する中空の熱可塑性単繊維であり、 この中空の単繊維の周囲長（ｃｉｒｃｕｍｆｅｒｅｎｃｅ）が、ヒートセット後 に右向に占める横糸の通路の周囲長（ｐｅｒｉｍｅｔｅｒ）より大きいかまたは これと同じである、製紙機械等用のヒートセット織布（ｗｏｖｅｎ、　ｈｅａｔ ｓｅｔ　ｆａｂｒｉｃ）を提供するものである。

第２の広い実施例において、本発明は、ヒンジ糸により相互に接続された複数の 螺旋コイルと、螺旋コイル内のヒンジ糸間に位置する、非変形断面積の５０％か ら８０％の固体率を有する中空の熱可塑性単繊維とにより構成され、中空単繊維 の直径がヒートセットされた右向の螺旋コイルの短軸の内部長より大きく、かつ 、この中空繊維は織布のヒートセットの結果、螺旋コイルにより変形させられる 、製紙機械等用のヒートセット螺旋布（ｈｅａｔｓｅｔ　５ｐｉｒａｌ　ｆａｂ ｒｉｃ）を提供するものである。

本発明による織布および螺旋布のいずれにおいても、中空単繊維は、概して、約 ０．２５ｍｍから２．１ｍｍの範囲の外径を有する。

本出願の目的のために、本明細書で用いる用語について、以下のように定義する 。

ヒートセット（ｈｅａｔｓｅｔｔｉｎｇ）　：当業者には周知のように、温度お よび張力を上げた条件下で重構造を安定させる工程をいう。

横糸の通路の周囲（ｐｅｒｉｍｅｔｅｒ）　：横糸が位置すべき通路の、横糸方 向に直角の平面上への投影の周囲をいう。このような通路の断面積は、横糸の長 さ方向に沿って一定または連続ではなく、そのため、中空単繊維はその長さ方向 において縦糸とのすべての交点でのつぶれ方は均一ではない。

固体率：ヒートセット前の非変形中空単繊維の任意断面における固体材料の、そ の断面の周囲に囲まれる単繊維の全断面積に対する百分率をいう。

横糸（ｗｅｆｔ）　：織布のクロスマシン方向糸、または螺旋布の螺旋布のヒン ジ糸間の螺旋内に挿入された糸をいう。

以下で言及する、本発明の中空単繊維の直径は、別に断わらない限り、ヒートセ ットによって変形されていない単繊維を想定している。

本発明の製紙機械布に利用しようとする中空単繊維の固体率は、重要な要素であ る。発明者らは、この固体率の有用な範囲は、約５０％から約８０％、好ましく は約５５％から約７８％、最も好ましくは約６０％から７５％の範囲である、と いうことを見い出した。この範囲の固体率が、単繊維に適度な変形能力を与え、 布空気透過率低減の重要要因となる、ということを実験的に確認した。この固体 率が低すぎれば、中空単繊維は、織る際に、破裂しもしくは過度に変形し、また は破壊される。逆に固体率が高すぎれば、不適切な変形が生じ、その結果、布空 気透過率の低減が不十分となる。また、前記の固体率範囲は、布作製、ヒートセ ット、縫い合わせ、アセンブリ、およびその後の製紙機械内での使用という苛酷 な工程にも耐えられるように、十分な機械的強度を単繊維に与える。

中空単繊維のサイズは本発明の重要な特徴である。発明者等は、そのヒートセッ ト前の外径が、ヒートセット後の織布内で占められる横糸通路の周囲より大きい か等しい場合に中空単繊維の有効性が最大になる。ということを発見した。中空 単繊維の周囲がこれより小さい場合、空気透過率を低減するには、布の横糸数（ 布の単位長あたりの横糸の数）を増加させるしかない。これは、市内の横糸通路 の周囲長を低減し、その結果、中空単繊維が今度は縦糸間の空間を満たすことを 許容する。

現在利用可能な布については、織布への利用のための、本発明の中空単繊維の有 用な周囲長に対応する直径は、約０．２５ｍｍから約１．２１１１であることが わかった。また、約０．５ｍｍから約２．１ｕａの直径に相当する周囲長を有す る中空単繊維は、螺旋布の用途に有用である。

ヒートセット市内の利用できる空間の周囲を完全に埋める中空単繊維の外径は、 埋めるべき形状の周囲長を計算し、この計算値を中空単繊維の外周囲に等しいと みなすことにより、見積もることができる。この外周囲から、外径は次　式（１ ）を用いて与えられる。

Ｃ＝πｄ　（１） ここに、Ｃは周囲長、ｄは直径である。

中空単繊維の周囲長をヒートセット市内の横糸通路の周囲より大きいか等しくな るよう選定すれば、布の幾何構造を変化させない中空単繊維の最大固体率がめら れる。固体率をこの最大値より大きくすると、布が厚（なり、これによって空気 透過率が増大してしまう。

式（１）により単繊維の外径が算出され、これが、埋めるべき領域の周囲に等し いものとすれば、中空単繊維の隙間空間が完全につぶれるまで丸い中空単繊維の 全ての実材料が弾性的または塑性的に変形するとの想定の下に、最大固体率が計 算できる。以下の計算は、別に断わらない限り、材料が圧縮不可能であり、布は ヒートセットされていることを想定している。

満たされるべき横糸通路の周囲が、例えば、長さａの辺を有する正方形であると した場合、その周囲長Ｃは、次式％式％ 中空単繊維の周囲長がこの周囲長に等しいとすれば、式（１）は、次式のように なる。

Ｃ＝４ａ＝πｄ　（３） これから、ｄをめると、次のようになる。

ｄ＝　（４／π）　ａ　（４） これは、利用できる空間を満たす中空単繊維の最小直径である。

固体率は、次式で定義される。

Ｓ　＝　（Ａｓ／Ａｔ）　ｘ　１００　（５）ここに、 Ｓ＝中空単繊維の固体率、 Ａｓ＝実材料により占められた中空単繊維の断面積、Ａｔ＝中空単繊維の外径に より囲まれた全断面積。

Ａｓは、満たされるべき断面積を超えることができないから、Ａｓの最大値は、 満たされるべき断面積に等しい。

このとき、中空単繊維が非中空繊維となるまで完全に変形している。したがって 、 Ａｓ＝ａ″　（６） 一方、中空単繊維の全断面積は、 Ａｔ＝　（π／４）ｄ”　（７） 式（５）に代入することにより、固体率Ｓは、Ｓ＝　［ａ”／　（７Ｃ／４）ｄ ”］　Ｘ　１００　（８）式（４）からめたａを代入すると、 Ｓ＝（［（π／４）　ｄｌ　”／［（π／４）　ｄ”コ　）ｘｌｏｏ＝＝（π／ ４）Ｘ１００ ＝７ｓ、５％ 以上の計算は、次のことを示す。すなわち、固体率が７８．５％より大きい中空 単繊維は、四角い開口の周囲を満たすようにその外径の大きさが定められるなら ば、布の幾何構造が変形せざるをえない。したがって、これらの計算は次のよう な意図を有する。

１）ユーザが、特定の用途における中空単繊維に最適の外径を選択するのを支援 する。

２）布の機械構造を変えることなく、その直径で採用できる最大の固体率を示す 。

ヒートセットにより市内の横糸通路の周囲長が短くなることは周知であり、ヒー トセット後の横糸通路のサイズを事前に測定できないことは、当業者には理解さ れよう。これはあくまで指針にすぎないが、本発明の有用の中空単繊維の有効サ イズは、ヒートセット前の布の横糸通路の周囲長を測り、この周囲長より大きく または等しくなるよう中空単繊維の周囲サイズを決定することにより、見積もる ことができる。しかし、ヒートセット後に布の幾何構造を変えることのない程度 には中空単繊維の固体率を低くするよう留意すべきである。

製紙機械布の用途のための中空単繊維の固体率の実用的な下限は、約５０％であ り、次の予測できない２つの要因により決まる、ということを発明者等は実験的 に確かめた。

１）５０％未満の中空単繊維は、変形により占有すべき周囲の形状に合致せず、 ゆがんだりつぶれたりしやすくなり、そのため、効果がなくなる。これは、特に 、単繊維の周囲長が、ヒートセット市内の満たされるべき空間の周囲長と同じか それより大きいときに顕著である。

２）５０％未満の中空単繊維は、つぶれやすく、工業用織機内で容易に損傷され る。

本発明は、空気透過率が低く、かつ、全体に均−一定である、製紙または同様の 製品製造用の乾燥織布を提供するものである。この目的は、最適な糸径および固 体率を有する中空単繊維を、右横糸の少なくとも一部に利用することにより実現 される。

また、本発明は、空気透過率が低く、かつ、全体に均−一定である、製紙機械等 の乾燥機部位に用いられる螺旋布を提供するものである。この目的は、この布の 螺旋コイル内のヒンジ糸間の隙間に中空単繊維を配置することにより、特別な形 状の単繊維を設ける必要なく、実現される。中空繊維の変形性により、製紙機械 上での使用中、螺旋市内の自己保持力を構造させ、これにより、従来の、前記隙 間に詰められていた非中空の糸が不要になるので、布にまつわる故障の発生が低 減される。

横糸位置の少なくとも一部に中空単繊維を配置することにより、従来の布に比べ て以下のような利点を有する新規な布が提供される。

１）布の全単繊維特性（ａｌｌ−ｍｏｎｏｆｉｌａｍｅｎｔ　ｃｈａｒａｃｔｅ ｒｉｓｔｉｃ）を維持しながら、より低い空気透過性が得られ、クリーナ動作に 有効である。

２）布が保持する湿気が少なくなる。

３）中空単繊維の物理的特性が本質的に紡績糸、多繊維糸または単繊維撚り糸の 物理的特性に比べて変化しにくいため、布全体により一定カーの空気透過率が得 られる。

４）製紙機械動作条件下での螺旋右横糸の保持力が向上する。

さらに、本発明の新規な布は、従来の布に比べて、製造に必要とする材料が、重 量において、少なくて済む。これは、中空単繊維の単位長当たりの量が、同直径 の非中空単繊維にくらべて、少ないからである。本発明の布の使用は、高価なポ リマーが必要とされる場合に、特に有用である。

加えて、中空単繊維を少なくとも横糸の一部として組み込むことにより、製紙機 械布の織り易さくｗｅａｖａｂｉｌｉｔｙ）が向上する。中空単繊維は同サイズ の非中空単繊維より軽量なので、その慣性がより小さいからである。これにより 、高速織機上での大径単繊維の加速および減速に関する問題を軽減し、ひいては 、布の織欠陥を減少させる。

製紙布に、その空気透過率を低減するよう中空単繊維を組み込むことは、多層お よび単層のいずれの構造にも有効である。多層布は、右向の実質的に別個の一連 の階層または平面内に横糸が位置する布である。単層布は、右向の実質的に１つ の共通平面内に横糸が位置する布である。

本発明の教示により作製される多層布は、中空単繊維を、布のすべての層、選択 された層、または単一層のみ、のいずれかに選択的に位置させたものであればよ い。

図面の簡単な説明 本発明を、次のような添付図面により示された例を参照して、以下に詳細に説明 する。

図１は、すべての横糸が非中空単繊維である、従来の全単繊維多層乾燥布の断面 図である。

図２は、中間層の非中空単繊維横糸を、固体率約９０％の従来の中空単繊維で置 き換えた、図１と略同様の布の断面図である。

図３は、中間層の非中空単繊維横糸を固体率約４５％の中空単繊維で置き換えた 、図１と略同様の布の断面図である。

図４は、中間層の非中空単繊維横糸を本発明による中空単繊維と置き換えた、図 １と略同様の布の断面図である。

図５は、横糸の５０％が本発明による中空単繊維である単層の全単繊維乾燥布の 等角投影図である。

図６は、図５の線Ｉ−Ｉに沿った断面図である。

図７は、図５の線Ｉ　ｒ−Ｉ　Ｉに沿った断面図である。

図８は、本発明による中空単繊維が挿入された螺旋布の断面図である。

図９は、図８の線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿った断面図である。

発明の詳細な説明 まず、図１に、製紙産業において慣用されている構造の多層乾燥布、全単繊維、 ４シヤフト、１２リピート構成を模式的に示す。図１は、ヒートセット後の当該 布の断面外観を示している。４本の連続した縦糸１０，１１，１２゜１３がある 。横糸は３つの層を形成している。これらは、図１の上部から順に、上層の糸２ ０，２１，２２，２３゜２４、中層の糸２５，２６，２７，２８、および仮想の 糸３０．３１，３２，３３．３４である。中層の横糸である糸２５，２６，２７ ，２８は、その外側の層の横糸と同じ直径を有する非中空単繊維であり、空気透 過率を低減するために右向に挿入されている。この中層に、例えば紡績糸、多繊 維糸または単繊維撚り糸のような他の糸を用いることも知られている。

図１に示した構成を有する典型的な従来の布は、１５２から２０３ｃｍ”７ｃｍ ”ｓ（３００から４００ｆｔ’／＠ｉｎ／ｆｔ”）の空気透過率を有する。布の 空気透過率は、アメリカン・ソサイアティ・フォー・テスティング・アンド・マ テリアルズ・スタンダードＡＳＴＭ−Ｄ−７３７−７法および計算を用いて測定 される。以下に示す空気透過率の数値は、フレイジャー・エア・バーミオメータ （ＦｒａｚｉｅｒＡｉｒ　Ｐｅｒｎ＋ｅｏｍｅｔｅｒ）を用いてこの方法で測定 したものである。

図２は、その織り構造が実質的に図１のそれと同じヒートセット乾燥布を模式的 に示したものである。この布は、固体率約９０％、直径が非中空横糸とほぼ同じ 中空単繊維が中層の非中空単繊維の代わりに挿入されている点で図１の布と異な る。すなわち、図１の横糸２５，２６，２７。

２８と同じ位置にある横糸１，２，３．４は、Ｇｏｅｔｍａｎｎ　ｅｔ　ａｌ、 により教示された如き中空単繊維である。したがって、これらの高固体率の糸の 断面は、右向に織りこまれ、続いてヒートセットされても、はとんど変形しない ことを示している。これらの従来の中空単繊維の物理的性質は、同サイズの非中 空単繊維の性質と類似しているので、これらが組み込まれた布の空気透過率は、 図１に示したような同一構造の非中空糸の布に比べてさほど低減されない。

図３は、やはり図１と略同じ織り構造を有するヒートセット乾燥布を模式的に示 している。ただし、図１の中間層の非中空単繊維横糸２５，２６，２７．２８は 、ここでは、固体率が約４５％、かつ直径が非中空単繊維と略同じである中空単 繊維５，６，７．８にとって代わられている。固体率４５％の中空単繊維は、単 繊維の半径の約２６％の壁厚しか持たない。図３は、このような低い固体率の中 空単繊維が中間層横糸位置に組み込まれたときにこれらの中空単繊維に生じる変 形の様子を示している。図かられかるように、これらの単繊維の比較的薄い壁は 、織り力によりつぶれてしまい、利用できる隙間を所期のとおりに満たすような 変形は生じなかった。このように、低い固体率の中空単繊維は、布全面にわたっ て、均一に空気透過率を低減する効果は達成できなかった。

図４は、図１に示したものと略同じ織り構造である、本発明により製造されたヒ ートセット乾燥布を模式的に示す。

この場合、固体率が約７３％、直径が図１の非中空横糸２５、２６，２７．２８ の直径より約４０％大きい中空単繊維の横糸４０，４１，４２．４３が、図１の 非中空横糸に代わって布の中間層に挿入されている。これらの中空単繊維は、ヒ ートセット工程により、横糸通路の周囲をふさぐように変形し、これにより、図 １．２．３の類似の布に比べて布空気透過率を効果的に低減している。

図５．６．７は、米国特許第５．１０３，８７４号に実質的に教示された、４シ エツド（ｓｈｅｄ　：縦糸を上下に分けて作った横糸の挿入口）、４リピートの 単層、ヒートセット乾燥布であって、試験的に織られた布を模式的に示したもの である。これらの図に示すように、縦糸は、対毎に、すなわち、対の縦糸の一方 （５０，５２）が対の他方（５１，５３）のほぼ上に重なるように織られている 。縦糸対５０．５１および縦糸対５２．５３の双方とも、中空単繊維の横糸６１ 、６３．６５の各々の同一側面側を一緒に通過する。ヒートセットを受けると、 より厚い非中空糸６０，６２．６４はほとんど真っ直のまま変化しないが、より 薄い中空横糸６１，６３．６５は、図７に示されるように、これらの回りを通過 する縦糸５０，５１，５２．５３により効果的に変形し、その結果、横糸通路の 周囲をほぼ満たし、布の空気透過率を低下させる。本発明の中空単繊維は、図５ に示すような２重縦糸、単層布の横糸の少なくとも一部に組み込まれたとき、特 に有用である。

図６は、図５の線Ｉ−１の断面図である。縦糸の各対５０、５１、および５２． ５３が非中空横糸６４に近づくにつれて、対の一方５０．５２は、非中空横糸６ ４の下側を通過し、対の他方５１，５３は、非中空横糸６４の上側を通過するよ う、通路が分岐する。非中空単繊維６４は、ヒートセット中、認知できる程度に はほとんど変形せず、これにより、横糸通路の周囲をより効果的に満たす（埋め る）［ｉ！７７は、図５の線Ｉ　Ｉ−１１の断面図である。この図は、この位置 で非中空横糸に比べて大サイズの中空単繊維６１が横糸通路を満たすために用い られたときに生じる変形の様子を示すためのものである。中空単繊維６１は、織 工程およびヒートセット工程により変形し、非中空単繊維の場合より完全に横糸 の周囲を満たすことができる。

表１は、少なくとも横糸の一部として、中空単繊維を、多層乾燥布（サンプル１ ，２）および単層乾燥布（サンプル３．４）に組み込むことにより得られた布空 気透過率の結果を示す。

図１および図４の多層布は、いずれも実験的な試みにより織られたものであり、 表１のそれぞれサンプル１，２に対応する。両サンプルは、はとんど同じメツシ ュ数を有し、同じ条件下でヒートセットされたものである。サンプル１。

２間の違いは、サンプル２が、本発明の教示に基づいて、横糸位置の３分の１に 中空単繊維を配置していることである。サンプル２では、サンプル１の中間層の ０．５ｎ＋ｍ非中空単繊維横糸が、固体率７３％の０．７０＋ｍ中空単繊維で置 換されている。サンプル１と２とを比べると、非中空横糸の３分の１を本発明の 中空横糸で置換することにより、約４９　ｃｍ’　／ｃｍ’　・ｓ　（９６ｆｔ ’　／ｍｉｎ／ｆｔ”　）だけの布空気透過率の低下が達成されている。

表１のサンプル３，４は、実質的に図５．６．７に示した４シエツド、４リピ一 ト単層乾燥布に対応し、実験的な試みにより織られた２枚の布から得られたもの である。サンプル３では、すべての横糸は交互に配置された０、５ｍｍおよび０ ．９ｍｍの直径を有する非中空単繊維である。サンプル４では、サンプル３のす べての０．５ｍｍ非中空横糸を固体率７３％かつ直径０．７ｍｍの中空単繊維で 置き換えたものである。両サンプルとも、実質的に同じメツシュ数を有し、同一 条件下でヒートセットされたものである。サンプル３と４とを比較すると、サン プル３の非中空横糸の半分をサンプル４の本発明による中空横糸で置換したこと により、４６ｃｍ”７０ｍ”−ｓ　（９０ｆｔ”／ｗｉｎ／ｆｔ”）だけの布空 気透過率の低下が達成されていることが分かる。

（表１１ サンプル１　サンプル２ メツシユ数（ａｎｄ’）（注ａ）　１６．９ｘ１９．５　１６．９ｘ１８．７非 中空単繊維サイズ（ｍｍ）　０．５　０．５非中空横糸の比率（％）　１０ｏ　 ６７中空単繊維のサイズ（ｍｍ）　・・・　０．７中空横糸の比率（％）ｏ３３ 中空横糸の固体率（％）７３ 空気透過率（ｃｍ”　７０ｍ”　−ｓ）　（注ｂ）　１７６　１２７布空気透過 率の差（サンプル１−サンプル２）　＝４９ｃｍ”／ｃｍ’ｓサンプル３　サン プル４ メツシユ数（ｃｍ７’）（注ａ）　２２．４ｘ７，５　２２．８Ｘ７．５非中空 単繊維サイズ（ｍｕ）　０．９　＆　０．５　０．９非中空横糸の比率（％）　 ｔｏｏ　ｓ。

中空単繊維のサイズ（ｍｕ）　・・・　０．７中空横糸の比率（％）　ｏ　ｓ。

中空横糸の固体率（％）７３ 空気透過率（ｃｍ”／ｃｎ＋”−５）（注ｂ）　８４　３８布空気透過率の差（ サンプル３−サンプル４）＝４６ｃｍ″／ｃｍ“・Ｓ注ａ）メツシュ数＝１ｃｍ 当たりの縦糸数Ｘ１ｃｍ当たりの横糸数 注ｂ）テスト法ＡＳＴＭ−Ｄ−７３７−７された空気透過率 表１は、等しい製造条件下で、クロスマシン方向糸の一部として中空横糸を導入 することにより、中空横糸が、これが置換した非中空横糸に比べて、横糸通路を より完全に満たし、空気透過率の大幅な低減が行なえることを示している。

本発明の教示により決定されたサイズおよび固体率を有する中空単繊維は、種々 の重構造において非中空単繊維を効果的に置換する。これは、このような中空単 繊維がより容易に変形し、かつ、非中空の比較的かたい単繊維に比べてより一層 効果的に市内の利用可能な隙間を埋めるからである。この変形性により、対照さ れる布（非中空単繊維を同位置に有し等価な条件下で製造されたもの、またはサ イズおよび固体率が本明細書で示す基準に合致しない中空単繊維を用いるもの） に比べて、より低い空気透過率が得られる。

織布内のすべての非中空単繊維横糸は、中空単繊維糸で置き換えることができる 。表２は、多層市内のすべての非中空単繊維横糸を、わずかに大きい中空単繊維 で置き換えることにより得られたデータを示す。両織りサンプルは、はとんど同 じメツシュ数を有し、同一条件下でヒートセットされたものである。サンプル６ は、サンプル５の０．４０ｍｍ非中空単繊維のすべてを０．５５ｍｍ中空単繊維 で置換したものである。サンプル６では、サンプル５に比べて、約２３　ｃｍ” ／ｃｍ’　・ｓ　（４５ｆｔ’／ｗｉｎ／ｆｔ”　）だけの布空気透過率低減が 達成されている。

【表２１ 全非中空単繊維の中空単繊維による置換で得られた布空気透過率に対する効果 サンプル５　サンプル６ メツシユ数（ａｎ’　）　２０．３Ｘ２１．　ｌ　２０．３ｘ　１７．７非中空 単繊維サイズ（ｍｕ）　０．４０　・・・非中空横糸の比率（％）　ｉｏｏ　。

中空単繊維のサイズ（Ｉｕｆｆ＋）　・・・　０．５５中空横糸の比率（％）　 ０　１００ 中空横糸の固体率（％）７３ 空気透過率（ｃｍ”７０ｍ”−５）（注ｂ）　６６　４３布空気透過率の差（サ ンプル５−サンプル６）　＝２３ｃｍ”７０ｍ”・５図８１図９は、中空単繊維 を螺旋コイル内のヒンジ糸間に挿入した螺旋布を模式的に示したものである。こ の型の乾燥布においては、螺旋の軸が横糸方向に沿っている一連の螺旋コイル７ ０．７’ｌ、７２が、やはり横糸方向に沿って挿入されたヒンジ糸７３．７４に より結合されている。

この例では、図８に示すように、螺旋コイルは、ヒートセット後、扁平な楕円状 の形をしている。螺旋コイルの内部空洞領域の単軸方向の長さを図示のように“ ｈ”とする。

このような布の螺旋コイルの隣接領域間の内部空洞部は自由空間をなし、布の空 気透過率に直接的に寄与する。図８に示すように、外径が、ヒートセット後の螺 旋コイルの単軸方向の長さｈより大きいかこれと同じである中空単繊維７７．７ ８．７９を、布作製中に、相互に結合された螺旋コイルの中央に挿入している。

この布をヒートセットすると、螺旋コイルの短軸方向の長さｈが減少し、中空単 繊維が楕円形状に変形し、その結果、符号７８に示すように、コイル内の内部空 洞が効果的かつ十分に満たされ、布空気透過率を低減する。

中空単繊維は、この位置では、ヒートセット前のその外径がヒートセットされた コイル（この中に中空単繊維が挿入される）の単軸方向長さｈと同じかこれより 大きいときに、最も効果があることが分かった。この外径の大きさにより、ヒー トセット中に単繊維が変形し、これが、単繊維を所定位置に保持するように働き 、製紙機械上での寿命の期間、布から糸が脱落するのを防止する。螺旋方向での 中空単繊維のこの変形の様子は、螺旋の軸に平行な断面を示す図９から認識する ことができる。

前述したように、本発明の中空単繊維の固体率の有用な範囲は、約５０％から約 ８０％であり、好ましくは、約５５％から約７８％、さらに好ましくは約６０％ から約７５％である。この範囲の固体率は、螺旋布に対しても意味を持つ。なぜ なら、この範囲は、中空単繊維に次の性質を与えるからである。

ａ）螺旋布の製造において現在知られている方法により、螺旋コイル内のヒンジ 糸間に中空単繊維を挿入することを許容するに十分な固さく５ｔｉｆｆｎｅｓｓ ）。

ｂ）続く工程において、螺旋コイル内のヒンジ糸間の隙間を埋めるよう中空単繊 維を変形させることを許容するに十分な順応性（ｍａｌｌｅａｂｉｌｉｔｙ）。

この変形性は、布空気透過率を低減する際の重要な要因である。

表３は、全体がＰＥＴで作られた螺旋を用いて作製した螺旋布であって、同様に ＰＥＴで作られた非中空および中空単繊維を螺旋コイル内のヒンジ糸間に挿入し た布に関するデータを示している。すべてのサンプルは、同じ条件下で作製され 、ヒートセットされたものである。サンプルＡは、当該位置内に糸が挿入されて いないものであり、したがって、対照標準として機能する。サンプルＢは、当該 同位置に、いわゆるドツグボーン形の非中空単繊維を挿入したものである。サン プルＣ’−Ｆは、直径が順次大きくなり、かつ固体率が異なる中空単繊維を、螺 旋コイル内のヒンジ糸の空間に挿入したものである。クロスマシン方向のＩＣ口 当たりのコイルの数（コイル数）と、マシン方向のＩｃｍ当たりのヒンジ糸の数 （糸数）と、ヒンジ糸の直径とは、すべてのサンプルで同じである。

［表３１ ＰＥＴ製中空単繊維の挿入により得られる螺旋布の空気透過率に対する効果 サンプルＮｏ。

パラメータ　ＡＢＣＤＥＦ 螺旋数（ｃｍ″″’）　６．５　６．５　６．５　６．５　６．５　６．５ヒン ジ糸数（ｃ＋＋＋−’）　２，４　２，４　２．４　２．４　２．４　２．４ヒ ンジ糸直径（ｕｎ）　０，７０　０．７０　０，７０　０．７０　０，７０　０ ．７０挿入横糸サイズ（ｍｕ）−０，４５ｘ　１．８　１．９　２．０　２．１ ２．２ 挿入横糸固体率（％）　・・・　１００　６３，４　７４．２　６５．９　６６ ．５布空気透過率　４３２　１９６　１８０　１５６　１２０　ｔｏ。

（ｃｍ’　７ｃｍ”°５ｅｃ） 布空気透過率変化量　０　２３６　２５２　２７６　３１２　３３２表３から分 かるように、ヒートセット前の直径が１．８ｍｍから２．１ｍｍの中空単繊維を 、螺旋コイル内のヒンジ糸間の空間内に挿入することにより、布空気透過率を大 幅に低減している。対照標準であるサンプルＡと比較した、各サンプルにより得 られる空気透過率の変化量を、表３の下行の「空気透過率変化量」に示している 。例えば、サンプルＣの空気透過率は、１．８ｍｍの中空単繊維の挿入により、 サンプルＡに比べて、２５２ｃｍ”７ｃｍ”−ｓ　（４９５ｆｔ”／ｍｉｎ／ｆ ｔ”　）だけ低減されている。同様に、サンプルＤおよびＥの空気透過率は、そ れぞれ、１．９ｍｍおよび２．０ｍｍの直径の中空単繊維の挿入により、２７６ 　ｃ＋ａ’／ａｍ”・Ｓ（５４２ｆｔ”／ｗｉｎ／ｆｔ”　）および３１２ｃｍ ”／ｃｔｘ”・ｓ　（６１３ｆｔ”／ｗｉｎ／ｆｔ’　）だけ低減されている。

サンプルＦのように、より大径の２．１ｍｍの中空単繊維を同位置に挿入した場 合には、サンプルＡに比べて空気透過率の変化量は、３３２ｃｍ”７ｃｍ”ｓ　 （６５２ｆｔ”／ｗｉｎ／ｆｔ”）だけ低減されている。

表３に示したデータは、概していえば、中空単繊維のヒートセット前の固体率お よび直径が共に増加すると、ヒートセット後の布の空気透過率の値は減少するこ とを示している。中空単繊維の固体率の最適範囲は、約５０％から約８０％、好 ましくは約５５％から約７８％であるが、布空気透過率を低減するのに最も効果 的な範囲は約６０％から約７５％である、ということを発明者等は見い出した。

また、ヒートセット前の挿入中空単繊維の効果的な直径の大きさは、これが挿入 される螺旋コイルのヒートセット後の短軸方向の長さｈの関数であり、ヒートセ ット後の螺旋コイルの単軸方向の長さｈより大きいことが好ましい、ということ も分かった。

表４は、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）またはＰＥＴ内にＨＹＴＲＥＬ 　（登録商標）１０％を混合したものからなる中空単繊維を、螺旋コイル内のヒ ンジ糸間の空間に挿入したＰＥＴ螺旋螺旋ら得られたデータを示す。布サンプル ＧおよびＨは、ＰＢＴからなる中空単繊維を含むものであり、サンプルＪ、に、 Ｌは、ｌＯ％ＨＹＴＲＥＬ混入ＰＥＴを押出し成型した中空単繊維を含むもので ある。

このデータを得るために使用した布サンプルの構造は、表３のサンプルに使用し たものと実質的に同じであり、すべて同一条件下で作製、ヒートセットされたも のである。ここでも、すべての空気透過率変化量を、表３で用いた対照標準であ るサンプルＡと比較している。ＨＹＴＲＥＬは、デュポン社の登録商標であるポ リエステルエラストマである。

【表４１ ＰＥＴ製または１０％ＨＹＴＲＬ混入ＰＥＴ製の中空単繊維の挿入により得られ る螺旋布の空気透過率に対する効果サンプルＮｏ。

パラメータ　ＡＧＨＪＫＬ 螺旋数（ｃｍ、’）　６．５　６．５　６．５　６．５　６．５　６．５ヒンジ 糸数（ｃｍ−’）　２，４　２．４　２．４　２．４．　２，４　２．４ヒンジ 糸直径（Ｍ）　０．７０　０，７０　０，７０　０．７０　０．７０　０．７０ 挿入横糸サイズ（ａｕａ）　・・・　２．０　２．１　１．７　１，９　２．０ 挿入横糸固体率（Ｘ）　・・・　５６．３　６０．４　７１．９　７２．６　７ ２．０布空気透過率　４３２　１９９　１４０　２６９　２３２　１５６（ｃｍ ”　７ｃｍ″°５ｅｅ） 布空気透過率変化量　０　２３３　２９２　１６３　２００　２７６表４のデー タは、サンプルＧ、Ｈの中空ＰＢＴ単繊維、およびサンプルＪ、に、ＬのｌＯ％ ＨＹＴＲＥＬ混入ＰＥＴからなる中空糸は、ヒートセット後に布空気透過率を低 減するのに効果的であることを示している。また、表４は、等価な製造条件下で 他のポリマーを用いることにより、中空ＰＥＴ単繊維で得られたと同様の布空気 透過率の変化量を得ることが可能であることを示している６表３および表４に挙 げたデータは、螺旋布の空気透過率の低減にはＰＥＴからなる中空単繊維が最も 効果的であり、ｌＯ％ＨＹＴＲＥＬ混入ＰＥＴのポリマー混合体は少し効果が落 ち、試験したポリマーの中ではＰＢＴが最も効果が低い、ということを示してい る。

中空単繊維を作るための材料としてのポリマーの選択は、布空気透過率低減に際 しその糸の有効性に影響を与えるが、布空気透過率低減のためには糸の固体率を 変えることが最も有効な手段であるということを、発明者等は見い出した。

ＰＥＴ、ＰＢＴおよびこれらの混合物以外の熱可塑性ポリマーであっても、本発 明の布への用途に適した候補となりつる物理的性質および特性を有する中空単繊 維を作れるものが存在する可能性はある。ポリフェニレンスルファイド（Ｐ　Ｐ 　Ｓ）およびポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）はそのようなポリマーの 例であるが、本発明は、以上で挙げたポリマーに限定されるものではない。今日 までの試験的な現場での試みとしては、これらの用途にはＰＥＴが有効なポリマ ーであることが判明した。

前述したように、織布に用いる中空単繊維の有効な直径は、概略、約０．２５ｍ ｍから約１．２ｍｍの範囲であり、螺旋布の場合は、その直径は、約０．５０ｍ ｍから約２゜１ｍｍの範囲である。特定の用途において最も有効な糸直径は、市 内の利用可能な隙間の関数である。すなわち、織布においては、糸の周囲長は、 これが挿入されるヒートセット後の市内の横糸通路の周囲長より大きいか等しい ことが理想的であり、螺旋布の場合には、その糸直径は、ヒートセット後の螺旋 の単軸方向の内部長より大きいことが理想的である。

乾燥布製造費用の大部分は、使用する材料のコストである。乾燥布内の非中空単 繊維横糸をこれと同径の中空単繊維に置き換えることにより、布の単位面積当た りに使用される材料の量を低減することができ、これにより材料コストの低減が 図れる。これは、単繊維の作製に、ＰＰＳやＰＥＥＫのような高価なポリマーを 使用する場合に特に重要である。

乾燥布の製造には、幅１５ｍにも及ぶ広幅の工業用織機が用いられる。横糸を運 ぶシャトルをこのような距離に渡って最短時間で横断させるには、織機の両側端 部においてシャトルおよび糸の両方を急激に加速および減速することが必要とな る。最近の乾燥布構造に用いられる横糸、特に単層構造のものは、比較的大サイ ズである（直径約０．７ｍｍから約１．２ｍｍ）。これらの大サイズの横糸の加 速減速に関係する慣性の影響により、織り作業が困難となり、布の欠陥や生産量 の低下を引き起こすおそれがある。

例えば、加速時に単繊維がシャトルからはずれる可能性があり、これにより織機 の全幅に渡って単繊維が運ばれず、「横糸欠落（ｄｒｏｐｐｅｄ　ｗｅｆｔ）Ｊ と呼ばれる重欠陥を引き起こす。また、織機の反対側でシャトルを減速する際に は、シャトルの停止後も単繊維が織機構断方向に移動し続ける可能性があり、こ れにより、織機の幅より単繊維の長さが長くなる。この単繊維の余分な長さ部分 は、布の内部方向にはためくと、市内に取り込まれて、「二重横糸（ｄｏｕｂｌ ｅｗｅｆｔ）Ｊと呼ばれる欠陥を引き起こす。慣性力により生じるこのような欠 陥を減少させる一法は１、横糸に用いられる非中空単繊維をほぼ同径の中空単繊 維に置き換えることにより、その重量を低減することである。

本出願で請求した原理を用いて、本発明の他の実施例を具現することも可能であ る。上述した具体的な実施例は、本発明を制限するものと解すべきではない。

ＰＲＩ○ＲＡＲＴ ＦＩＧ、３ ＦＩＧ、４ 国際調査報告　ＰＣＴ／ＣＡ　９３１０００７５フロントページの続き （８１）指定国　ＥＰ（ＡＴ、ＢＥ、ＣＨ，ＤＥ。

ＤＫ、ＥＳ、ＦＲ，ＧＢ、ＧＲ，ＩＥ、ＩＴ、ＬＵ、ＭＣ，ＮＬ、ＰＴ、ＳＥ） 、ＡＵ、ＢＲ，ＣＡ、ＦＩ、ＪＰ、　ＵＳ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. １．製紙機械およびこれと類似した機械に使用するためのヒートセットされた布 であって、 横糸の少なくとも一部が、非変形断面積の約５０％から約８０％の固体率を有す る中空熱可塑性ポリマー単繊維であり、この中空単繊維の周囲長が、これがヒー トセット後に布内を占めるべき横糸通路の周囲長より大きいか、またはこれと等 しいことを特徴とする、ヒートセットされた布。
2. ２．製紙およびこれと類似した機械に使用するためのヒートセットされた織布で あって、 横糸の少なくとも一部が、非変形断面積の約５０％から約８０％の固体率を有す る中空熱可塑性ポリマー単繊維であり、この中空単繊維の周囲長が、これがヒー トセット後に布内を占めるべき横糸通路の周囲長より大きいか、またはこれと等 しいことを特徴とする、ヒートセットされた織布。
3. ３．ヒートセット前の前記固体率が約５５％から約７８％である請求項２記載の 布。
4. ４．ヒートセット前の前記固体率が約６０％から約７５％である請求項２記載の 布。
5. ５．製紙およびこれと類似した機械に使用するためのヒートセットされた螺旋布 であって、 ヒンジ糸により相互接続された複数の螺旋コイルと、この螺旋コイル内のヒンジ 糸間に位置する、非変形断面積の約５０％から約８０％の固体率を有する中空単 繊維横糸とを有し、この中空単繊維の直径がヒートセットされた布の螺旋コイル の短軸方向の内部長より大きく、かつ、この中空単繊維は、布のヒートセットの 結果、螺旋コイルにより変形することを特徴とする、ヒートセットされた螺旋布 。
6. ６．ヒートセット前の前記固体率が約５５％から約７８％である請求項５記載の 布。
7. ７．ヒートセット前の前記固体率が約６０％から約７５％である請求項５記載の 布。