JPH07508319A - セルロース繊維構造を乾燥する制限オリフィス,その装置及びこれによって製造されるセルロース繊維構造 - Google Patents

セルロース繊維構造を乾燥する制限オリフィス,その装置及びこれによって製造されるセルロース繊維構造

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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】 セルロース繊維構造を乾燥する制限オリフィス、その装置及びこれによって製造 されるセルロース繊維構造発明の分野 本発明はセルロース繊維構造に関し、特に通風乾燥される杯状ウェブを有するセ ルロース繊維構造に関する。
発明の背景 セルロース繊維構造は、日常生活において重要な商品となっている。セルロース 繊維構造は顔用ティッシュ、トイレットティッシュ及び紙タオルで見いだされる 。
セルロース繊維構造の技術分野における1つの最近の進歩によってセルロース繊 維構造に複数の領域を形成することができるようになった。セルロース繊維構造 はセルロース繊維構造の1つの領域が、基本重量または密度のいずれか、または その双方において、隣接するセルロース繊維構造の領域と異なるときに複数に領 域を有すると考慮される。
セルロース繊維構造の複数領域は、使用される繊維の経済的な製造に寄与する。
さらに、複数領域は、セルロース繊維構造の消費者によって望まれる異なる機能 を有するように製造することができる。吸収性、引っ張り強度及び不透明性のよ うな機能を異なる領域によって提供することができる。
セルロース繊維構造の製造において、液体のキャリヤで拡散したセルロース繊維 の濡れた杯状ウェブは形成ワイヤ上に積み重ねられる。いくつかの公知の装置の 内1つ、またはそれらの組み合わせによって濡れた杯状ウェブが乾燥され、その 各々の乾燥装置は、完成したセルロース繊維構造の特性に影響を与える。例えば 、乾燥装置及び方法は、完成したセルロース繊維構造の柔らかさ、厚み、引っ張 り強度及び吸収性に影響を与える場合がある。また、セルロース繊維構造を乾燥 するために使用する装置及び方法は、このような乾燥装置及び方法によって影響 を受けることなく製造する場合の速度に影響を与える。
乾燥装置の1つの例は、フェルト製ベルトである。フェルト製乾燥ベルトは、杯 状ウェブに接触して保持される液体担体の毛管流を通して杯状セルロース繊維構 造から水を除去するために長い間使用されて来た。しかしながら、フェルトヘル ドを使用してセルロース繊維構造の除水を行うことは、乾燥する杯状セルロース 繊維構造の全体を一様に圧縮して小さくすることになる。
フェルトベルi・乾燥は真空によって補助するか、または対向ローラによって補 助するようにしてもよい。圧力ローラはセルロース繊維構造に対するフェルトの 機械的な圧縮を最大限する。フェルトベルトの例は、1982年5月11にポル トンに発行された米国特許第4.329.201号及び1989年12月19日 にコーワン等に発行された米国特許第4,888,096号に開示されている。
しかしながら、通常は、フェルトベルトは複数の領域を有するセルロース繊維構 造の製造及び乾燥には適さない。上述したようなセルロース繊維構造の全体的な 圧縮を避けることに加えて、異なる領域に含まれる水の量が異なるという理由に よって複数の領域を有するセルロース繊維構造を乾燥させる他の装置が好ましい 。
例えば、乾燥セルロース繊維構造は、この技術分野によって知られているような フェルトベルトの補助なしに真空による除水によってセルロース繊維構造を乾燥 する。
セルロース繊維構造の真空除水は、水分が液状である間に水分をセルロース繊維 構造から機械的に除去する。さらに、乾燥ベルトの偏向導管にセルロース繊維構 造の別になった領域を偏向させ、セルロース繊維構造の種々の領域の異なる量の 水分を有することにおいて寄与する。
同様に、真空で補助された毛管流によってセルロース繊維構造を乾燥させ、好ま しい孔のXJ法を有する多孔性シリンダを使用することはこの技術分野で知られ ている。
このような真空駆動乾燥技術の例は、1985年12月3日にチャン等に発行さ れた米国特許第4,556,450号及びジーン等に1990年11月27日に 発行された米国特許第4,973,385号に開示されている。
他の乾燥方法において、通風乾燥によってセルロース繊維構造の杯状ウェブを乾 燥することは、かなりの成功を収めた。典型的な通風乾燥において、小孔空気透 過性ベルトは、乾燥すべき杯状ウェブを支持する。高温空気はセルロース繊維構 造を、次に透過性ベルトまたはその逆を通過する。空気透過性ベルトの小孔に一 致する領域及び偏向された61域は、乾燥され、製造するセルロース繊維の厚さ は増加する。空気透過性ベルトのナックル部に一致する領域は、乾燥がより少な い程度である。基本的には空気の流れは、蒸発によって杯状ウェブを乾燥させる 。二の技術分野で通風乾燥に使用する空気透過性ベルトに対するいくつかの改良 か行われた。例えば、空気透過性ベルトを高い開口領域(少なくとも40%)を 有するように製造する。または、ベルトを小さい空気透過性をaするように製造 する。空気透過性を小さくすることは、ベルトの織物ヤーンの間の透き間を埋め るように樹脂状混合物を適用することによって達成される。乾燥ベルトは、熱伝 導性を増加させ、そのその放射性を低減するために金属粒子に含浸するか、また は乾燥ベルトを連続的なネットワークを有する感光樹脂から製造する。
特に乾燥ベル1−は、約815℃(1500°F)までの高温の空気流に適応す るようになっている。このような通風乾燥技術は、1975年7J11日にコー ル等に発行された米国特許第Re28459号、1979年ローターに発行され た米国特許第4,172,910号に、1985年7月90にトロカーンに発行 された米国特許第4,528,239号及びトッドに発行された1990年5月 1日に発行された米国特許第4,921,750号に開示されている。
さらに、セルロース繊維が乾燥すべき杯状ウェブである間にセルロース繊維構造 の乾燥輪郭を調整すためにこの技術分野においていくつかの試みがなされた。こ のような試みは、乾燥ベルトか、またはヤンキー型フッドと組み合わせた赤外線 乾燥器のいずれかを使用する。輪郭乾燥の例は、1986年4月22日にスミス に発行された米国特許第4,583,302号及び1990年7月24日にサン ドピストに発行された米国特許第4,942.675号に開示されている。
特に、通風乾燥に関する従来技術は、複数の領域のセルロース繊維構造を乾燥す るときに出合う問題を解決していない。例えば、第2の領域より少ない絶対水分 、濃度または基礎重量を有するセルロース繊維構造の第1の領域は、典型的には 第2の領域より比較的に大きな空気流かある。これは、比較的に大きな空気流が 生じる。なぜならば、少ない絶対水分、濃度または基礎重量を有するセルロース 繊維構造の第1の領域は、この領域を通過する空気に対する流れの抵抗がそれに 比例して小さくなるからである。
この問題は乾燥すべき複数領域のセルロース繊維構造をヤンキー型乾燥ドラムに 搬送するとき、大きくなる。
ヤンキー型乾燥ドラム上ではセルロース繊維構造の隔離した別の領域が加熱シリ ンダの周縁部に緊密に接触してフッドからの高温の空気は、加熱シリンダに対向 するセルロース繊維構造の表面に導入される。しかしながら、典型的には、大部 分のヤンキー型乾燥ドラムに緊密に接触することは高い密度または高い基礎重量 の領域か生し、これは低い密度または低い基礎重量の領域程乾燥されない。低い 密度の好ましい乾燥は、ヤンキー型乾燥ドラムフッドの空気流からの熱伝導によ って生しる。従ってセルロース繊維構造の製造速度は遅くなり、高密度または高 い基礎重量領域における多量の水分を補償する。高い密度及び高い基礎重量領域 セルロース繊維構造を完全に乾燥させることができ、フードからの空気によって すてに乾燥した低密度または低い基礎重量領域が焦げることまたは燃えることを 防止するためにヤンキー型フッドの温度を下げ、ヤンキー型フッドのセルロース 繊維構造の残留時間を増加させて製造速度を遅くしなければならない。
(フェルトベルトのような機械的な圧縮を除いて)従来技術における方法の他の 欠点は、各々の方法が乾燥すべきセルロース繊維構造を支持しなければならない ことである。空気は、セルロース繊維構造に向かって流れるときに、支持ベルト を通して搬送され、そうでなければ乾燥ベルトを通してセルロース繊維構造に流 れる。ベルトを通る流れ抵抗またはセルロース繊維構造を通る流れ抵抗の差はセ ルロース繊維構造内の水分の配分の差を増幅し、前にはなかった水分の配分の差 をつくる。しかしなから、セルロース繊維構造の種々の領域の差に対して空気流 を調整する試みは従来は、行われていなかった。
特に、この技術分野においては、このような空気流を必要とする低密度または低 基礎重量領域から離れるように空気を流し、比較的に水分がある高密度または高 い基礎重量領域に向けるための試みはなされていなかった。
同様に、セルロース繊維構造の各領域が一様に乾燥することを推進する試みはな されていなかった。
従って、本発明の目的は、制限オリフィス通風乾燥処理において低い密度及び低 基礎重量領域及び高密度及び高い基礎重量領域に空気流をほぼ等しく向ける装置 及び方法を提供することである。この装置及び方法は、制限オリフィ通風乾燥、 従来の圧力フェルト、赤外線乾燥等及びその組み合わせを使用して製紙工程にお いて使用することが意図されている。また本発明の目的は製造工程の通風乾燥ま たはヤンキー型ドラム乾燥工程によってセルロース繊維構造の製造において速度 が制限されないようにする装置及び方法を提供することである。最後に本発明の 目的は、このような方法及び装置を使用する複数領域のセルロース繊維構造をつ くることである。
発明の要約 本発明は、制限オリフィス通風乾燥装置と共に使用する微小孔媒体を有する。多 孔性媒体は、その中に配分された水分を有するセルロース繊維の杯状ウェブと組 み合わされて使用され、杯状ウェブを通る空気流のための制限オリフィスを提供 する。
1つの実施例において、本発明は、杯状ウェブを支持するために杯状ウェブの一 方の側に配置された微小孔媒体と、杯状ウェブにまたはそれを通してほぼ一様な 空気流を提供する試みにおいて杯状ウェブの他方の側に配置された微小孔媒体と を有する装置を有する。また装置は、空気流を杯状ウェブを通す手段を有し、微 小孔媒体は杯状ウェブを通る空気流の制限オリフィスである。水分の配分はこの 装置によって乾燥した後、等しくなり、さらに一様になる。
他の実施例において、本発明はセルロース繊維構造を制限オリフィ通風乾燥する 方法を有する。この方法は、乾燥する杯状ウェブを提供する工程と、空気流を杯 状ウェブを通す装置と、杯状ウェブを一方の側から支持する乾燥ベルトと、乾燥 ベルトと対向する微小孔媒体とを有する。杯状ウェブを通る空気流か生し、微小 孔媒体は空気流の制限オリフィスである。杯状ウェブの水分の配分はこの方法に よって乾燥した後に等しくさらに一様になる。
図面の簡単な説明 この説明は本発明を特定して指摘し明確に権利の請求を行う請求の範囲で終結し ているか、本発明は図面による次の説明からさらに明らかに理解することができ よう。
なお、図面においては同じ部品には同じ参照符号が付与されている。
第1図は、本発明によってつくられた複数領域のセルロース繊維構造の平面図で ある。
第2図は、本発明による製紙機械の側面図である。
第3A図は、準大気内圧を有する透過性シリンダに関する本発明による微小孔媒 体の側面図である。
第3B図は、正内圧を有する透過性シリンダに関する本発明による微小孔媒体の 側面図である。
第4図は、種々の薄層を示す本発明の微小孔媒体の平面図である。
発明の詳細な説明 本発明は、第1図に示すようなセルロース繊維構造lOを製造するために使用さ れる。セルロース繊維構造10は、1つの領域12、または好ましくは、符号に よって示した複数の領域12を有する。セルロース繊維構造10はトイレットテ ィッシュ、顔面ティッシュまたは紙タオルとして使用するのに適している。
セルロース繊維構造10の繊維は、(相互に直角て繊維の長手方向の軸線に対し て半径方向を向き垂直である)他の2つの比較的に小さい寸法に比して(繊維の 長手方向の軸線に沿って)非常に大きい寸法を有する部材である。その結果、繊 維の直線性はおおよそのものである。
繊維の顕微鏡的な検査によって繊維の基本的な寸法に比較して小さい他の2つの 寸法が明らかになるが、このような他の2つの小さい寸法は繊維の軸線方向の長 さにわたって、余り等しく、または一定である必要はない。繊維が軸線方向の周 りで曲がり、他の繊維に対して曲がり、液体の担体に配分され乾燥することがで きることのみが重要である。
セルロース繊維構造10を有する繊維は、ポリオレフィンまたはポリエステルの ような合成品であってもよく、コツトン糸くず、レーヨン、またはバゲースのよ うな繊維質が好ましく、柔らかい木(裸子植物または針葉樹)または堅い木(被 子植物または落葉樹)のような木のパルプがさらに好ましい。柔らかい木の繊維 を有する木のパルプ繊維のセルロース混合体は、約2.0ないし約4.5ミリメ ートルの長さと、約25ないし約50マイクロメートルの直径を何し、堅い繊維 は、約1ミリメートル未満の長さと、約12ないし約25ミリメートルの直径を 有し、これらは前述した紙においてよく作用することが分かっている。
繊維は、亜硫酸、硫酸またはソーダ処理のような化学的な方法及びストーングラ ウンドウッドのような機械的処理を含むパルプ処理によって製造される。他の例 では機械的化学的な処理の組み合わせによって繊維を製造するか、リサイクルに よって繊維を製造する。ここに示したセルロース繊維構造10に使用する繊維の 組み合わせ及び処理のタイプは、本発明にとっては重要なものではない。
第2図を参照すると、本発明による方法を実施する第1の工程は、製紙用の装置 ]5を利用して、セルロース繊維の水の分散を行うことである。セルロース繊維 の水の分散器はヘッドボックス20に配置されている。図示するように、1つの ヘッドボックス20を使用するが、製紙工程において、他の構成は、複数のヘッ ドボックス20を使用することを理解すべきである。ヘッドボックス20及び製 紙繊維の水の分散器を準備する装置は、1976年11月30日にモルガンに付 与された米国特許第3.994,771号及び1985年7月16日にトロカン に付与された米国特許第4,529,480号に開示されており、これらの特許 は製紙繊維の準備及び分散において利用する装置を示す目的で言及によってここ に組み込まれている。
製紙繊維の水の分散は、液体の担体によって、ヘッドボックス20からフォトリ ニアワイヤ22ような成形ベルトに送ることによって行われる。フォトリニアワ イヤ22は、ブレストロール及び複数のリターンロールによって支持されている 。さらに、フォトリニアワイヤ22に通常関連するのは、成形ボード、真空ボ、 ソクス、テンションロール、クリーニングシャワー等であり、これらはこの技術 分野でよく知られているのでここではさらに説明はしない。
製紙繊維の水の分散は、フォトリニアワイヤ22または他の成形ワイヤ上に杯状 ウェブ2]を形成するために使用される。ここに使用する「杯状ウェブ」は、以 下に説明する乾燥工程の前に、製紙処理の途中てフォトリニアワイヤ22または 他の成形ベルト上で再構成を受ける繊維の堆積体を言う。従来の真空ボックス2 6等は、水杯状ウェブ21から水を除去し続けるように使用される。
杯状ウェブ21は、第2の製紙ヘルド、特に乾燥ベルト28に搬送される。空気 透過性の通風乾燥ベルト28を使用シてもよい。特に好ましい乾燥ベルト28は 連続的な感光性樹脂状ネットワークを使用する。特に好ましい乾燥ヘルド28は 、1985年トロカムに付与された米国特許第4.528,239号によって製 造され、この特許は、本発明と共に使用するのに適した乾燥ベルト28を示す目 的で言及によってここに絹み入れられている。このような織られた後側をHする 乾燥ベルト28は、1991年10J]22+]フツド等に付しフされた米国特 許第5.059.283号及び1991年12月17[jにトロカンに付与され た米国特許第5,073,235号によって製造することが好ましい。
杯状ウェブ21は杯状ウェブ21に差圧を適用することによって成形部分ワイヤ 22から乾燥ベルト28に搬送される。特に杯状ウェブ21は、搬送ヘッド24 によって搬送され、このヘッド24は、杯状ウェブ21を成形部分ワイヤ22か ら分離して杯状ウェブ21を乾燥ベルト28の小孔に偏向させ、同時に杯状ウェ ブ2]から水を除く。杯状ウェブ21は真空ボックス26によって乾燥ベルト2 8の所定の位置に保持される。しかしながら、杯状ウェブ21が成形ワイヤから 乾燥ベルト28に搬送される限り、差圧を杯状ウェブ21に適用する他の装置も 使用できることを理解しなければならない。
真空ボックス26はセルロース繊維構造10の領域12をさらに乾燥ベルト28 の小孔に偏向させる。この偏向により偏向した領域12が偏向しない領域12と 異なる密度及び/または基礎重量を有するようにされる。真空ボックス26は杯 状ウェブ21の機械的な脱水を行う。
他の例として真空ボックスに加えて1985年12月30に付与された米国特許 第4,556,450号によって製造されたロールを使用してもよく、この特許 は杯状ウェブ21を機械的に脱水するために適している装置15を示す目的で言 及によりここに組み込まれている。
乾燥ベルト28は、杯状ウェブ21を乾燥ベルト28から除去した後に、乾燥ベ ルト28に張り付いたまま残っているセルロース繊維構造10の繊維、接着剤等 を除去するために水のンヤワー(図示せず)で洗浄される。
乾燥ベルト28は、リリース剤として作用すると共に酸化を低減することによっ てベルトの有効寿命を延ばすために乳剤が適用される。好ましい乳剤及び配分方 法は、1991年12月17日にトロカンに付与された前述した米国特許第5, 073,235号に示されている。
杯状ウェブ21は、この中に配分された製造方法からの水分を有する。水分の配 分は、はぼ一様であるが、杯状ウェブ21て繰り返されるパターンに対応してさ らに非一様性を有する。杯状ウェブ21の繰り返しパターンは、異なる基礎重量 及び/または密度の領域の同様のパターンによる。この水分の配分は、軟X線ま たはこの技術分野で知られた他の装置の分析によって繰り返しパターンに対応す る尺度で品質的に決定される。
乾燥ヘルド28は、通風乾燥処理において、本発明によって低密度及び低基礎重 量領域12及び高密度及び高基礎重量領域12を通して等しく空気流を向ける装 置15に杯状ウェブ21を搬送する。本発明によるこの装置15は、微小孔乾燥 媒体と、この媒体と乾燥する杯状セルロース繊維構造10を支持する装置と、微 小孔乾燥媒体30と杯状セルロース繊維構造10を空気流を通す装置とを有する 。
諸表千7−508319 (6) 好ましくは、乾燥ベルト28は、セルロース繊維構造10を軸線方向に回転可能 な多孔性シリンダ32に搬送する。多孔性シリンダ32の周縁は、本発明による 多孔性媒体によってカバーされている。多孔性シリンダ32は、ここに説明した 実施例において内部に準大気圧を備えているが、多孔性シリンダ32が大気に関 して正圧を備えることもできることは後に説明する。正圧は、セルロース繊維構 造10を通る流れを生しるに十分てなければならず、その孔に液状の水が存在す る場合に微小孔媒体30の破壊圧を越えることが望ましい。ここに説明した実施 例において、水銀柱で約2.5乃至約30.5センチメートルの大気圧(1乃至 12インチ水銀柱)及び好ましくは、水銀柱で約17.8乃至約25.4センチ メートルの大気圧かよいことが分かった。
第3A図を参照すると、乾燥ベルト28は、入口ロール34からティクオフロー ル36まで多孔性シリンダ32を包み、円形部分を規定する弧を形成する。準大 気圧は、杯状ウェブ21から多孔性シリンダ32の内側に水を除去するためにこ の円形部分を通して適用される。
次にウェブは、好ましくは少なくとも約30%さらに好ましくは、約50%の密 度まで乾燥されてティクオフロール36で多孔性シリンダ32を出る。
杯状ウェブ21は、その間、多孔性シリンダ32に接触している。前述した乾燥 ベルト28は、円形部分の外側にあり、多孔性媒体30によってカバーされた多 孔性シリンダは円形部分の内側にあり、杯状ウェブ21は外側の乾燥ベルト28 と内側の微小孔媒体3oとの間にある。多孔性シリンダ32に対する準大気圧に よって乾燥ベルト28、杯状ウェブ21、微小孔媒体3o及び多孔性シリンダ3 2によって形成された薄層を通じて空気流が引かれる。
第2図を参照すると、セルロース繊維構造1oを製造するために使用する装置1 5は、杯状ウェブ21を乾燥するために高温空気を供給するためにフード54を 備えている。特にフード54は、杯状ウェブ21に空気流を通すために乾燥した 高温の空気を堤洪する。空気流は杯状ウェブ21に水を加えず、代わりに蒸発及 び機械的な処理を通じて除水することができることが重要である。
しかしながら、機械的に除水することを意図する場合には、飽和空気が適当であ る。好ましくは、フード54は、杯状ウェブ21を通る空気流に関して大気温度 から約290℃(500’ F) の温度で、好ましくは、約93乃至約150 ℃(20o乃至300’ F) のM度(7) 空気流を供給する。
比較的低い温度の空気を使用する1つの利点は、高温度の空気流を使用したとき に製造処理中に失敗する、焦げ、燃焼または悪臭が広がる乾燥ベルト28及びセ ルロース繊維構造10の傾向が減少しエネルギーの節約が図られれことである。
このようなフード54は、ここにさらに説明しない装置及び当業者によって製造 され供給される。
杯状ウェブ21を多孔性媒体30及び多孔性シリンダ32に導入するとき、杯状 ウェブ21は約5乃至約50%の密度を有する。このような杯状ウェブは入って くる水分、繊維成分、多孔性媒体30の形状、杯状ウェブ21の基礎重量、多孔 性媒体30の杯状ウェブ21の残留時間及び杯状ウェブ21を通る空気流速及び 水分及び温度に依存して約25乃至約100%まで乾燥される。
通常、杯状ウェブ21の基礎重量が増加するにつれて、微小孔媒体30に杯状ウ ェブ21が残留する時間が長くなる。例えば、装置15は、1平方メートル当た り約0.02キログラムの基礎重量及び30乃至50パーセントの密度とを有す る杯状ウェブ21において微小孔媒体30上で少なくとも約250ミリ秒の残留 時間を与える。 ここで使用する「微小孔媒体」は空気流を通すことができる部 材を言い、空気流を他の部材に向け、調整し精製して減少させるように使用され る部材を言う。他の部材は、微小孔媒体30の上流または下流のいずれかにある 。微小孔媒体30は、図示したようにほぼ平坦であるか、または所望の形状で実 施することができる。好ましくは、微小孔媒体30の孔は、セルロース繊維構造 10の透き間より小さい液圧半径であり、このような空気流の範囲内ですべての セルロース繊維構造10にほぼ一様な空気流を提供する。別の案として、微小孔 媒体30を通る空気流は、微小孔媒体30を通る高抵抗の流通路(いくつかの回 転、流れ制限部、小さいダクト等)を提供することによって影響を受ける。
第4図を参照すると、微小孔媒体30は、乾燥ベルト28、特に杯状ウェブ21 を通る空気流に関する制限オリフィスをつくる。ここで使用する「制限オリフィ ス」は、空気流に対する流れ抵抗の最大の成分を提供する成分を言う。乾燥ベル ト28、杯状ウェブ21、微小孔媒体30及びシリンダを通る流れ抵抗は、流れ 抵抗及びそれらの差圧が組み合わされて微小孔媒体30がこのような空気流の制 限オリフィスになるようなものであることが重要である。微小孔媒体30で空気 流に対する制限オリフィスを設けることによって、セルロース繊維構造10の種 々の異なる領域に一様な空気流が提供されるが、本発明はこのような理論に制限 されない。
第3A[Dに示したように、杯状ウェブ21を乾燥する空気流は微小孔媒体30 を通過して多孔性シリンダ32及びその内側に入る。従って、微小孔媒体30を 通過する流れは、このような空気流の通路の制限オリフィスを提供するような大 きさ及び形状である。ここに使用するように、「流れ通路」は、空気流を乾燥工 程の部分に向ける領域または領域の組み合わせを言う。
微小孔媒体30及びセルロース繊維構造10は、特に第3B図の流れ構成におい て個々の領域の間につくられる高圧と、個々の領域12の流れ抵抗によって制限 されるセルロース繊維構造10を通る空気流とを防止するために、接触した関係 になければならない。この高圧は杯状ウェブ21に対して空気流を側方に流し、 望ましい一様な空気流が杯状ウェブ21を通ることを防止する。ここに使用する 空気流は、杯状ウェブ21の近傍で微小孔媒体30の平面に平行な方向に流れる とき、「側方」に流れていると考慮される。杯状ウェブ21が微小孔媒体30及 び関連方法によって乾燥されるとき、その中の水分の配分は、等しく一様であり 、従来の乾燥による場合よりもさらに一様になる。いかなる場合においても、従 来技術による通風乾燥方法におけるように、水分の配分における差は生ぜずまた は増幅されない。この水分の配分は杯状ウェブ21において繰り返しパターンに 対応する縮尺で考慮される。品質的には、水分の配分の相対的な一様性は、軟X 線のイメージ分析によってそのスケールにおいて適する相対測定を提供する他の 方法によって決定される。
第3A図の実施例において、セルロース繊維構造1゜は微小孔媒体30から小さ い距離だけ離れており、その間の空気流の中間グリッド密封を提供する。この構 成は、セルロース繊維構造10による微小孔媒体30の汚れ及び摩滅を最小限に する。
第4図に示すように、微小孔媒体30は、薄層構造で構成してもよい。しかしな がら、1つの薄層の微小孔媒体30はもろく、選択した製紙工程において、必要 な強度に依存して、上述した差圧及び流れ抵抗の組み合わせが必要である。
微小孔媒体30及びセルロース繊維構造10を製造するために使用される全体の 装置15は、ワープ及びシュート方向を有するものとして考慮される。ここに使 用される「ワープ」方向は、セルロース繊維構造10の平面内で製紙装置15を 通る搬送方向に平行な方向を言う。
ここに使用する「シュート」はワープ方向に直角なセルロース繊維構造10の平 面内で製造中、搬送方向をほぼ横断する方向を言う。
微小孔媒体30の第1乃至第5の薄層38,40,42.44及び46は、セル ロース繊維構造10に対する劣化効果及び特性を与えることなく、製紙工程に対 して固有の付帯的な熱、湿気及び圧力に耐えることに適した材料から製造される 。微小孔媒体30の薄層は製造中に杯状ウェブ21の甲面に直角に過度に偏向し たり、変形しないことか重要であり、さもなければ、それを通る望ましい一様な 空気流か維持されない。流れ通路における制限オリフィスであり、セルロース繊 維構造10を偏向せす、すなわち、作動中にそれを適当に支持する流れ抵抗を有 する薄層38,40,42.44及び46または他の成分の組み合わせが微小孔 媒体30として適している。各薄層38,40,42.44は、過度な偏向がな く隣接する薄層38,40,42.44によって支持される必要があるだけであ る。
ここに示した実施例において、杯状ウェブ21に最も接近しているか、またはそ れと接触する関係の第1の薄層38を有し、また約6から7ミクロンの機能的な 孔の寸法を有する薄層を使用してもよい。このような第1の薄層38は、金属製 のワープ及びシュート繊維のドイツ性のツイルウイーブによって形成される。ワ ープ繊維は約0.038ミリメートル(0,0015インチ)の直径を有する。
シュート繊維は約0.025ミリメートル(0,001インチ)の直径を有する 。ワープ及びシュート繊維は、第1の薄層38に織り込まれ、ワープ方向に約0 .071ミリメートル(0,0028インチ)の厚みと1センチメートル当たり 約125の繊維(1インチ当たり325の繊維)及びシュート方向に1センチメ ートル当たり約906の繊維(1インチ当たり2,300の繊維)を有する。第 1の薄層38は、カレンダー処理され、望ましくはその流れ抵抗を増加する。
ここに説明した実施例において、第1の薄層38に隣接しそれと接触する第2の 薄層を有し、約93ミクロンの正方形の孔のサイズを有する薄層が使用される。
このような第2の薄層40は、金属ワーブ及びシュート繊維のプレインスクエア ウィーブによって形成される。ワーブ繊維は、約0.076ミリメードル(0, 003インチ)の直径を有する。シュート繊維は約0.076ミリメードル(0 ,003インチ)の直径を有する。ワーブ及びシュート繊維は、ワープ方向に約 0.152ミリメートル(0,006インチ)の厚みと1センチメートル当たり 約59の繊維(1インチ当たり150の繊維)及びシュート方向に1センチメー トル当たり約59の繊維(1インチ当たり150の繊維)を有する。
ここに示した実施例において、第2の薄層40に隣接するか、またはそれに接触 する第3の薄層42を有し、約234ミクロン(0,092インチ)の正方形の 孔の大きさを有し、ワーブ方向に1センチメートル当たり約24の繊維(1イン チ当たり60の繊維)及びシュート方向に1センチメートル当たり約24の繊維 (1インチ当たり60の繊維)を有する薄層が適当である。このような第3の薄 層42は、金属ワーブ及びシュート繊維のプレインスクエアウィーブによって形 成される。ワーブ繊維は、約0.19]ミリメートル(0,075インチ)の直 径を有する。シュート繊維は約0.191ミリメートル(0,075インチ)の 直径を有する。ワーブ及びシュート繊維は、ワープ方向に約0.254ミリメー トル(0,010インチ)の厚みと1センチメートル当たり約24の繊維(1イ ンチ当たり60の繊維)及びシュート方向に1センチメートル当たり約24の繊 維(1インチ当たり60の繊維)を有する。
ここに説明した実施例において、第3の薄層42に隣接し、約265から約28 5ミクロンの機能的な孔の大きさを有する薄層を使用してもよい。このような第 4の薄層44は、金属ワーブ及びシュート繊維のプレインダソチウイーブによっ て形成される。ワーブ繊維は、約0.584ミリメートル(0,023インチ) の直径を有する。シュート繊維は約0.419ミリメートル(0,0165イン チ)の直径を有する。ワーブ及びシュート繊維は、約0.813ミリメートル( 0,032インチ)の厚みと、ワープ方向に1センチメートル当たり約5の繊維 (1インチ当たり60の繊維)及びシュート方向に1センチメートル当たり約2 5の繊維(1インチ当たり64の繊維)を有する。
ここに開示した実施例において、第5の薄層46は、第4の薄層44に隣接し、 多孔性シリンダ32の周縁に接触する。第5の薄層は有孔金属プレートから製造 される。約1.52ミリメートル(0,060インチ)の厚さを有し、60°で 互い違いになり2.38ミリメートル(0,0938インチ)の直径を備え、隣 接した孔から等しく約4,76ミリメードル(0,188インチ)間隔を置いた 孔を備えている。適当な微小孔媒体の第1乃至第4の薄層38,40.42及び 44は、304Lステンレススチールで製造される。第5の薄層46は304ス テンレススチールで製造される。適当な微小孔媒体30は、ノースカロライナ州 グリーンスポロのプロレータプロダクツi、l:によってボロプレートバートN o。
17’2180−07として供給される。所望ならば、第1の薄層38は、32 5X2300DTWの織物としてオエルドウエストファーレンの/1−バー&ボ エツカーから直接人手することができ、所望ならば約10%までカレンダー処理 される。
微小孔媒体30は、微小孔媒体30の所望の形状及び寸法を形成するために第5 の薄層46から第1の薄層38へ溶接されたタングステンガス完全浸透溶接され ている。特に所望の形状は多孔性シリンダ32に適応するための円筒形のシェル である。円筒形状のシェル形状の微小孔媒体を焼ばめによって多孔性シリンダ3 2に接合される。焼ばめを達成するために、加熱装置で?Ejされることのない ように微小孔媒体30を加熱し、多孔性シリンダ32の外側に配置し、微小孔媒 体30として冷却して縮小することかできるようにする。この焼ばめは、多孔性 媒体30と多孔性シリンダ32との間で角度偏向を防止するのに十分てなければ ならず、また、それに対する望ましくない応力を与えることなく微小孔媒体30 の薄層38,40.42.44及び46に形成される凹凸を克服するには十分で ある。
好ましくは、多孔性シリンダ32は円筒形状の微小孔媒体30を収容するように なっている周縁部(図示せず)を備えている。また周縁は、円筒形状であり、そ れを通る複数の孔を備えており、前記孔の中間に軸線方向を向いているリブを備 えている。穴及びリブは、約15.75ミリメートル(0,620インチ)円周 方向に離れており、穴は約60ミリメートル(2,362インチ)軸線方向に離 れている。リブは約6ミリメードル(0,24インチ)の半径方向の範囲にあり 、約3ミリメートル(0,19インチ)の周縁方向の幅を有する。
穴は半径が約12ミリメートル(0,472インチ)であり、次の列の穴から約 12.7ミリメードル(0,500インチ)軸線方向にずれている。この円周は 、リブの基部で半径方向の厚さで約43ミリメートル(1,69インチ)である 。この構成は12%の開放領域を有する周縁部及びほぼ27.1センチメートル (10,6フインチ)のパターンの繰り返しを堤供する。
もちろん、本発明の利点を得るために上述した薄層38.40,42.44及び 46の特別な構成、数または大きさは必ずしも必要ではない。従って、十分な適 当な流れ抵抗を形成し、孔または穴に隣接した薄層の偏向を防止するに十分少さ い穴または孔を有する第1の薄層38及び隣接薄層38,40.42.44及び 46の組み合わせが適当である。
セルロース繊維構造10に対する多孔性シリンダ32の円形部分の内側に、空気 流をセルロース繊維構造1゜に通す装置かある。典型的には、ブロワ−、ファン 及び真空ポンプを含むこのような空気流形成装置は、この技術分野ではよく知ら れており、さらに説明する必要はない。
通常、下流への空気流の方向に穴の大きさが増大する複数の薄層の多孔性媒体3 0は、杯状ウェブ21の平面に平行な平面に微小孔媒体3oを通して側方の空気 流を促進する。もちろん、蒸発する損失に加えて、水が液体である間杯状ウェブ 21から水を除去するように杯状ウェブ21の平面に直角に基本的な空気流が流 れることが重要である。
特に、エネルギーか浪費されず、蒸発段階において液体の蒸発の潜熱に打ち勝つ ように杯状ウェブ21がら液体の水を除去することが特に望ましい。従って、こ こで説明した装置15及び方法を使用することによって、液体の水を機械で処理 及び水の蒸発を介して杯状ウェブ21から脱水することによってエネルギーを有 効に利用する。もちろん、前述したすべての脱水は、一様な流れによってセルロ ース繊維構造1oの種々の領域の基礎重量または密度に対する損害なく生じる。
上述した1センチメートル毎に906のシュート数によって1センチメートル毎 に128のワーブカウントを有する微小孔媒体30を利用することによって、こ のような微小孔媒体30が約0.15乃至約1.0ミリメートル(0,006乃 至0.040インチ)の厚みと、1平方メートル当たり約0.013キログラム 乃至1平方メートル当たり約0.065キログラム(3,000平方フイート当 たり8から40ボンド)の基礎重量とを有する杯状セルロース繊維構造10ウェ ブを通る空気流の制限オリフィスであることが保証される。しかしながら、杯状 ウェブ21及び微小孔媒体30の差圧は増加し減少し、杯状ウェブ21の基礎重 量及び密度が増加し、または減少するから、薄層38,40,42.44及び4 6、特に杯状ウェブ21に接触する第1の薄層の孔の大きさを調整しなければな らない。
第2図を参照すると、セルロース繊維構造10が多孔性媒体30を有する多孔性 シリンダ32を出た後、セルロース繊維構造10は制限オリフィス通風乾燥され たと考慮される。次に制限オリフィス通風乾燥されたウェブ50は、乾燥ベルト 28上をティクオフロール36から他のドライヤ、すなわち、通風ドライヤ、赤 外線ドライヤ、ノンサーマルドライヤまたはヤンキー型乾燥ドラムまたはフード 58のような衝突型ドライヤに搬送され、これらのドライヤは、それのみでまた は他の乾燥装置と組み合わせて使用される。
ユニに説明した製造工程は、ヤンキー型乾燥ドラム56と共に使用するのに特に 適している。この製造工程において、ヤンキー型乾燥ドラム56を使用するとき に、ヤンキー型乾燥ドラム56からの熱はヤンキー型ドラム56の周囲と接触す る制限オリフィス通風乾燥されたウェブ50に導入される。制限オリフィス通風 乾燥ウェブ50は、圧力ロール52または従来技術の他の装置によって乾燥ヘル ド28からヤンキー型乾燥ドラム56に搬送される。制限オリフィス通風乾燥さ れたウェブ50をヤンキー型乾燥ドラム56へ搬送した後に、制限オリフィス通 風ウェブ50は、少なくとも約50%の密度までヤンキー型乾燥ドラムで乾燥さ れる。
制限オリフィス通風乾燥ウェブ50は、クリープ接着剤の使用を通してヤンキー 型乾燥ドラム56に一時的に接着される。典型的なりリープ接着剤は、1975 年1、2 J]160にベイトに付与された米国特許第3,926.716号に 開示されたポリビニールアルコール基礎接着剤を含み、この特許は、このような 接着剤の他への適用によってヤンキー型乾燥ドラム56に制限オリフィス通風乾 燥ウェブ50を接着するために適した接着剤を示す目的で言及によりここに組み 込まれている。
追加としてワープ方向の長さを減少するように、また繊維と繊維の分裂によって セルロース繊維を再配置するように乾燥ウェブを短くする。短縮は、いくつかの 方法によって行うことができるが、最も適しているのは、この技術分野でよく知 られているクリーピング処理によるものである。クリーピング工程において、制 限オリフィス通風乾燥されたウェブ50をヤンキー型乾燥ドラム56の表面のよ うな剛性の表面に接着させ、次にドクターブレード60でその表面から除去する 。クリーピング処理をしてヤンキー型乾燥ドラム56から除去した後、セルロー ス繊維構造10は、カレンダー処理されるか、所望なように変換される。
第3図Bを参照すると、所望ならば、多孔性シリンダ32は、正内圧、すなわち 多孔性シリンダ32の内圧が大気圧より大きくなるような圧力を備えている。こ の構成において、空気流は、多孔性シリンダの内側から多孔性シリンダの外側の 方向に流れる。
このような構成は、乾燥ベルト28が杯状ウェブ21の半径方向外側に配置され 、微小孔媒体30が杯状ウェブ21に接触してその半径方向内側になることが必 要である。第3B図に示す正の内圧を有する構成において、微小孔媒体30の最 も粗い第5の薄層46から第1の薄層38に空気流か流れる。次に、空気流は、 第1の薄層を出て杯状ウェブ21に入る。空気流は杯状ウェブ21を通過した後 、乾燥ヘルド28を通って流体通路に出る。
第3A図及び3B図に示す準大気圧及び正圧の多孔性ロールはある利点を有する 。例えば、第3A図に示す準大気圧の多孔性シリンダ32は杯状ウェブ21が多 孔性媒体30に緊密に接触して空気流の一様な配分を推進する利点を提供する。
また、準大気圧シリンダ32は、正圧の多孔性シリンダ32より杯状ウェブ21 をさらに有効に乾燥する。その逆に、第3B図に示す正圧多孔性シリンダ32は 、空気、水またはセルロース繊維10の汚れが微小孔媒体30の最も小さい穴を 有する第1の薄層38に来てそれに残るときに、乾燥する傾向が少なくなるよう な利点を提供する。
多孔性媒体30を別の乾燥ベルト28なしに多孔性シリンダ32の表面及び制限 オリフィス通風乾燥ウェブ50の所定の場所に保持することができる。もちろん 、この構成は、微小孔媒体30上にある間そのままの状懸て残り、準大気圧多孔 性シリンダ32に関連して使用することが好ましい十分な密度まで乾燥されるこ とが必要である。この構成は、微小孔媒体30を出た後、制限オリフィス通風乾 燥ウェブ50が乾燥されるとき、また比較的に高温の空気流が望ましいときに特 に有利である。
多孔性シリンダ32は、異なる圧力をHする異なる領域を有する。この構成は、 準大気圧または正圧をつくり、使用する杯状ウェブ21に空気流を流すための廉 価な装置を可能にする。例えば、準大気圧多孔性シリンダ32の第1の領域は、 比較的低い差圧、特に微小孔媒体30の制限オリフィスの(menisci)メ ニンのブレークスルー圧力未満の差圧と、第1の領域の差圧以下であるが、ブレ ークスルー圧を越えた第2の領域によって空気が流れることができる第3の領域 を備えている。例えば、第1の領域は、約10.2乃至17.8センチメートル 水銀柱(4乃至フインチ水銀柱)の差圧を提供する。
第2の領域は、約22.9センチメートル水銀柱(9インチ水銀柱)の差圧を提 供し、水のオリフィスを完全に開ける。第3の領域は、エネルギーを節減するが 、良好な空気流を堤洪するために特定の装置のブレークスルー差圧のわずかに下 に保持される。
この領域は杯状ウェブ21が微小孔媒体30上に残る残留時間が等しくはない。
特に、さらにエネルギーを節減するために非常に大きい差圧を有する第2の領域 は第1及び第3の領域より円周方向にさらに小さい。
もし、所定の多孔性シリンダ32における1つの特定の圧力領域を有することが 望ましいならば、各々が異なる圧力または準大気内圧を有する2つまたはそれ以 上の多孔性シリンダ32を連続して使用する。また、一方が準大気内圧を有し、 他方が正内圧を有するように2つまたはそれ以上の多孔性シリンダ32をカスケ ード状に接続することができる。
他の変形例(図示せず)において、微小孔媒体30を無限ベルトの形態で実施す ることか可能である。このような無限ベルトは、上述(またような所望の残留時 間を得るだめに十分な距離にわたって乾燥ベルト28に平行になっている。この 杯状ウェブ21は微小孔媒体30と乾燥ヘルド28との中間にある。第3A図及 び第3B図に関して説明したように、このような微小孔媒体30は杯状ウェブ2 1を通る空気流において制限オリフィスであるに十分な上述したようなメッシュ ザイズ及びカウントを有するポリエステルまたはナイロン繊維の単一の層から製 造される。
上述した第2乃至第3B図に示す多孔性シリンダ32の周りを包む多孔性媒体3 0の実施例は、ベルトで実施される微小孔媒体30より利点を有する。例えば、 多孔性シリンダ32のタイプの微小孔媒体30は、大きい完全性と長い寿命を有 することが期待されるが、溶接継ぎVlてセルロース繊維構造10に対する差を 与える。
逆に、微小孔媒体の無限ベルトの実施例は、ハックフラッシュを通常のシャワー 技術によって達成することかできるので容易にきれいにすることができる。さら に、1つの薄層のポリエステルヘルドは、微小孔媒体30の孔を通して一様な方 法でさらに多くのバックラッシュをh(出することができる(り点を有する。こ のような実施例は、多孔性媒体を組み込んだ多孔性シリンダが細い継ぎ口を何す るよりも多孔性媒体か失敗した場合にさらに容易に動作を回復する二とができる 。第4図に示したような複層の多孔性媒7+ 30において、大多数のバノクフ ラソンユ水を隣接する薄層38.40,42.44及び46の間の側方の流れに 流し、その一部は多孔性シリンダ32の周囲の孔のパターンによって最も必要と される第1の薄層38の最も細い穴を通して一様には放出されない。
上述した微小孔媒体30の織られた薄層38,40゜42.44及び46の代わ りに、微小孔媒体30を化学的にエツチング加工し、高温焼結し、加圧焼結金属 加工して製造することがてき、1985年12月3日にチュン等に付与された米 国特許第4,556,450号に示された技術によってつくられる。
微小孔媒体30の実施例において、第1の薄層、すなわち、大きな流れ抵抗を生 じ、微小孔媒体30の表面、特にセルロース繊維構造10に接触する関係の微小 孔媒体30の表面に最も細い穴を有する第1−の薄層38を有することが好まし い。この構成は、微小孔媒体30を通る側方の空気流を低減し、好ましくは、こ のような側方の空気流に関連する非一様な空気の配分を最小限にすることが好ま しい。
本発明の他の変形例及び変更例があり、それらのすべては本発明の請求の範囲内 にあることは明らかである。
Fig、 1 Fig、 4 宝8g臘査報告 フロントページの続き 、UA、VN ウォーベル、ロード、1356

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.水が中に配分されたセルロース繊維の胚状ウエブと組み合わされて制限オリ フィス通風乾燥製紙装置と共に使用する微小孔媒体であって、前記水分の配分が 空気流が通った後に均等にさらに一様になるように前記胚状ウエブを通る空気流 の制限オリフィスを有する微小孔媒体。
  2. 2.水が中に配分されたセルロース繊維の胚状ウエブと組み合わされて制限オリ フィス通風乾燥製紙装置と共に使用する微小孔媒体であって、前記水分の配分が 空気流が通った後に均等にさらに一様になるように前記胚状ウエブを通る空気流 の制限オリフィスを有し、前記制限オリフィスは、各薄層が前記空気流用の孔を 有する複数の薄層を有する微小孔媒体。
  3. 3.最も大きい流れ抵抗を有する薄層は胚状ウエブに接触する関係にある、微小 孔媒体の1つの表面上にある請求項2に記載の媒体。
  4. 4.水分が中に配分されているセルロース繊維の胚状ウエブを制限オリフィス通 風空気により乾燥させる装置であって、胚状ウエブに空気流を通す装置と、胚状 ウエブを支持しその一面に接触する関係の通風乾燥ベルトと、 前記水分の配分が空気流が通った後に等しくさらに一様になるように、前記微小 孔媒体が前記胚状ウエブを通る空気流用の制限オリフィスである胚状ウエブの対 向面に配置された微小孔媒体とを有する装置。
  5. 5.前記多孔性媒体が前記シリンダの周縁に配置されている多孔性シリンダを有 する請求項4に記載の装置。
  6. 6.前記シリンダは準大気圧的な内圧を有する請求項5に記載の装置。
  7. 7.前記シリンダは正の内圧を有する請求項5に記載の装置。
  8. 8.前記微小孔媒体は無限ベルトの形態で配置されている請求項4に記載の装置 。
  9. 9.中に配分された水分を有する乾燥すべきセルロース胚状ウエブを準備する段 階と、 前記胚状ウエブに空気流を通す手段を準備する段階と、前記胚状ウエブを支持す る乾燥ベルトを準備する段階と、 前記胚状ウエブが乾燥ベルトと前記微小孔媒体との間になり、前記微小孔媒体が 前記空気流の制限オリフィスであるように前記乾燥ベルトに対向する前記胚状ウ エブの側に微小孔媒体を準備する段階と、 前記乾燥ベルトに前記胚状ウエブを配置する段階と、前記胚状ウエブを通って空 気が流れた後に前記水分の配分が等しくさらに一様になるように前記胚状ウエブ と前記微小孔媒体とを通して空気を流す段階とを有するセルロース繊維構造を制 限オリフィス通風乾燥する方法。
  10. 10.前記胚状ウエブを通る空気は前記乾燥ベルトから前記微小孔媒体へ向かう 方向に流れる請求項9に記載の方法。
  11. 11.前記胚状ウエブを通る空気は、前記微小孔媒体から前記乾燥ベルトに流れ る請求項9に記載の方法。
  12. 12.請求項9に記載の方法によって製造されるセルロース繊維構造。
  13. 13.請求項10に記載の方法によって製造されるセルロース繊維構造。
  14. 14.請求項11に記載の方法によって製造されるセルロース繊維構造。
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