JPH10501308A - セルロース繊維構造に対しての改良された繊維支持を与える多層製紙ベルトおよびそれにより製造されるセルロース繊維構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 フォーミングワイヤまたは空気貫通乾燥ベルトをなす製紙べルトである。製紙ベルトは一緒に結びつけられる２つの層を有する補強構造と、樹脂性の骨組みとを備えている。第一層の糸は織り合わされ、その結果、繋ぎ糸を除く各糸は、第一層の組織点により画成される上面から糸径の１．５倍の範囲にある。ベルトは剛性を得るために糸径の少なくとも２．５倍の厚さを有している。

Description

【発明の詳細な説明】 セルロース繊維構造に対しての改良された繊維支持を与える多 層製紙ベルトおよびそれにより製造されるセルロース繊維構造 発明の分野 本発明は製紙に係り、より詳細には製紙に用いられるベルトに関する。そのよ うなベルトは、繊維を３次元的なベルトに成形するのに固有の、不均一な繊維分 散および／またはピンホールおよび他の不ぞろいを減少させる。 発明の背景 紙タオル、化粧紙、トイレットティシューのようなセルロース繊維構造は、日 常生活の必需品である。このような消費者製品に対する大きな需要および定常的 な取扱い方は、これらの製品の改良型さらにはこれらの製造方法の改良への要求 を生み出している。このようなセルロース繊維構造は、ヘッドボックスからの水 性のスラリーを長綱（Fourdrinier wire）または２枚ワイヤ抄紙機（twin wire paper machine）上に置くことにより製造される。このようなフォーミングワイ ヤのいずれも、初期脱水とともに繊維配列を生じさせる無端状ベルトである。し ばしば、繊維がフォーミングワイヤを通ってヘッドボックスからの液体キャリヤ とともに流れることにより繊維損失が生じる。 後にセルロース繊維構造となるウェブの初期形成がなされた後、製紙機械はウ ェブを機械のドライエンドに搬送する。既存の機械のドライエンドにおいては、 プレスフェルトが最終乾燥の前にウェブを単層のセルロース繊維構造となるよう に圧縮する。最終乾燥は通常、ヤンキー乾燥ドラムのような加熱ドラムにより行 われる。 最終の消費者製品に重要な改良をもたらす、製造工程に対しての上述した改良 の重要なものの一つは、既存のプレスフェルト脱水に代えて空気貫通乾燥を用い ることである。空気貫通乾燥においては、プレスフェルト乾燥のように、ウェブ はヘッドボックスからの１パーセントよりも小さい濃度（水性のスラリー内での 繊維の重量パーセント）の水性のスラリーを受けとめるフォーミングワイヤから 始められる。フォーミングワイヤ上において初期脱水が生じるが、フォーミング ワイヤは通常、３０パーセントよりも大きい濃度のウェブにはさらされない。フ ォーミングワイヤから、ウェブは空気を透過させる空気貫通乾燥ベルトに搬送さ れる。 空気がウェブを通過し、空気貫通乾燥ベルトより脱水工程が続けられる。空気 貫通乾燥ベルトを通過する空気およびウェブは、真空搬送スロット、他の真空ボ ックスまたはシュー（shoe）、予備乾燥ロール等により駆動される。空気は、ウ ェブ空気貫通乾燥ベルトの構造的な特徴を有するように成形させるとともに、ウ ェブの濃度を増加させる。このような成形により、より３次元的なウェブが作り 出されるが、第3の次元に繊維がそられて繊維の連続性の切れ目が生じると、ピ ンホールが生じる。 ウェブはそれから、ウェブの捺印（imprinted）もなされる最終乾燥ステージ に搬送される。最終乾燥ステージにおいて、空気貫通乾燥ベルトはウェブを最終 乾燥のためのヤンキー乾燥ドラムのような加熱ドラムに搬送する。この搬送中に 、ウェブの一部は捺印中にその密度が高められて多層構造が与えられる。このよ うな多くの多層構造は、好ましい消費者製品として広く受け入れられている。大 きな商業的成功を収めた初期の空気貫通乾燥ベルトの一例は、１９６７年１月３ １日にサンフォード（Sanford）らに発行された米国特許第３，３０１，７４６ 号に記述されている。 その後、さらなる改良が必要となってきた。空気貫通乾燥ベルトの重要な改良 は、補強構造に樹脂性の骨組みを用いることにある。この配列は乾燥ベルトに、 従来技術の織物ベルトでなされた不連続的なパターンのみというのではなく、連 続的なパターン、または任意の所望形状のパターンを与えるものである。このよ うなベルトおよびこれにより製造されるセルロース繊維構造の例は、１９８５年 ４月３０日にジョンソン（Johnson）らに発行された米国特許第４，５１４，３ ４５号、１９８５年７月９日にトロカーン（Trokhan）に発行された米国特許第 ４，５２８，２３９号、１９８５年７月１６日にトロカーンに発行された米国特 許第４，５２９，４８０号および１９８７年１月２０日にトロカーンに発行され た米国特許第４，６３７，８５９号において見つけることができる。上述した４ つの特許は、パターン化された樹脂性の骨組みおよび補強構造からなるタイプの 空気貫通ベルトの好ましい構成、およびこれにより製造される製品を示すために 本明細書中に引用される。このようなベルトは、バウンティ紙タオル（Bounty p aper towels）およびチャーミンウルトラトイレットティシュー（Charmin Ultra toilet tissue）のような、両方とも現在の譲受人により製造および販売されて いる商業的に非常に成功した製品を製造するために用いられている。 上述したように、このような空気貫通乾燥ベルトは、樹脂を安定化させるため に補強要素を用いていた。補強要素はまた、ベルトの裏面に加えられた真空およ びベルトを通る気流によりもたらされる製紙繊維のそらされ方を制御していた。 この種の初期のベルトは、典型的には１インチ当たりおおよそ５０の機械方向糸 と５０の幅方向糸とを有する細かいメッシュの補強要素を用いていた。このよう な細かいメッシュはベルト内での繊維のそらされ方を制御するという点では受け 入れられるものであるが、典型的な製紙機械の環境に耐えることはできなかった 。例えば、このようなベルトは可撓性があるために、破壊的な折り目やしわが、 しばしば生じる。細かい糸は適切な合わせ目強度（seam strength）を与えるこ とができず、製紙に際して直面する高温によりしばしば燃えてしまうことがあっ た。 さらなる他の欠点は、この種の空気貫通乾燥ベルトの初期の実施例に述べられ たものであった。例えば、消費者に好まれる製品を製造するのに用いられる連続 的なパターンは、ベルトの裏面の漏損（leakage）を許容していなかった。実際 に、このような漏損は、樹脂性のパターンを補強構造にしっかりと固定する必要 性のために最小化されていた。不幸にも、樹脂の補強構造への固定が最大化した ときには、真空適用中に繊維の個々の領域に差圧が加えられる短い立上がり時間 により、しばしば補強要素を通して繊維が引き出され、工程の衛生問題、および ピンホールの存在により製品が受け入れられるか否かという問題が引き起こされ ていた。 パターン化された樹脂性の骨組みおよび補強構造からなる空気貫通乾燥ベルト の新世代のものは、これらの問題のいくつかに向けられたものであった。この世 代のものは、垂直方向に積層された機械方向糸を有する二層の補強構造を利用し ていた。単一の幅方向糸の系統が２つの機械方向糸を一緒に結びつけていた。 １インチ当たり３５の機械方向糸と３０の幅方向糸とを有するような比較的粗 いメッシュの紙タオルについては、二層設計により合わせ目強度およびしわの問 題がかなり改良される。二層設計はまた、いくらかの裏面の漏損が生じることを 許容していた。これは、樹脂を補強構造に結合させる際により少ない早期硬化エ ネルギー（precure energy）が用いられることに起因しており、これにより、所 望の裏面の漏損と、樹脂の補強構造への固定能力との間の妥協点が得られていた 。 より最近の設計では、適切な裏面の漏損を保ちつつ、より高い早期硬化エネル ギーと樹脂の補強構造へのより良好な固定とがなされることを考慮して、二層設 計において不透明な裏面のフィラメントを用いていた。この設計は、従来技術に おける適切な樹脂の固定と適切な裏面の漏損との間のトレードオフを効果的に緩 和するものであった。この種のベルトにおけるこのような改良の例は、トロカー ンらの名前で１９９２年６月１５日に出願された米国特許出願第０７／８７２， ４７０号（発行バッチナンバーＶ７３）に述べられている。裏面はだ目（backsi de texture）を得るためのさらなる方法は、１９９２年３月２４日にスマーコス キー（Smurkoski）らに発行された米国特許第５，０９８，５２２号、１９９３ 年１１月９日にスマーコスキーらに発行された米国特許第５，２６０，１７１号 、および１９９４年１月４日にトロカーンに発行された米国特許第５，２７５， ７００号に述べられており、パターン化された樹脂および補強構造からなる空気 貫通乾燥ベルトの裏面はだ目を得るための方法を示すために、これらの特許およ び出願を本明細書中に引用する。 このような樹脂性の骨組みおよび補強構造からなるベルトが、商業的に成功し た上述したチャーミンウルトラのようなティシュー製品を製造するのに用いられ るにつれて、新たな問題が生じることとなった。例えば、ティシューの製造にお ける一つの問題は、ウェブ内におけるそらされた領域に小さなピンホールが形成 されるということである。最近になって、ピンホールはパターン化された樹脂性 の空気貫通乾燥ベルトの補強要素の織物配列と密接な関係にあることが分かって きた。 標準的なパターン化された樹脂性の空気貫通乾燥ベルトは、射出による開口領 域を最大化させ、その結果、これを通る気流が減少されず、過度に閉鎖されない ようになっている。従来技術に共通するパターン化された樹脂性の空気貫通乾燥 ベルトは、垂直方向に積層された縦線を有する補強構造からなる二層設計を用い ている。一般に、ベルトの寿命を増加させるために、比較的大きな直径の糸を用 いることに賢慮が向けられていた。ベルトの寿命は、ベルトの価格のために重要 であるだけでなく、すり切れたベルトを取り外し新しいベルトを取り付けるとき に高価な機械停止時間を招くためにより重要である。不幸にも、より大きな直径 の糸は織りを反映するためにその下により大きなホールを要求する。大きなホー ルは、ユーカリ類のような短い繊維がベルトから引き出されてピンホールを生じ させることを許容している。不幸にも、ユーカリ類のような短い繊維は、それら が最終のセルロース繊維構造に生じさせる柔らかさのために消費者に非常に好ま れている。 この問題は、同一パターンで１インチ当たりに織られる糸をより多くすること により克服することができる。しかしながら、このような「解決」は気流に利用 される開口領域を減少させる。開口領域を大きくするために糸がより小さくなる ならば、ベルトの補強構造の曲げこわさおよび完全性は落とされ、これによりベ ルトの寿命は減少する。従って、従来技術は（気流のために）必要とされる開口 領域と、（ピンホールおよび寿命のための）繊維径との間のトレードオフを要求 していた。 これらの両方が良好な繊維支持、および存続できるベルトの寿命を達成するた めに必要とされる曲げこわさおよびベルトの完全性を達成するための一つの試み は、機械方向糸について大きなものと小さなものとを組み合わせて用いることに ある。大きな直径の糸はファブリックの耐久性のために補強層に配置されるとと もに、小さな直径の機械方向糸は繊維支持およびピンホールの減少のためにウェ ブ側層に積層される。さらに、第一層にある小さい機械方向糸は、さらなる繊維 支持のために第二層の大きい機械方向糸の間に配置される。この試みは依然とし て、平坦性の欠如から、ピンホールの減少効果において完全に満足できる結果を もたらすものではない。従って、従来技術により必要とされるトレードオフを緩 和するためには、上述したもので利用されているものとは異なる、さらなるパラ メータを見つけることが必要である。 異なったパラメータを見つけるための一つの試みは、積層された機械方向糸の 各対の間に機械方向糸を追加させ、これにより単一の幅方向糸が積層された機械 方向糸を一緒に結びつけるようにすることである。しかしながら、この試みが直 面する一つの問題は、別の糸により直接支持されない機械方向糸がたるみがちに なりピンホールを増加させることにある。さらに、２つの層を結びつける幅方向 糸が一つの層の最外部から他の層の最外部まで走ることにある。このような平坦 性からの逸脱によってもまたピンホールが増加していた。 第二の試みは、幅方向糸の頻度を６シェッド（shed）から４シェッドへと増加 させることである。しかしながら、この場合でも、他の糸による不適切な支持の ために、または幅方向糸によって第二層に向けて引き出されるために、下部層の 機械方向糸に積層されている上部層の機械方向糸のたるみを含む類似の問題が生 じていた。 これらのアプローチは成功しておらず、明らかに、さらなる別のアプローチが 必要とされている。 さらに、織物パターンはプレスフェルトに適用されなければならない。プレス フェルトはセルロースのウェブを圧縮により脱水する。適切なプレスフェルトは 、１９７２年３月２８日にヘランド（Helland）に発行された米国特許第３，６ ５２，３８９号、１９８８年６月２１日にボイヤー（Boyer）らに発行された米 国特許第４，７５２，５１９号、および１９９０年５月８日にロメロ・ヘルナン デス（Romero Hernandez）に発行された米国特許第４，９２２，６２７号により 製造されるとよく、本発明によるプレスフェルトを製造する方法を示すために、 これらの特許を本明細書中に引用する。 必要とされるアプローチは空気貫通乾燥ベルトでのピンホールおよびフォーミ ングワイヤでの繊維損失が、意外にも糸間の開口空間よりもむしろ繊維を支持す る糸に関係していることを認めるものである。ウェブ側糸は、適切な繊維支持を 与えるために第一層の上面に近接したまま保たれなければならない。さらに、織 物パターンは適切なベルトの寿命を与えるために大きな直径の糸を有していなけ ればならない。 従って、本発明の目的は、最終製品の特定領域における繊維損失および不均一 な繊維分散を減少させるフォーミングワイヤを提供することにある。本発明の別 の目的は、従来技術におけるベルトの寿命とピンホールの減少とのトレードオフ を克服するパターン化された樹脂性の空気貫通乾燥製紙ベルトを提供することに ある。さらに、本発明の目的は、製造を効率化するための十分な開口領域を有す る改良されたパターン化された樹脂性の空気貫通乾燥ベルトを提供することにあ る。本発明の目的はまた、セルロース繊維構造からなる審美的に受け入れられる 消費者製品を生産するパターン化された樹脂性の空気貫通乾燥ベルトを提供する ことにある。 発明の概要 本発明は補強構造を備えた製紙ベルトからなる。補強構造は機械方向糸と幅方 向糸とが織り合わされたウェブ側第一層を有している。第一層の糸は所定糸径を 有し、織り合わされることで組織点（knuckles）を有する織物となる。組織点は ウェブ側上面を画成する。第一層の各糸は上部中心線（top dead center longit ude）を有している。上部中心線は上面から糸径の１．５倍の範囲にある。補強 構造はまた、機械方向糸と幅方向糸とが織り合わされて織物となる機械側第二層 を有している。第一層および第二層は上面から糸径の１．５倍の範囲にとどまら ない複数の繋ぎ糸により一緒に結びつけられている。補強構造は糸径の少なくと も２．５倍の厚さを有している。ベルトはさらに第一層の外方および第二層へ延 びるパターン層を備えている。パターン層は第一層の外方向きのウェブ接触面を 与えている。パターン層は第一および第二層を接続させ、これによりセルロース 繊維構造の製造中においてこれらを互いに安定化させる。 図面の簡単な説明 図１は幅方向の付加的な繋ぎ糸を有する本発明によるベルトの一部を切り欠い た平面図である。 図２は図１の２−２線に沿って切りとられた縦断面図であり、明瞭にするため にパターン層の一部を取り除いている。 図３は第二層に機械方向の一体的な繋ぎ糸を有する本発明によるベルトの一部 を切り欠いた平面図である。 図４Ａおよび図４Ｂは図３の４Ａ−４Ａ線および４Ｂ−４Ｂ線に沿って切りと られた縦断面図であり、明瞭にするためにパターン層の一部を取り除いている。 図５は第一および第二層の両層に機械方向の一体的な繋ぎ糸を有する本発明に よるベルトの一部を切り欠いた平面図である。 図６Ａおよび図６Ｂは図５の６Ａ−６Ａ線および６Ｂ−６Ｂ線に沿って切りと られた縦断面図であり、明瞭にするためにパターン層の一部を取り除いている。 発明の詳細な説明 図１および図２に示すように、本発明のベルト１０は好ましくは無端状ベルト であり、ヘッドボックスから送り出されたセルロース繊維を受けとめるか、セル ロース繊維のウェブを乾燥装置、典型的にはヤンキー乾燥ドラム（図示されてい ない）のような加熱ドラムに搬送するものである。このため、無端状ベルト１０ は必要に応じてフォーミングワイヤやプレスフェルトとして、または空気貫通乾 燥ベルトとして実施される。本発明の製紙べルト１０は、このようないずれの実 施時においても、補強構造１２および任意的なパターン層３０という２つの主要 な要素を備えている。補強構造１２はさらに、ウェブ側第一層１６および機械側 第二層１８という少なくとも２つの層からなっている。補強構造１２の各層１６ ，１８はさらに、機械方向糸１２０，２２０と幅方向糸１２２，２２２とが織り 合わされてなっている。補強構造１２はさらに、ウェブ側第一層１６および機械 側第二層１８のそれぞれの糸１００に織り合わされた繋ぎ糸３２０，３２２を有 している。 本明細書中において、「糸１００」とは、第一層１６の機械方向糸１２０、幅 方向糸１２２、さらに第二層１８の機械方向糸２２０および幅方向糸２２２を含 む包括的な用語として使用する。 ベルト１０の二番目に主要な要素はパターン層３０である。パターン層３０は 補強構造１２の第一層１６の上部へ樹脂を注ぐことで鋳造される。パターン層３ ０は補強構造１２を貫いており、不透明な区域と透明な区域とを有する二値的な マスクを通して液体の樹脂に化学線を照射することにより、任意の所望の二値的 なパターンとして硬化される。 ベルト１０はパターン層３０の外方向きの表面に配置されたウェブ接触表面４ ０と、これとは反対側の裏面４２という２つの背中合わせの表面を有している。 ベルト１０の裏面４２は製紙運転中に用いられる機械に接触している。このよう な機械（図示されていない）には真空ピックアップシュー（vacuum pickup shoe ）や真空ボックス、各種のローラ等が含まれる。 ベルト１０はさらに、ベルト１０のウェブ接触表面４０からベルト１０の裏面 ４２へ延びるとともに流体が連通する通路４４を備えている。通路４４は製紙運 転中にセルロース繊維をベルト１０の平面に垂直な方向へそらすことを許容する ものである。 通路４４は、本質的に連続的なパターン層３０が選択されるならば、図示のよ うに互いに切り離された不連続的なものとなる。これに対し、パターン層３０を 不連続的なものとすることもでき、この場合には通路４４は本質的に連続的なも のとなる。このような配列は、当業者であれば図１に示すものの略反対のものと して容易に想到される。不連続的なパターン層３０を有するとともに本質的に連 続的な通路４４を有するこのような配列は、前記ジョンソンらに対して発行され た米国特許第４，５１４，３４５号の図４に示されており、本明細書中にこれを 引用する。もちろん、当業者であれば、不連続的および連続的なパターンの任意 の組み合わせが同様に選択され得ることを認めるであろう。 パターン層３０は、上述したように、および本明細書中に引用される前記特許 に記述されているように、感光性の樹脂から鋳造される。パターン層３０を形成 する感光性の樹脂を所望のパターンで補強構造１２につけるための好ましい方法 は、補強層を液体状態の感光性の樹脂で覆うことである。ここで、樹脂の硬化に 適した活性化波長を有する化学線が、透明および不透明な領域を有するマスクを 通して液体状の感光性の樹脂に照射される。化学線は透明な領域を通過し、その 下の樹脂を所望のパターンとなるように硬化させる。マスクの不透明な領域によ り遮蔽された液体状の樹脂は、硬化されることなく洗い流され、パターン層３０ に通路４４を残す。 トロカーンらの名前で出願され本明細書中に引用された前記米国特許出願第０ ７／８７２，４７０号に示されているように、不透明な機械方向糸２２０または 幅方向糸２２２が、このような機械方向糸２２０および幅方向糸２２２とベルト １０の裏面４２との間において補強構造１２の一部をマスクして裏面はだ目を作 り出すのに利用できることが分かっている。前記出願はこのような不透明な糸２ ２０，２２２を本発明による補強構造１２に含ませる方法を示すために、本明細 書中に引用される。第二層１８の糸２２０，２２２は、このような糸２２０，２ ２２の外側を被覆したり、カーボンブラックや二酸化チタン等のような添加剤を 加えることにより、不透明にするとよい。 パターン層３０は補強構造１２の第二層１８の裏面４２から補強構造１２の第 一層１６の外方でかつこれを越えるところまで延びている。もちろん、以下によ り完全に説明するように、パターン層３０の全てがベルト１０の裏面４２の最外 部平面まで延びているわけではない。そうではなく、パターン層３０のいくらか の部分は、補強構造１２の第二層１８の特定の糸２２０，２２２の下には延びて いない。パターン層３０はまた、第一層１６の上部中心線ＴＤＣを越えて外方へ 、約０．００２インチ（０．０５ミリメートル）〜約０．０５０インチ（１．３ ミ リメートル）の距離だけ延びている。第一層１６に垂直でかつこれを越えるパタ ーン層３０の寸法は一般に、パターンがより粗くなるにつれて増加する。パター ン層３０が第一層１６の上部中心線ＴＤＣから延びる距離は、第一層１６の平面 ４６を基準として第二層１８の裏面４２から遠ざかる方向に測定される。 用語のうち「機械方向（machine direction）」とは、製紙装置による紙ウェ ブの主要な流れに平行な方向をいう。「幅方向（cross-machine direction）」 とは、機械方向に垂直でベルト１０の平面内にある方向をいう。「組織点（knuc kle）」とは、機械方向糸１２０，２２０と幅方向糸１２２，２２２との交錯点 をいう。「シェッド（shed）」とは、考慮対象の糸１００の主要な方向での繰り 返し単位を作るために必要とされる糸１００の最小数をいう。 機械方向および幅方向糸１２０，１２２は織り合わされてウェブ側第一層１６ となる。このような第一層１６は、浮きが１つに対して沈みが１つの等方織り（ squareweave）、または上面４６からのずれが最小の任意の他の織物となるよう にするとよい。好ましくは、第一層１６をなす機械方向および幅方向糸１２０， １２２はパターン層３０を硬化させるために用いられる化学線に対して実質的に 透過性を有している。このような糸１２０，１２２は、化学線がベルト１０の平 面に略垂直な方向において糸１２０，１２２の最大断面寸法を通過することがで き、その下の感光性の樹脂をより十分に硬化させることができるならば、実質的 に透過性を有するものとみなされる。 機械方向糸２２０および幅方向糸２２２もまた織り合わされて機械側第二層１ ８となる。機械側第二層１８の糸２２０，２２２、特に幅方向糸２２２は、合わ せ目強度を向上させるために好ましくは第一層１６の糸１２０，１２２よりも大 きくなっている。この結果は、円形の断面を有する糸１００が用いられる場合に は、直径が第一層の機械方向糸１２０よりも大きい第二層１８の幅方向糸２２２ を与えることにより達成される。 ウェブ側第一層１６は織られており、第一層１６の各糸１２０，１２２の上面 ４６にある上部中心線ＴＤＣは任意の位置において上面４６から糸径Ｄの１．５ 倍よりも延びることはなく、好ましくは糸径Ｄの１．０倍よりも大きく延びるこ とはなく、このような糸１２０，１２２が繋ぎ糸３２０，３２２でない限り、全 ての位置において上面４６から糸径Ｄの１．０または１．５倍の範囲にある。糸 径Ｄは第一層１６の糸１２０，１２２の直径に基づいている。異なった直径を有 する糸１２０，１２２が用いられている場合には、糸径Ｄは第一層１６のうち最 も大きい糸１２０，１２２の直径である。非円形の断面を有する糸１２０，１２ ２が用いられている場合には、糸径Ｄはベルト１０の平面に垂直な方向における このような糸１２０，１２２の最大寸法とみなされる。糸１００の上部中心線Ｔ ＤＣは糸１００の主軸に平行でかつ上面４６に最も近接した位置において糸１０ ０の円周線に配置されている。 糸１２０，１２２の上部中心線ＴＤＣは、モノプレーナ織り（monoplanar wea ve）が用いられている場合には、上面４６から糸径Ｄの１．０倍の範囲にある。 糸１２０，１２２の上部中心線ＴＤＣは、サブトップ表面組織点（sub-top surf ace knuckles）を有する織りが用いられている場合には、糸径Ｄの１．５倍の範 囲にある。 糸１２０，１２２の上部中心線ＴＤＣが上面４６から糸径Ｄの１．０倍または １．５倍の範囲にあるかを決定するためには、糸径Ｄの１．０倍または１．５倍 の仮想切断面が上面４６に平行に（かつ補強構造１２の裏面４２に向けて配置さ れるように）描かれる。 上面４６を画成する組織点４８を形成する糸１２０，１２２の上部中心線ＴＤ Ｃは、このような上部中心線ＴＤＣがそれぞれの仮想切断面に交錯しない場合に は、上面４６から糸径Ｄの１．０倍または１．５倍の範囲にあるものとみなされ る。 本発明によれば、第一層１６の糸１２０，１２２は織り合わされて浮きがＮに 対して沈みがＮの織物となる。ここで、Ｎは正の整数１，２，３，...に等しい 。浮きがＮに対して沈みがNの好ましい織物はＮが１の等方織りである。 別の好ましい織物は、第一層１６の糸１２０，１２２がそれぞれの織り合わさ れる第一層１６の糸１２２，１２０との間で、このような糸１２０，１２２が第 一層１６の裏面よりもむしろ第一層１６の上部中心線ＴＤＣにあるように交錯さ れる限りにおいて、浮きがＮに対して沈みが１のような織物である。１よりも大 きいＮについては、繊維支持を最大化するため、浮きがＮの糸１２０，１２２は 好ましくは幅方向糸１２２である。 また、本発明によるベルト１０の補強構造１２は、上述したように糸径Ｄの少 なくも２．５倍の厚さｔを有しており、より好ましくは糸径Ｄの少なくも３．０ 倍の厚さを有している。このような厚さｔは十分なべルト１０の剛性を与える上 で重要であり、その結果、ベルト１０の寿命は過度に妥協されない。 補強構造１２の厚さｔは、オレゴン州ニューバーグのエンベコ社（Emveco Com pany）により製造されたエンベコモデル２１０Ａのデジタルマイクロメータ、ま たはこれに類似の装置を用いて、円形の０．８７５インチ直径の脚部により加え られた１平方インチ当たり３．０ポンドの荷重によって測定される。補強構造１ ２は、厚さを試験しつつ機械方向に１インチ当たり２０ポンドの最大量まで荷重 をかけるようにするとよい。補強構造１２は、試験中において５０〜１００°Ｆ に維持されなければならない。 第二層１８をなす機械方向および幅方向糸２２０，２２２は、図示されている ような等方織り、または斜文織り（twill weave）や破れ斜文織り（broken twil l weave）のように任意の適当なシェッドおよびパターンとなるように織られる とよい。もし望むのであれば、第二層１８は、第一層の互い違いの幅方向糸１２ ２に対応して、全ての他の位置において幅方向糸２２２を有するようにしてもよ い。十分な繊維支持を与えるためには、第一層１６が多数のより近接して配置さ れた幅方向糸１２２を有することがより重要である。一般に、合わせ目強度を保 つとともにベルトの剛性を向上させるために、第二層１８の機械方向糸２２０と 第一層１６の機械方向糸１２０とが頻繁に一致するようにしている。 付加的な繋ぎ糸３２０，３２２は第一層１６と第二層１８との間に介在して織 り合わされるとよい。付加的な繋ぎ糸３２０，３２２は第一および第二層１６， １８のそれぞれの幅方向糸１２２，２２２と織り合わされる機械方向繋ぎ糸３２ ０、または第一および第二層１６，１８のそれぞれの機械方向糸１２０，２２０ と織り合わされる幅方向繋ぎ糸３２２であるとよい。本明細書中において、繋ぎ 糸３２０，３２２は、このような繋ぎ糸３２０，３２２が第一または第二層のい ずれかに選択された織物に固有の糸１００ではなく、第一および第二層１６，１ ８の織物に追加されてこれに混在するような場合には、「付加的な」ものとみな される。 好ましくは、付加的な繋ぎ糸３２０，３２２は直径が第一および第二層１６， １８の糸１００よりも小さくなるようにして、このような繋ぎ糸３２０，３２２ がベルト１０における射出による開口領域を過度に減少させるないようにすると よい。 付加的な繋ぎ糸３２０，３２２のための好ましい織物パターンは第一層１６を 第二層１８に対して安定化させるために必要とされる最小数の繋ぎ点を有してい る。一般的に織るのが容易な配列であるので、繋ぎ糸３２４は好ましくは幅方向 に合わせられるとよい。 従来技術により示されたこの種の織物パターンとは正反対に、パターン層３０ の安定化効果により、第一層１６と第二層１８とを連結させるのに必要とされる 繋ぎ糸３２０，３２２の数を最小化させることができる。これは、いったん鋳造 が完結すればパターン層３０が第一層１６を第二層１８に対して紙の製造工程全 体にわたって安定化させることによる。従って、第一または第二層１６，１８を 製造するのに用いられる糸１００よりも、より小さくおよびより少ない付加的な 繋ぎ糸３２０，３２２を選択することができる。 付加的な繋ぎ糸３２０，３２２は当然にベルト１０の射出による開口領域を減 少させるので、比較的より小さくおよびより少ない糸２０，２２を有する付加的 な繋ぎ糸３２０，３２２が望まれる。全体の補強構造１２は射出による大きな開 口領域を有していることが望ましい。大きな開口領域は、これを通過する空気の 流れが生じる十分な経路を与える上で重要である。１９９４年１月４日にエンシ ン（Ensign）らに対して発行された米国特許第５，２７４，９３０号に、有益な ものとして記述されているようにオリフィス乾燥の制限が望まれるのであれば、 ベルト１０が十分な開口領域を有することはより重要なものとなる。 より重要なこととして、本発明による補強構造１２は補強構造１２の平面に垂 直な十分な空気の流れを許容しなければならない。補強構造１２は、少なくとも 1平方フィート当たり毎分９００標準立方フィート、好ましくは少なくとも１平 方フィート当たり毎分１，０００標準立方フィート、より好ましくは少なくとも １平方フィート当たり毎分１，１００標準立方フィートの空気透過性を有してい ることが好ましい。もちろん、パターン層３０は選択された個々のパターンに従 ってベルト１０の空気透過性を減少させるであろう。補強構造１２の空気透過性 は、フィンランドのバルメット社（the Valmet Company）のバルメット透過性測 定装置を用いて、１００パスカルの差圧で１インチ当たり１５ポンドの応力の下 で測定される。補強構造１２のいずれかの部分が上述した空気透過性の条件を満 足していれば、補強構造１２の全体はこれらの条件を満足しているものとみなさ れる。 図３および図４に示すように、もし望むならば、付加的な繋ぎ糸３２０，３２ ２は省略してもよい。付加的な繋ぎ糸３２０，３２２の代わりとして、第二層１ ８の複数の機械方向糸または幅方向糸３２０，３２２が第一層のそれぞれの幅方 向または機械方向糸１２２，１２０と織り合わされていてもよい。第二層１８の 平面にとどまらないこれらの織り合わされた糸３２０，３２２は、以下「一体的 な繋ぎ糸」３２０，３２２として言及される。これは、第一および第二層１６， １８を結合させて第二層１８を第一層１６に対して安定化させるこれらの一体的 な繋ぎ糸３２０，３２２が、少なくとも一つの層１６，１８の織物に固有のもの として見つけられるからである。第一または第二層１６，１８の平面内にとどま る糸１００は非繋ぎ糸１００として言及される。 好ましくは、第一層１６のそれぞれの幅方向または機械方向糸１２２，１２０ に織り合わされた第二層１８の一体的な繋ぎ糸３２０，３２２は、合わせ目強度 を最大化するために機械方向繋ぎ糸３２０となっている。しかしながら、幅方向 の一体的な繋ぎ糸３２２を有する配列を用いるようにしてもよい。 変形実施例（図示されていない）においては、一体的な繋ぎ糸３２０，３２２ は第一層１６から延び、第二層１８のそれぞれの機械方向または幅方向糸２２０ ，２２２に織り合わされるようにするとよい。この実施例は図４の上下を逆にす ることにより容易に想到できるものである。 図５および図６に示すように、一体的な繋ぎ糸３２０，３２４は、上述した２ つの示唆を組み合わせて第一および第二層１６，１８の両方から生じるようにし てもよい。もちろん、当業者であれば、この配列が同様に付加的な繋ぎ糸３２０ ，３２２と協働して用いられ得ることを認めるであろう。 上述した示唆の各種の組み合わせおよび置換により本発明の他の実施例も実現 可能であり、本発明は図示された、および上述したものにより限定されるもので はない。

───────────────────────────────────────────────────── 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，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)， ＡＭ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＮ，Ｃ Ｚ，ＦＩ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＸ， ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，Ｔ Ｊ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＺ，ＶＮ， (72)発明者 ボーティリアー，グレン デイビッド アメリカ合衆国オハイオ州、シンシナチ、 ステイブルハンド、ドライブ、10566 (72)発明者 トロカーン，ポール デニス アメリカ合衆国オハイオ州、ハミルトン、 ワーベル、ロード、1356

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 補強構造を有する製紙ベルトにおいて、 前記補強構造は、 機械方向糸と幅方向糸とが織り合わされたウェブ側第一層であって、前記第一 層の前記機械方向および幅方向糸は所定糸径を有するとともに織り合わされて組 織点を有する織物となり、前記組織点はウェブ側上面を画成し、前記第一層の各 糸は上部中心線（top dead center longitude）を有し、前記上部中心線は前記 上面から糸径の１．５倍の範囲にあるウェブ側第一層と、 機械方向糸と幅方向糸とが織り合わされた機械側第二層であって、前記第二層 の前記機械方向糸と幅方向糸とが織り合わされて織物となる機械側第二層とを備 え、前記第一層および前記第二層は前記上面から糸径の１．５倍の範囲にとどま らない複数の繋ぎ糸により一緒に結びつけられ、前記補強構造は前記糸径の少な くとも２．５倍の厚さを有していることを特徴とし、 さらに、前記第一層の外方および第二層へ延びるパターン層を備え、前記パタ ーン層は前記第一層の上部中心線の外方向きのウェブ接触面を与え、前記パター ン層は前記第一層および前記第二層を接続させ、これにより前記パターン層がセ ルロース繊維構造の製造中において前記第一層を前記第二層に対して安定化させ ることを特徴とする製紙ベルト。 ２． 補強構造を有する製紙ベルトにおいて、 前記補強構造は、 機械方向糸と幅方向糸とが織り合わされたウェブ側第一層であって、前記第一 層の前記機械方向および幅方向糸は所定糸径を有するとともに織り合わされて組 織点を有する織物となり、前記組織点はウェブ側上面を画成し、前記第一層の各 糸は上部中心線（top dead center longitude）を有し、前記上部中心線は前記 上面から糸径の１．５倍の範囲にあるウェブ側第一層と、 機械方向糸と幅方向糸とが織り合わされた機械側第二層であって、前記第二層 の前記機械方向糸と幅方向糸とが織り合わされて織物となる機械側第二層とを備 え、前記第一層および前記第二層は前記上面から糸径の１．５倍の範囲にとどま らない複数の繋ぎ糸により一緒に結びつけられ、 さらに、前記第一層および前記第二層を互いに結びつけるために前記ウェブ側 層と前記機械側層のそれぞれの機械方向糸または幅方向糸と織り合わされる付加 的な幅方向または付加的な機械方向繋ぎ糸であって、前記付加的な繋ぎ糸は前記 上面から糸径の１倍の範囲にとどまらない繋ぎ糸を備え、前記補強構造は前記糸 径の少なくとも２．５倍の厚さを有していることを特徴とし、 さらにまた、前記第一層の外方および第二層へ延びるパターン層を備え、前記 パターン層は前記第一層の上部中心線の外方向きのウェブ接触面を与え、前記パ ターン層は前記第一層および前記第二層を接続させ、これにより前記パターン層 がセルロース繊維構造の製造中において前記第一層を前記第二層に対して安定化 させることを特徴とする製紙ベルト。 ３． 補強構造を有する製紙ベルトにおいて、 前記補強構造は、 機械方向糸と幅方向糸とが織り合わされたウェブ側第一層であって、前記第一 層の前記機械方向および幅方向糸は所定糸径を有するとともに織り合わされて組 織点を有する織物となり、前記組織点はウェブ側上面を画成し、前記第一層の各 糸は上部中心線（top dead center longitude）を有し、前記上部中心線は前記 上面から糸径の１．５倍の範囲にあるウェブ側第一層と、 機械方向糸と幅方向糸とが織り合わされた機械側第二層であって、前記第二層 の前記機械方向糸と幅方向糸とが織り合わされて織物となる機械側第二層とを備 え、前記第一層および前記第二層は前記上面から糸径の１倍の範囲にとどまらな い複数の繋ぎ糸により一緒に結びつけられ、 前記第一層および前記第二層を互いに結びつけるために前記第二層の複数の前 記機械方向糸または前記幅方向糸は一体的な繋ぎ糸として前記第一層のそれぞれ の幅方向糸または機械方向糸と織り合わされ、前記一体的な繋ぎ糸は前記上面か ら糸径の１．５倍の範囲にとどまることなく、前記補強構造は前記糸径の少なく とも２．５倍の厚さを有していることを特徴とし、 さらに、前記第一層の外方および第二層へ延びるパターン層を備え、前記パタ ーン層は前記第一層の上部中心線の外方向きのウェブ接触面を与え、前記パター ン層は前記第一層および前記第二層を接続させ、これにより前記パターン層がセ ルロース繊維構造の製造中において前記第一層を前記第二層に対して安定化させ ることを特徴とする製紙ベルト。 ４． 前記第一層の前記機械方向糸および前記幅方向糸は略直交して組織点を 形成し、前記組織点のうち１５パーセントより少ないものが前記第二層から延び る前記複数の糸と織り合わされたものであることを特徴とする請求項１乃至３の いずれか記載の製紙ベルト。 ５． 前記第一層の前記機械方向糸および前記幅方向糸は略直交して組織点を 形成し、前記組織点のうち１〜５パーセントのものが前記第二層から延びる前記 複数の糸と織り合わされたものであることを特徴とする請求項４記載の製紙ベル ト。 ６． 前記第一層の前記糸は浮きがＮに対して沈みが１つの織物となるように 織り合わされ、好ましくは前記浮いているＮの糸は幅方向糸であることを特徴と する請求項１乃至５のいずれか記載の製紙ベルト。 ７． Ｎが１に等しいことを特徴とする請求項６記載の製紙ベルト。 ８． 前記製紙ベルトはフォーミングワイヤ（forming wire）であることを特 徴とする請求項１乃至７のいずれか記載の製紙ベルト。 ９． 前記製紙ベルトは空気貫通乾燥ベルト（through-air-drying belt）で あることを特徴とする請求項１乃至7のいずれか記載の製紙ベルト。 １０． 前記補強構造は少なくとも１平方フィート当たり毎分９００標準立方 フィートの空気透過性を有することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか記載 の製紙ベルト。