JPS5842300B2 - 繊維フロツクからウエブを形成する装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は繊維質材料から乾燥した成形ウェブを製造する
装置に関する。

ここに、成形ウェブとは紙、不織布を総称するものとす
る。

従来の湿式成形法と比べると乾燥成形は著しいエネルギ
の節減を果すことができる。

湿式成形のウェブは繊維を水と混和してスラリを形成せ
しめ、このスラリを成形網の上におくことにより製造さ
れる。

このようにして新しく形成されたウェブから機械的およ
び熱的手段により水を取除くのである。

典型的にはこの湿式法によれば１トンの紙を製造するの
に１００トンの水を必要とする。

このような多量の水をくみ上げるのに、また残った水分
を取除く乾燥機を加熱するのに非常に多量のエネルギを
消費することは明かである。

さらに廃水を排出前に処理するためにもエネルギを要す
る。

エネルギ保存および水汚染に対する現代の関心のためエ
ネルギの効率がよい乾式の製紙法に焦点が合わされて来
ている。

典型的な従来の乾式製紙法では搬送流体として空気が水
の代りになっている。

多くの従来の乾式製紙法においては、繊維は乱流空気に
より搬送され成形網へと流れてゆき、ここで沈積するの
である。

通常真空箱をこの成形網の下に配設してこの成形網を通
して空気を吸い取る。

この真空はウェブの形成を助けると共に、成形網を通過
する微粒子および繊維を集める。

真空で引かれた空気、繊維および微粒子は通常、混和領
域へと再循環せしめられる。

ここでは成形工程からの空気は分級機または繊維分離機
からの繊維と混和せしめられる。

新しく形成されたウェブは次の工程に移される。

この次の工程とは全く任意のものであって、所望のシー
トの特性および原料の性質に依存して定められる。

典型的には型押し、プレス、固めの工程を包含する。

これらの工程の後、ウェブは均質の機械的に安定した製
品となるのである。

他の従来の形成装置としては米国特許第 ３５７５７４９号明細書に教示されるものがあげられる
。

たとえば静電電位を、移動中のベルト上に繊維または結
合材を沈積せしめるのに用いることができることが知ら
れている。

この繊維または結合材は一方の極性の電荷を受け、ベル
トは他方の極性の電荷を受けるようにするのである。

この従来装置では、繊維または結合材とこれらを沈積し
ようとする表面との間に誘引力が存在するのである。

このような装置の欠点は形成されるウェブが均質でない
ことである。

本発明は乾燥した繊維の束またはフロックをゆすぶり領
域に送給することを特徴とする。

このゆすぶり領域は、板状電極を屋根とし、多孔のふる
いまたは網を床とすることによって形成されている。

機械的なゆすぶりはこの領域内に振動静電場を発生せし
めることにより行なわれる。

乾燥したフロックは電荷を与えられこの領域で泳動する
。

各別のフロックは等しくない極性の電荷を与えられる。

この結果フロックに交叉泳動が生ずるっこの交叉泳動に
よって生ずる衝突は７０ツクを非常に効率よく解体させ
ることとなる。

またフロックは板状電極の屋根およびふるいの床とも衝
突する。

このことはさらにフロックのときほごしを助けることと
なる。

また、場合によっては繊維またはフロックの一方の端部
のみが電荷を得ることとなる。

このことはフロックが繊維はごし領域を横切って泳動す
るにつれ、このフロックの回転を生ぜしめる。

フロックの回転および横方向への泳動の組合せは非常に
効率よく繊維はどしのプロセスを生ぜしめることになる
。

しかし場合によっては繊維はごしに抵抗するフロックが
あり、このようなフロックを除去するために繊維はごし
領域の下流側に除去装置を設けておく。

ふるい網を通過したほぐれた繊維はアース電位にあり、
このふるい網の直下の成形網上に落下する。

はぐれた繊維はその落下中自然な形をとる。すなわちあ
るものは曲っておシ、またあるものは直線状であろう。

この結果ランダムに互いに交叉したウェブができ、ウェ
ブは等方性のものとなる。

繊維はまだ機械の横方向にも均一に沈積することとなる
。

成形網の下方に配設された真空箱または真空室は成形網
と共働してウェブの均一性を助長せしめる。

もし成形網にベアースポットと称せられる大き目の穴が
あると空気はこの薄い領域を多く流れることになる。

この多量の空気に搬送されていた繊維はこの薄い領域に
効率よく充填される。

このようにして本発明によれば従来の空気方式または従
来の静電方式によって作られるウェブよりも均質なウェ
ブを得ることができる。

成形後ウェブを軽くしめつけてこれをさらにしめ固める
ことが望ましい。

ウェブのこの後処理は任意的な工程であって、当業者に
とって自明なように所要のシートの性質に依存するもの
である。

特定するわけではないが後処理にはたとえばスターチ、
ラテックスゴムのような結合材の添加、およびこれに引
続くサイジング、コーティング、カレンダ掛け、トリミ
ングおよび巻取りの工程を包含する。

本発明装置はいくつの実施例を包含する。

ひとつの実際的な配置では移動するふるい網のループと
成形網のループとがあり、両者は間隔を隔てた関係にあ
る。

ふるい分けされた繊維はふるい網を通シ、これらふたつ
の網の間の空間をこえてゆく。

ウェブの形成は下部の網または成形網上で行なわれる。

このウェブ形成は空気を成形網を介して成形空間から引
く真空箱または真空領域によって助成される。

この空気は微粒子および繊維を包含するので、サイクロ
ン分離器または他の同様な装置により適宜きれいにして
から大気中へ排出される。

繊維フロックは適宜なコンベヤ装置を介して繊維はごし
領域へ送られるようにしてもよい。

一旦フロックを繊維はごし領域へ入れると、これらのフ
ロックは振動電場にさらされる。

この結果フロックには機械的なゆすぶり力が及ぼされ、
各別の繊維が分離されて、ふるい網を通り成形空間へと
移動してゆく。

適宜な真空装置を繊維はごし領域の下流端に設けて、は
ごれなかったフロックを取シ除ぐのである。

これらのフロックはハンマーミルまたはその他の好適な
繊維はごしまたは精練装置を通した後繊維はごし領域の
上流端に再循環せしめる。

またふるい分は網のループ内には清掃装置を設けるのが
好適である。

場合によってはフロックが網にはり付いてしまう。

これがうまく除去できなければ、ふるい分けの効率が低
下し、さらにウェブの均質性がそこなわれることもある
。

このため真空箱によって援護された回転ブラシを適宜設
けて、このふるい分は網を清掃するようにする。

他の実施例では、ふるい分は網は回転ドラムの形として
あり、半円形の電極板がその中に支持されたものとしで
ある。

電極とドラム内面との間に形成される容積部分がふるい
分は領域である。

ドラムの内面にはシ付いたフロックは吹きとばされてホ
ッパへと戻る。

このホッパはフロックを再びふるい分は空間へと供給す
る。

適宜な網清掃装置を空気キャップに合体せしめて、はり
付いたフロックをホッパへ戻すように吹きとばすのであ
る。

上述のふたつの実施形式は多くの可能な配置のうちのふ
たつの例示にすぎない。

従ってこれらは本発明を制限するものと考えてはならな
いことは明かである。

以下添付図面に例示した本発明の好適な実施例につき本
発明を詳述する。

第１図は本発明装置を、ウェブを結合しプレスする補助
装置、でき上ったウェブを成形区域の端からと９出す補
助装置と共に示す図である。

支持ローラ１，２，３および４はふるい分は網のループ
７を支持するように配置しである。

支持ローラ５および６は成形網のループ８を支持する一
方、ふるい分は網のループ７の一部分は成形網のループ
８の一部分に対し平行かつ水平になっている。

これらふたつの平行な網部分間に形成された空隙が成形
空隙１３である。

ふるい分は網のループ内には金属電極板１０が配設して
あり、この電極１０とふるい分は網ループ７との間は水
平のふるい分は空隙１１を形成している。

このふるい分は空隙にはその上流端から繊維フロックを
供給ホッパ９で送給する。

この空隙の間隔は臨界的なものではないが、典型的には
１ないし３センチである。

最適寸法は使用するフロックの平均寸法によって決定さ
れる。

フロックの直径が０．５ないし１センチ程度であれば、
最適空隙間隔は大略１．６センチである。

電場発生装置１５は振動電圧源を提供するものである。

この装置は電極板とアース電位との間に接続されている
。

作動に当ってはこれは電極板に正および負の電荷を交互
に与える３この装置は好適には空隙間隔において１セン
チ当り３２００ボルトないし１１０００ボルトの振動電
界を与えるものとすべきである。

電極板には誘電材料を被覆して、ふるい分は空隙内で電
弧が発生したり火花放電したりすることをなくすように
する。

このためには任意の従来の誘電材料を用いることができ
る。

たとえばポリエチレンは１ミリ当り５０キロボルトの誘
電強さを有するので、これを数ミリ程度の薄い厚さに被
覆しても電弧発生や火花放電に対し適宜な保護を与え得
るのである。

ここで云う電極板には、誘電材料を充分な厚さだけ被覆
して装置の作動電圧において損傷のおそれをなくした金
属板を包含することを理解されたい。

誘電材料は主としてコストを考慮して選択されることと
なり、その厚さは選んだ材料の誘電定数およびふるい分
は空隙に所望される電界強さに依存して定められる。

空隙内の最適電界強さは本発明に使用する繊維フロック
の性質に応じて選定される。

ふるい分は空隙に供給される繊維フロックは乾燥してい
るので、ふるい分は空隙内の繊維の集りは非常に劣悪な
電気導体である。

このような繊維フロックはふるい分は空隙内のアース電
位に移送される若干の電荷を得て、これにより繊維の移
動に伴なって若干の電流が生ずる。

またこのプロセスにより若干の電力が消費される。

しかしこのプロセスは非常に電力消費の少ない静電的な
ものと考えられる。

ふるい分は網ループ７は従来型の駆動装置１６により連
続的に駆動される。

このふるい分は網に与えられた運動は、ふるい分は空隙
１１内に存在する繊維フロックを、ふるい分は空隙の上
流端１１ａからふるい分は空隙り下流端１１ｂへと移動
せしめる。

典型的にはふるい分は網は成形網よりもゆっくりと移動
し、フロックの典型的な渡り時間は約１／２分ないし５
分である。

ふるい分は網の最適移動速度は様々の要因に依存する。

その目標は効率よくふるい分はプロセスを行なうにある
。

このためにはふるい分は網はふるい分は空隙の下流端に
おいて繊維フロックおよび繊維から完全に自由となるよ
うな遅い速度で動かすことのないことを必要とする。

ふるい分は空隙の下流端における裸のふるい分は網は、
ふるい分は空隙の下流端に向う電極板を有効に利用させ
るものではない。

同様にもしふるい分は網が、ふるい分は空隙の上流端に
ある繊維フロックのほとんど全部が依然として空隙の下
流端にあり、はごされてないような速度で移動するとす
れば、ふるい分けの効率は著しく落ちることとなる。

実際上の最適ふるい分は網の速度は殆んど実験的に容易
に定められる。

一般に最良のふるい分は網の速度は所定成形網速度に対
して最大の基準重量のウェブを得るような速度である。

ウェブの基準重量制御は同じく多数の要因に依存する。

これらの要因の中には発生装置の周波数、成形網ループ
の速度、ふるい分は網ループの速度、成形空隙真空箱内
に依存する真空度およびふるい分は網清掃装置の効率な
どを包含する。

一般に、成形網速度またはふるい分は線速度のいずれで
も基準重量の制御に用いることができる。

下流端におけるふるい分は空隙内に残る繊維フロックは
真空ドクタ１４によって除去される。

真空装置によって拾い上げられたフロックは適宜な繊維
はごし装置によって処理された後、送給ホッパに再循環
され得る。

繊維はごし装置の実際の型式は当業者であれば明かなよ
うに繊維材料の性質によって決定される。

ふるい分は網ループの中には網清掃装置がある。

ふるい分は網にくっついたフロックはふるい分はプロセ
スの効率を減退せしめることが判明した。

このためこのようなフロックを除去することがのぞまし
い。

この問題を解決するひとつのやり方は、ふるい分は網ル
ープの内部に配設した真空箱１９および２０で吸引する
ことである。

これにより網を通して空気を吸引し、このようにしてフ
ロックを網の作業面から引きはがすのである。

またブラシ１８を設けてこれを吸引箱と共働せしめ、フ
ロックを引きはがしを助けるのに用いる。

電荷は繊維フロックを壁と接触せしめることにより、ま
た静電誘起により得られるものである。

ふるい分は空隙内の電荷を得たフロックは発生装置１５
で発生せしめられる静電界の作用によりゆすぶられる。

この作用は各別の繊維を打ってこれをゆるめる。

ゆるめられたまたはほごされた繊維はふるい分は網を通
って成形空隙１３へと落ちる。

ここで、繊維は成形網の下にある成形領域真空室１２の
作用により誘起された空気流にさらされる。

この真空室はふるい分は空隙をこえて可成りの距離延在
させてよい。

この長さは多数の要因により決定されるものであり、典
型的には１ないし４メートルの間で変えるものとする。

この室の長さを支配する要因は繊維の型式、成形空隙高
さ、成形領域真空箱の吸引力、および成形網の速度など
である。

このパラメータの最適値は実験によって決定される。

この延長された真空領域の目的はウェブをさらにかため
ることにある。

ウェブが形成された後、成形網駆動装置１７の作用によ
り成形空隙の下流のステーションへとウェブを動かす。

所望により結合材をウェブに添加する。

このだめの典型的な装置が噴霧単位２１である。

通常はこの結合材の噴霧に引続いて軽いプレス加工また
はエンボス加工を行なう。

このよう、ｔ］Ｊはプレスロール２４および２５によっ
て略図的に図示しである。

ウェブを機械的に安定化した後、任意の従来法により引
きはがし、その後の工程へと送る。

引きはがしロール２２およびこれに関連した引きはがし
網２３が下流位置に図示しである。

高い基準重量が望まれる場合またはコンパクトな成形部
分が要求される場合には、第２図に示すようにセグメン
ト化した電極を採用するのが有利である。

この型式の装置では、フロックは電極素子間の間隙を通
してふるい分は領域へと送給される。

典型的な装置は、適宜な支持ロール１，２゜３．４の上
にふるい分は網ループ７を支持することにより構成され
る。

多数の電極２６ａ、２６ｂ。２６ｅはふるい分は網ルー
プ７と間隔を隔てて水平に支持されている。

隣接する電極間の送給区域は２７ａ、２７ｂ、２７ｃと
番号を付して示しである。

これらの区域はフロックをホッパ９からふるい分は空隙
１１へと通すことを許容するものである。

真空ドクタ１４がふるい分は空隙の下流端に設けられて
おり、これでフロックを拾い上げて再循環させる。

発生装置１５は電極板に電荷を与えるのに設けられたも
のであって、電極板とふるい分は網との間に電気的に接
続されている。

ふるい分は空隙内でのゆすぶりにより自由になった繊維
はふるい分は網を通って成形空隙１３へと落下する。

成形網およびこれに関連する装置は第１図に示した実施
例についての記載に述べたのと同じようにして作用する
。

回転式成形機が望ましい場合には、第３図のような構成
とする。

この実施例では成形ドラム２８が設けである。

成形領域真空室２９はこの成形ドラムの内部に設けであ
る。

成形領域真空室の上方の容積部分は成形領域３０である
。

この領域３０の上限は曲った固定ふるい分は網３１によ
って形成されている。

また曲った電極板３２も設けである。

ふるい分は網と電極板との間の容積部分はふるい分は空
隙３３である。

ホッパ９が上流端３３ａに設けられ、ふるい分は領域へ
繊維フロックを送給するふるい分は空隙が形成される。

ふるい分は空隙の下流端３３ｂには、はごれなかったフ
ロックを除去する真空ドクタ３４が設けである。

結合材は所望により噴霧単位２１により施される。

軽いプレス加工は所望によりプレスロール３５により施
される。

さらに他の処理をウェブが成形ドラムから去るに先立っ
てウェブ３６に施すようにすることもできる。

輻射乾燥器を参照番号３γで示しである。

これは噴霧単位２１によって施される樹脂結合材を硬化
せしめるに有利に用いられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の好適な１実施例の略図的立面図、第２
図は繊維はごし領域の変形例を示す略図的立面図、第３
図は本発明の他の実施例の略図的立面図である。 １、 ２． ３，４，５． ６・・・・・・ローラ、７
．８・・・・・網ループ、９・・・・・・ホッパ、１０
・・・・・・金属電極板、１１・・・・・・ふるい分は
空隙、１３・・・・・・成形空隙、１４・・・・・・真
空ドクタ、１５・・・・・・電界発生装置、１６・・・
・・・駆動装置、１７・・・・・・駆動装置、１８・・
・・・・ブラシ、１９，２０・・・・・・真空箱、２１
・・・・・噴霧単位、２２・・・・・・引きはがしロー
ル、２３・・・・・・引きはがＬＪ、２４，２５・・・
・・・プレスロール、２８・・・・・・成形ドラム、２
９・・・・・・真空室、３０・・・・・・成形領域、３
２・・・・・・電極板、３４・・・・・・真空ドクタ、
３５・・・・・・プレスロール、３６・・・・・・ウェ
ブ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ふるい分は部材と、このふるい分は部材上に繊維フ
   ロックを沈積せしめる装置と、前記ふるい分は部材のま
   わりに振動静電場を発生せしめ前記繊維フロックをゆす
   ぶりここから各別の繊維を取り出す装置と、前記ふるい
   分は部材に対して間隔を隔て前記ふるい分は部材を通っ
   て落下する各別の繊維を受は取るように位置せしめた成
   形部材とを包含して成る、繊維フロックからウェブを形
   成する装置。