JP4869767B2 - 繊維により高度に支持された安定な形成布 - Google Patents

Description

本発明は、製紙技術に関する。特に、本発明は、抄紙機の形成部用の形成布に関する。

製紙工程中、セルロース製の繊維ウェブは、繊維スラリー、つまりセルロース繊維の水性懸濁液を、抄紙機の形成部において移動する形成布上に堆積させて、形成される。このスラリーからは、形成布を介して大量の水が排出され、形成布の表面上にセルロース製の繊維ウェブが残存する。

新規に形成されたセルロース製の繊維ウェブは、形成布から、一連のプレスニップを有するプレス部へと、進む。このセルロース製の繊維ウェブは、プレス布、又は斯かる２つのプレス布で支持されたプレスニップを通過する。プレスニップにおいて、セルロース製の繊維ウェブには、水を絞り出す圧縮力がかけられ、ウェブの互いのセルロース製の繊維が結合して、セルロース製の繊維ウェブから紙シートとなる。この水は、プレス布又は各種布に受容され、理想的には、紙シートに戻らない。

紙シートは、蒸気で内的に加熱される少なくとも一連の回転可能乾燥ドラム又はシリンダーを有する乾燥部へと、最終的に進む。新規に形成された紙シートは、乾燥布により一連のドラムのそれぞれの周囲に連続して配置されたセルペンタイン路（ｓｅｒｐｅｎｔｉｎｅ ｐａｔｈ）に向けられ、ここで、ドラムの表面に近接して、紙シートを保持する。加熱されたドラムは、紙シートの水分含量を、蒸発により所望のレベルにまで低減する。

当然のことながら、形成布、プレス布及び乾燥布の全ては、抄紙機においてエンドレスループの形態を取り、コンベアの機能を有する。また、当然のことながら、製紙工程は、かなりの速度で進行する連続工程である。つまり、繊維スラリーは、形成部の形成布上に連続して堆積される一方、新規に製造された紙シートは、乾燥部を脱出した後、ロールに連続して巻き取られる。

織布は、多くの異なる形態をとる。例えば、織成エンドレス、又は平織りの形態であってもよく、且つ継目を有するエンドレスの形態とされてもよい。

本発明は、形成部に使用される形成布に特に関する。形成布は、製紙工程において重要な役割を演じる。その一つには、上述したように、製造される紙製品を形成しこれをプレス部に運搬する機能が挙げられる。

しかしながら、形成布は、水の除去及びシート形成の問題を解決する必要もある。つまり、形成布は、水で繊維や他の固形物が通過することを同時に阻止しつつ、水が通過すること（つまり、排出率の制御）を可能とするように、設計される。排出が急速に起こったり緩徐であったりすると、紙シートの質及び機械の効率に影響を及ぼす。排出を制御するため、排出される水用の形成布内の空間は、通常ボイド容量と称されるが、これは、適切に設計される必要がある。

現在の形成布は、製造される紙のグレード用に導入される抄紙機の要求に適合するように設計された種々のスタイルで、製造される。一般的に、形成布は、単繊維、諸より単繊維、多重繊維又は諸より多重繊維ヤーンから織られた基礎布を有し、単層又は多層であってもよい。このヤーンは、抄紙機の布技術において当業者が上述の目的で使用する、ポリアミドやポリエチレン樹脂などの種々の合成ポリマー樹脂から典型的に成形される。

当業者が理解するように、各種布は、織成により製造され、縦糸又は機械方向（ＭＤ）及び横糸又は機械を横切る方向（ＣＤ）に繰り返す織りパターンを有するように製造される。また、当然のことながら、得られる布は、見かけ上均一である必要があり、つまり、形成される紙シートにマークをもたらす織りパターンにおける突然の変化が存在しない。

形成布の設計は、所望する繊維の支持と布の安定性との妥協を追加的に必要とする。微細なメッシュの布は、所望の紙表面と繊維の支持特性とを提供する可能性があるが、斯かる設計は、所望の安定性を欠き、短い寿命しか得られない可能性がある。逆に、粗雑なメッシュの布は、一定の費用で繊維の支持とマーキングの可能性とを得つつ安定性と長い寿命とを提供する。上記の設計上のトレードオフの関係を最小限にし且つ上記の支持と安定性とを最適化するため、多層の布が開発されている。例えば、二層及び三層の布において、形成側は、支持用に設計されつつ、摩耗側は、安定に設計されている。

また、三層のデザインにより、摩耗表面に依存することなく、布の形成表面を織成され得る。この非依存性により、三層の設計は、高いレベルの繊維の支持と最適な内的ボイド容量とを提供する。従って、三層設計は、単層及び二層設計に対して、排出の点で、有意に改善される。

原則的に、三層の布は、形成層及び摩耗層の２つの布からなり、接結ヤーンで共に保持される。この接結は、布の全体的な一体性に非常に重要である。この三層の布に関する問題の一つには、経時的に布を破断させてしまうこの２層間の相対的なずれが挙げられる。また、接結ヤーンは、形成層の構造を崩壊させる可能性があり、これにより、紙のマーキングがもたらされる。

さらに、多層の布には、機械を横切る方向への収縮を阻止し、シートの形成や見栄えを向上し、寿命を向上させるように、機械を横切る方向における安定性や剛性を有することが所望されている。
米国特許第４，３７９，７３５号明細書 米国特許第４，９４１，５１４号明細書 米国特許第５，１６４，２４９号明細書 米国特許第５，１６９，７０９号明細書 米国特許第５，３６６，７９８号明細書

本発明は、布の表面における均一性、シート繊維の支持、及び布の安定性に斯かる問題に対する解決法を提供する三層の布に関する。

従って、本発明は、三層の形成布に関する。なお、本発明は、抄紙機の形成部、プレス部及び乾燥部にも適用され得る。

本発明の好適実施例は、機械方向（ＭＤ）ヤーンの第１層及び第２層と、これらに織り交ぜられた交互の機械を横切る方向（ＣＤ）ヤーンの第１系及び第２系とを有する抄紙機用布である。第１系は、第１ＣＤヤーンと、第２ＣＤヤーンとからなり、第２系は、第３ＣＤヤーン、第４ＣＤヤーン及び第５ＣＤヤーンからなる。第１ＣＤヤーン及び第２ＣＤヤーンは、第１層の各ＭＤヤーンを織成するように組み合い、且つ第１層と第２層との間を横切るヤーンの接結ペアを形成する。第４ＣＤヤーンは、第１層の各ＭＤヤーンを織成する。第５ＣＤヤーンは、第２層の少なくとも１つのＭＤヤーンと織成する。第３ＣＤヤーンは、第４ＣＤヤーンと第５ＣＤヤーンとの間に配置される。第３ＣＤヤーン、第４ＣＤヤーン及び第５ＣＤヤーンは、垂直に積層される。

本発明の他の態様には、三層を形成する布が含まれてもよい；この場合、第１層は、形成層であり、第２層は、摩耗側の層である。本発明による布は、２：１のシュート比（ｓｈｕｔｅ ｒａｔｉｏ）を有してもよく、当業者公知の他のシュート比を有してもよい。ＭＤヤーン及びＣＤヤーンの少なくともいくつかは、単繊維ヤーンであってもよい。上記の接結ペアは、リバースピック配置（ｒｅｖｅｒｓｅ ｐｉｃｋ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ）で織成されてもよく、ストレートピック配置（ｓｔｒａｉｇｈｔ ｐｉｃｋ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ）で織成されてもよい。接結ペアは、シート支持バインダー（ｓｈｅｅｔ ｓｕｐｐｏｒｔ ｂｉｎｄｅｒ）（ＳＳＢ）配列で織成されてもよい。ＣＤヤーンの第２系は、三層に積層されたシュート（ｓｈｕｔｅ）（ＴＳＳ）構造を形成してもよい。第５ＣＤヤーンのいくつかは、第２層の外部表面上に長フロート（つまり、ランナー）を形成してもよい。第３ＣＤヤーンは、第４ＣＤヤーン及び第５ＣＤヤーンとは異なる材料及び／又は径を有してもよい。第３ＣＤヤーンは、第１層と第２層との間に配置されてもよく、或いは、第２層のＭＤヤーンの１つ以上と接結してもよい。

本発明について、図面を参照して、以下により詳細に述べる。

本発明をより完全に理解するため、以下の記載及び図面を参照する。

本発明は、製紙工程に使用され得る三層の布などの布に関する。斯かる三層の布は、第１（上部）層と、第２（下部）層とを有してもよく、ここで、第１層及び第２層のそれぞれは、ＭＤヤーン系と、これに織り交ぜられたＣＤヤーンの系とを有する。第１層は、紙側や、形成層側であってもよく、形成層の上には、製紙工程中にセルロース製の紙／繊維スラリーが堆積される。また、第２層は、機械側又は抄紙機に接触する摩耗側の層であってもよい。第１層及び第２層は、複数のスティッチングヤーン（ｓｔｉｃｈｉｎｇ ｙａｒｎ）又は接結ヤーン（ｂｉｎｄｉｎｇ ｙａｒｎ）を用いて共に保持されてもよい。斯かるスティッチングヤーンは、複数のＣＤヤーン及び／又はＭＤヤーンであってもよい。例えば、複数のＣＤヤーンのペアを使用してもよく、ここで、この各ペアの２つのヤーンは、互いに近接して配置され、並行して作動する。斯かるＣＤヤーンのペアは、第１層及び第２層のいずれか一方又は両方の織成パターンの一体部又は非一体部であってもよい。

三層の布の１つのクラスは、シート支持バインダー（ｓｈｅｅｔ ｓｕｐｐｏｒｔ ｂｉｎｄｅｒ；ＳＳＢ）系を使用し、この接結ヤーンは、布を支持する構造の一部である。斯かるＳＳＢ布は、形成布に本質的な接結ヤーンのペアをしばしば使用する。典型的に、接結ヤーンは、布の形成表面上で平織りパターンを形成するように組み合わせる。ＳＳＢ布は、良好な表面均一特性を示す。

三層の布の他のクラスは、しばしば、三層に積層されたシュート（ＴＳＳ）布と称される。ＴＳＳ布は、垂直に積層されたＣＤヤーン（つまり、シュート（ｓｈｕｔｅ））の３層を取り込む。この三層に積層されたシュートは、布のキャリパーを増大させ、且つボイド容量を増加する。ＴＳＳ設計を包含する関連特許は、特許文献１乃至５の通り、複数存在する。これらの特許の全てにおいて、ＴＳＳ布について述べているが、好ましいと見なされる均一な表面を有するものは存在しない。本発明は、ＳＳＢ布及びＴＴＳ布の両方から好ましい特性を組み合わせる。

本発明による例示的な布は、ＣＤヤーンの２つの代替的な系に織り交ぜられたＭＤヤーンの形成側層及び摩耗側層からなる３層の形成布である。第１層において、横糸ヤーンのペアは、ＳＳＢ配列における布の層を互いに接結する機能を有する。この接結ペアにおける横糸は、形成層の表面における平織りパターンを製造するのに組み合わせる。第２の系において、３つの横糸ヤーンは、ＴＳＳ構造を製造するように、各層に垂直に積層される。この３つの横糸ヤーンの一つは、他の２つの横糸ヤーンの間に配置される。この様式において、本発明による布は、ＳＳＢ布及びＴＳＳ布の両方の特性を取り込む。

図１Ａは、本発明の教示による例示的な三層の布に関する接結ヤーンの境界を示す機械方向（ＣＤ）における断面図であって、この布は、ＭＤヤーン１０４の形成層と、ＭＤヤーン１０５の摩耗側層とを有する。形成層のＭＤヤーンは、平織りパターンを製造するように組み合わせる本質的なＣＤ接結ヤーン１０１、１０２のペアでＳＳＢ配列に織り交ぜられる。このパターンは、形成層に均一な表面と構造の安定性とを提供する。図示するように、接結ペアは、形成層に本質的であるが、摩耗側層で単に接結するものである。

接結ヤーンのペアは、ＣＤヤーンの第２系でＭＤヤーンを織成するのを代替する。図１Ｂは、図１Ａに示す例示的な三層の布に関するＣＤヤーンの第２系のＴＳＳ構造を示すＣＤ方向における断面図である。この第２系は、各層間に配置された第３ＣＤヤーン１０３と、形成層においてＭＤヤーン１０４で平織りパターンを織成する第４ＣＤヤーン１０６と、摩耗側層においてＭＤヤーン１０５で織成する第５ＣＤヤーン１０７とからなる。この例において、ＭＤヤーン１０４は、いずれかの層のＭＤヤーンと織り交ぜられないが、下述するように、本発明は、このようなものに限定されない。第５ＣＤヤーン１０７は、布の外部表面上に長フロート（つまり、ランナー（ｒｕｎｎｅｒｓ））を形成してもよい。図示していないが、これら３つのＣＤヤーン１０１、１０６、１０７は、ＴＴＳ配置を製造するように、縦（水平に示した各層に垂直）に積層される。

図２は、図１Ａ及び図１Ｂに示す例示的な三層の布のＭＤ方向における断面図である。ＭＤヤーン２０４は、形成布のみを織成し、平織りパターンを提供する。同様に、ＭＤヤーン２０５は、摩耗側層のみ織成する。図２に示すように、接結ペアを形成する第１系ＣＤヤーン２０１及び第２系ＣＤヤーン２０２は、２：１のシュート比を提供するようにＴＳＳ構造を提供する縦に積層された第２系のＣＤヤーン２０３、２０６、２０７と交互に存在する。ここで、シュート比とは、形成層の接結ペアの数に対する形成層のＣＤヤーンの全数の比をいう。重要なことに、本実施例は、１つの例示的な布を示すものであって、本発明は、このように限定されるべきものではない。

図３は、本発明の教示による他の例示的な三層の布の第２ＣＤヤーン用の代替的な配列を示すＣＤ方向における断面図である。この布に関し、第２系は、摩耗側層と接結する（一体化されているものではない）第３ＣＤヤーン３０３と、形成層においてＭＤヤーン３０４と平織りパターンを織成する第４ＣＤヤーン３０６と、摩耗側層においてＭＤヤーン３０５と織成する第５ＣＤヤーン３０７とを有する。この様式における下部層への第３ＣＤヤーン３０３のスティッチングは、布パターンのＴＳＳ構造においてその位置からの滑りの防止を補助する。第３ＣＤヤーン３０３は、ＴＳＳ構造を保持するように第４ＣＤヤーンと第５ＣＤヤーンとの間に常に配置されている。

本発明の他の態様において、布は、三層の形成布であってもよく、この場合、第１層は、布の形成層であり、第２層は、布の摩耗側層である。本発明による布は、２：１のシュート比を有してもよく、或いは、さらに第１系若しくは第２系のＣＤヤーン、又はＣＤヤーンとは無関係に、本技術分野で知られたその他のシュート比を有してもよい。接結ペアは、リバースピック配置又はストレートピック配置で織成されてもよい。また、接結ペアは、シート支持バインダー（ＳＳＢ）配列で織成されてもよい。ＣＤヤーンの第２系は、三層に積層されたシュート（ＴＳＳ）構造を形成してもよい。第５ＣＤヤーンのいくつかは、第２層の外部表面上に長フロート（ｌｏｎｇ ｆｌｏａｔ）を形成してもよい。第３ＣＤヤーンは、第４ＣＤヤーン及び第５ＣＤヤーンと異なる材料及び／又は寸法であってもよい。第３ＣＤヤーンは、第１層と第２層との間に配置されてもよく、或いは第２層において１つ以上のＭＤヤーンと接結してもよい。これらの例は、本発明の単に代表的な例であって、本発明を限定する意図を有するものではない。

特性を決定するように、本発明の教示による例示的な布を製造した。図４は、図１Ａ、図１Ｂ及び図２に示す例示的な布に関する図であって、（ａ）は、接結ヤーンのペアに沿ったＣＤ方向の断面図であり、（ｂ）は、ＴＳＳ構造に沿ったＣＤ方向の断面図であり、（ｃ）は、形成表面の図である。図５は、図３に示した例示的な布に関する図であって、（ａ）は、接結ヤーンのペアに沿ったＣＤ方向の断面図であり、（ｂ）は、ＴＳＳ構造に沿ったＣＤ方向の断面図であり、（ｃ）は、形成表面の図である。図４及び図５の形成表面図は、第１層の平織りパターンを明確に示す。この平織りパターンは、ＴＳＳ布に通常欠落している均一な表面を提供する。表１は、ペアとした接結ヤーンを有する参照としての三層の形成布と比較した、本発明によるサンプルの布に関する特性のいくつかをまとめたものである。特に、本発明によるサンプルの布は、低い収縮値（ｃｏｎｔｒａｃｔｉｏｎ ｖａｌｕｅ）を示し、このことは、安定性が改善されたことを示すものである。この改善された安定性は、本発明による布のＴＳＳ構造によっても与えられると期待されるべきものである。

本発明による布は、単繊維ヤーンのみを好ましく有する。しかしながら、第３ＣＤヤーンは、他のＣＤヤーンのいくつかと異なる材料及び／又は異なる径であってもよい。特に、ＣＤヤーンは、ポリエステル単繊維であってもよく、並びに／又はポリエステル及びポリアミドのヤーンであってもよい。ＣＤヤーン及びＭＤヤーンは、１つ以上の異なる径を有する円形の断面形状を有してもよい。さらに、円形の断面形状に加えて、これらのヤーンは、方形や非円形の断面形状など、他の断面形状を有してもよい。

上述の事項に対する改変は、当業者に明らかであって、これにより、本発明の範囲を超えて改変されるようなものではない。添付した特許請求の範囲は、かかる事情を包含するように解釈されるべきである。

本発明の教示による例示的な三層の布に関する接結ヤーンの境界を示す機械方向（ＣＤ）における断面図である。 図１Ａに示す例示的な三層の布における接結ヤーンのペアに代わる第２ＣＤヤーン用のＴＳＳ（三層に積層されたシュート）を示すＣＤ方向における断面図である。 図１Ａ及び図１Ｂに示す例示的な三層の布のＭＤ方向における断面図である。 本発明の教示による他の例示的な三層の布の第２ＣＤヤーン用の代替的な配列を示すＣＤ方向における断面図である。 図１Ａ、図１Ｂ及び図２に示す例示的な布に関する図であって、（ａ）は、接結ヤーンのペアに沿ったＣＤ方向の断面図であり、（ｂ）は、ＴＳＳ構造に沿ったＣＤ方向の断面図であり、（ｃ）は、形成表面の図である。 図３に示す例示的な布に関する図であって、（ａ）は、接結ヤーンのペアに沿ったＣＤ方向の断面図であり、（ｂ）は、ＴＳＳ構造に沿ったＣＤ方向の断面図であり、（ｃ）は、形成表面の図である。

符号の説明

１０１ ＣＤヤーン
１０２ ＣＤヤーン
１０３ 第３ＣＤヤーン
１０４ ＭＤヤーン
１０５ ＭＤヤーン
１０６ 第４ＣＤヤーン
１０７ 第５ＣＤヤーン
２０１ 第１系ＣＤヤーン
２０２ 第２系ＣＤヤーン
２０３ ＣＤヤーン
２０４ ＭＤヤーン
２０５ ＭＤヤーン
２０６ ＣＤヤーン
２０７ ＣＤヤーン
３０３ 第３ＣＤヤーン
３０４ ＭＤヤーン
３０５ ＭＤヤーン
３０６ 第４ＣＤヤーン
３０７ 第５ＣＤヤーン

Claims (15)

1. 機械方向（ＭＤ）ヤーンの第１層及び第２層と；
   第１ＣＤヤーン及び第２ＣＤヤーンを有する機械を横切る方向（ＣＤ）のヤーンの第１系と；
   第３ＣＤヤーン、第４ＣＤヤーン及び第５ＣＤヤーンを有するＣＤヤーンの第２系と；
   を有する抄紙機用布であって、
   前記第１ＣＤヤーン及び前記第２ＣＤヤーンは、ヤーンの接結ペアを形成し、
   前記第１系の前記ＭＤヤーンとの織成と、前記第２系の前記ＭＤヤーンとの織成とが、交互に繰り返され、
   前記接結ペアは、前記第１ＣＤヤーン及び第２ＣＤヤーンが前記第１層において各ＭＤヤーンを織成し前記第１層と前記第２層との間の横切るように組み合わせる様式で、ＭＤヤーンの前記第１層と前記第２層とで織り交ぜられ、
   前記第４ＣＤヤーンは、前記第１層の各ＭＤヤーンを織成し、
   前記第５ＣＤヤーンは、前記第２層の少なくとも１つのＭＤヤーンと織成し、
   前記第３ＣＤヤーンは、前記第４ＣＤヤーンと前記第５ＣＤヤーンとの間に配置され、
   前記第３ＣＤヤーン、前記第４ＣＤヤーン及び前記第５ＣＤヤーンは、前記第１層及び第２層に垂直に縦に積層されていることを特徴とする抄紙機用布。
2. 当該抄紙機用布は、三層の形成布であることを特徴とする請求項１に記載の抄紙機用布。
3. 前記第１層は、当該抄紙機用布の形成層であり、
   前記第２層は、当該抄紙機用布の摩耗側層であることを特徴とする請求項１又は２に記載の抄紙機用布。
4. 当該抄紙機用布は、２：１のシュート比を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の抄紙機用布。
5. 前記ＭＤヤーン及び前記ＣＤヤーンの少なくともいくつかは、単繊維ヤーンであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の抄紙機用布。
6. 前記接結ペアは、リバースピック配置で織成されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の抄紙機用布。
7. 前記接結ペアは、ストレートピック配置で織成されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の抄紙機用布。
8. 前記接結ペアは、シート支持バインダー（ＳＳＢ）配列で織成されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の抄紙機用布。
9. 前記のＣＤヤーンの第２系は、三層に積層されたシュート（ＴＳＳ）構造を形成することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の抄紙機用布。
10. 前記第５ＣＤヤーンの少なくともいくつかは、前記第２層の外部表面上に長フロートを形成することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の抄紙機用布。
11. 前記第３ＣＤヤーンは、前記第４ＣＤヤーン及び第５ＣＤヤーンと異なる材料であることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の抄紙機用布。
12. 前記第３ＣＤヤーンは、前記第４ＣＤヤーン及び第５ＣＤヤーンと異なる寸法であることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の抄紙機用布。
13. 前記第３ＣＤヤーンは、前記第１層と前記第２層との間に配置されていることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の抄紙機用布。
14. 前記第３ＣＤヤーンは、前記第２層の前記ＭＤヤーンの少なくとも１つと接結することを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の抄紙機用布。
15. 前記ＭＤヤーン及び前記ＣＤヤーンは、円形、方形、又は非円形の断面形状を有することを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の抄紙機用布。