説明

繊維により高度に支持された安定な形成布

【課題】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。
【解決手段】
本発明による抄紙機用布は、機械を横切る方向(CD)のヤーンの第1及び第2系と交互に織り交ぜられた機械方向(MD)のヤーンの第1及び第2層を有する。第1系は、第1CDヤーン及び第2CDヤーンからなる一方、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ヤーンを織成し第1層と第2層との間を横切るように組み合わせ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MDヤーンの少なくとも1つと織成する。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、縦に積層される。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
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。
【背景技術】
【0002】
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。
【0003】
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。
【0004】
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。
【0005】
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。
【0006】
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。
【0007】
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。
【0008】
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。
【0009】
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。
【0010】
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。
【0011】
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。
【0012】
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。
【0013】
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。
【0014】
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。
【特許文献1】米国特許第4,379,735号明細書
【特許文献2】米国特許第4,941,514号明細書
【特許文献3】米国特許第5,164,249号明細書
【特許文献4】米国特許第5,169,709号明細書
【特許文献5】米国特許第5,366,798号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0015】
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。
【0016】
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。
【課題を解決するための手段】
【0017】
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。
【0018】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【0019】
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。
【0020】
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。
【0021】
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。
【0022】
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。
【0023】
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。
【0024】
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。
【0025】
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。
【0026】
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。
【0027】
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。
【0028】
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。
【0029】
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。
【0030】
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。
【0031】
【表1】

【0032】
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。
【0033】
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。
【図面の簡単な説明】
【0034】
【図1A】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1B】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2】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。
【図3】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4】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】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】
【0035】
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

【特許請求の範囲】
【請求項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系及び第2系は、前記MDヤーンと交互に織成し、
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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。

【図1A】
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【図1B】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【公開番号】特開2006−307415(P2006−307415A)
【公開日】平成18年11月9日(2006.11.9)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−110415(P2006−110415)
【出願日】平成18年4月13日(2006.4.13)
【出願人】(591097414)アルバニー インターナショナル コーポレイション (110)
【氏名又は名称原語表記】ALBANY INTERNATIONAL CORPORATION
【Fターム(参考)】