Vacuum apparatus capable of controlling the vacuum addition ratio in air-drying the paper making process |
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申请号 | JP51275398 | 申请日 | 1997-08-28 | 公开(公告)号 | JP3293139B2 | 公开(公告)日 | 2002-06-17 |
申请人 | ザ、 プロクター、 エンド、 ギャンブル、 カンパニー; | 发明人 | ドナルド、 ユージーン エイサイン、; ピーター、 グレーブス エイラーズ、; ポール、 デニス トロクハン、; ダニエル、 エドワード ブエンガー、; | ||||
摘要 | |||||||
权利要求 | 【請求項1】縦方向と前記縦方向に対して垂直な幅方向とを有する抄紙機に使用される真空装置において、前記真空装置は、 先頭ウエブ対向面と後尾ウエブ対向面とから成るウエブ対向面を有するヘッドであって、前記ウエブ対向面が抄紙ベルトを支承し、前記抄紙ベルトは前記ヘッドによって支承される裏側面および該裏側面と反対側のウエブ接触面とを有し、前記ウエブ接触面はその上に紙ウエブを担持し、前記抄紙ベルトと前記ウエブは前記縦方向に走行し、前記ヘッドはさらにその中に配置され前記ウエブ対向面上にアパチュアを画成する少なくとも1つの真空溝穴を有し、前記アパチュアは前記先頭ウエブ対向面と前記後尾ウエブ対向面との間に配置され、かつ、前記真空溝穴は前記縦方向において一定長さを有し該縦方向長さに沿って相互離間された相異なる位置を通して相異なる真空圧を有するように成されたヘッドと、 前記ヘッドに連結され、かつ、前記本体は真空源まで延在し、前記少なくとも1つの真空溝穴を通して真空源に流体連通されるように成された本体と、 前記抄紙ベルトの前記ウエブ接触面に対向する外部流管理装置であって、前記外部流管理装置は、ウエブを担持した抄紙ベルトが前記外部流管理装置と前記ヘッドの前記ウエブ対向面との間を走行するように配置され、前記外部流管理装置は一定の空気流抵抗を有して前記ウエブ対向面の前記アパチュアを通る空気流の分布を制御することにより、前記真空溝穴を通して前記抄紙ベルトに加えられる真空圧の量を前記縦方向において効率的に増大させるように成された外部流管理装置とを含むこと、を特徴とする真空装置。 【請求項2】縦方向と前記縦方向に対して垂直な幅方向とを有する抄紙機に使用される真空装置において、前記真空装置は、 先頭ウエブ対向面と後尾ウエブ対向面とから成るウエブ対向面を有するヘッドであって、前記ウエブ対向面が、 紙ウエブを担持し前記縦方向に走行する抄紙ベルトを支承し、前記ヘッドはさらにその中に配置されて前記ウエブ対向面上にアパチュアを画成する少なくとも1つの真空溝穴を有し、前記アパチュアは前記先頭ウエブ対向面と前記後尾ウエブ対向面との間に配置されるように成されたヘッドと、 前記ヘッドに連結された本体であって、前記本体は真空源まで延在し、かつ前記少なくとも1つの真空溝穴を通して真空源に流体連通されるように成された本体と、 前記抄紙ベルトのウエブ接触面に対向する外部流管理装置であって、該外部流管理装置は、ウエブを担持した抄紙ベルトが前記外部流管理装置と前記ヘッドの前記ウエブ対向面との間を走行するように配置され、前記外部流管理装置は一定の空気流抵抗を有して前記ウエブ対向面の前記アパチュアを通る空気流の分布を制御することにより、前記真空溝穴を通して前記抄紙ベルトに加えられる真空圧の量を前記縦方向において増大させるように成された外部流管理装置とを含み、 前記先頭ウエブ対向面は、前記アパチュアに並置され前記抄紙ベルトから所定のZ間隔に配置された遷移区域を有し、前記Z間隔は前記縦方向に増大して前記真空溝穴を通して抄紙ベルトに加えられる真空圧の量が前記縦方向に増大し、前記遷移区域は前記縦方向に一定長さを有し、前記一定長さと前記Z間隔とのアスペクト比が少なくとも8:1であるように成されたことを特徴とする真空装置。 【請求項3】抄紙機において紙ウエブを形成ワイヤから抄紙ベルトに転送するために使用される真空ピックアップ・シューであって、前記真空ピックアップ・シューは縦方向と該縦方向に対して垂直な幅方向とを有し、かつ、前記真空ピックアップ・シューは前記縦方向に走行する抄紙ベルトを支承するウエブ対向面を備えたヘッドと、前記ヘッドに連結された本体と、 前記真空ピックアップ・シューは、第1真空セクションから最後の真空セクションまで前記縦方向に順次に離間配置された複数の順次配列された真空セクションを有し、前記の各真空セクションは前記ウエブ対向面上の合成的開放面積と該合成的開放面積を通して加えられる真空圧とを有し、前記真空圧は縦方向に順次配列された真空セクションの間において増大し、ここで任意の合成的開放面積を通して加えられる前記の各真空圧は通常の合成的開放面積を通して加えられる前記真空圧より約20% 大であり、 前記抄紙ベルトのウエブ接触面に対向する外部流管理装置であって、該外部流管理装置は、ウエブを担持した抄紙ベルトが前記外部流管理装置と前記ヘッドの前記ウエブ対向面との間を走行するように配置され、前記外部流管理装置は一定の空気流抵抗を有して前記ウエブ対向面のアパチュアを通る空気流の分布を制御することにより、真空溝穴を通して前記抄紙ベルトに加えられる真空圧の量を前記縦方向において増大させるように成された外部流管理装置とを含む、 ことを特徴とする真空ピックアップ・シューを備えた真空装置。 【請求項4】縦方向と該縦方向に対して垂直な幅方向とを有する抄紙機に使用される真空装置において、前記真空装置は、 縦方向に走行する抄紙ベルトを支承するウエブ対向面を有するヘッドと、 前記ヘッドに連結され、かつ真空源と流体連通した本体と、 前記ヘッドの中に配置され前記ウエブ対向面上にアパチュアを画成する少なくとも1つの真空溝穴であって、前記少なくとも1つの真空溝穴は前記ウエブ対向面と流体連通しそこから前記本体まで延在する少なくとも1つの真空溝穴と、 前記抄紙ベルトのウエブ接触面に対向する外部流管理装置であって、該外部流管理装置は、ウエブを担持した抄紙ベルトが前記外部流管理装置と前記ヘッドの前記ウエブ対向面との間を走行するように配置され、前記外部流管理装置は一定の空気流抵抗を有して前記ウエブ対向面の前記アパチュアを通る空気流の分布を制御することにより、前記真空溝穴を通して前記抄紙ベルトに加えられる真空圧の量を前記縦方向において増大させるように成された外部流管理装置とを含み、 前記ヘッドの前記ウエブ対向面と抄紙ベルトとの間に配置される抄紙用具であって、前記ヘッドの前記ウエブ対向面と直接に接触し、かつ、前記ウエブ対向面に対して可動の抄紙用具と、を含むことを特徴とする真空装置。 【請求項5】前記外部流管理装置が可動であることを特徴とする請求項1に記載の真空装置。 【請求項6】前記真空装置の使用中に前記Z間隔が調節可能であることを特徴とする請求項2に記載の真空装置。 【請求項7】縦方向と幅方向とを有し、紙ウエブを形成ワイヤから抄紙ベルトに転送するために抄紙機において使用される真空ピックアップ・シューであって、前記真空ピックアップ・シューは、前記縦方向に走行する抄紙ベルトを支承するウエブ対向面を備えたヘッドと、前記ヘッドに連結された本体と、 前記真空ピックアップ・シューは、紙ウエブを形成ワイヤから抄紙ベルトまで転送するのに十分な転送真空圧を有する転送区域と、前記転送真空圧と異なる初脱水真空圧を有する初脱水区域とを有し、前記転送区域と前記脱水区域はそれぞれ前記縦方向に順次に離間配列された1 つまたは複数の真空溝穴を備え、前記の各真空溝穴が前記ウエブ対向面上にアパチュアを画成し、かつ該アパチュアを通して付与される真空圧を有し、 前記抄紙ベルトのウエブ接触面に対向する外部流管理装置であって、該外部流管理装置は、ウエブを担持した抄紙ベルトが前記外部流管理装置と前記ヘッドの前記ウエブ対向面との間を走行するように配置され、前記外部流管理装置は一定の空気流抵抗を有して前記ウエブ対向面の前記アパチュアを通る空気流の分布を制御することにより、前記真空溝穴を通して前記抄紙ベルトに加えられる真空圧の量を前記縦方向において増大させるように成された外部流管理装置とを含む、 ことを特徴とする真空ピックアップ・シューを備えた真空装置。 【請求項8】前記抄紙用具は、100パスカルの差圧においてその表面積の平方メートルあたり毎分少なくとも約 121.92立方メートルの透気度を有することを特徴とする請求項4に記載の真空装置。 |
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说明书全文 | 【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は一般に強力で柔らかで吸収性の紙製品を製造するための抄紙機において使用される真空装置に関するものである。 さらに詳しくは、本発明は真空を制御的に加えることのできる真空装置に関するものである。 発明の背景 現在工業社会の日常生活において普及している1つの特徴は種々の目的に対する紙製品の使用である。 紙タオル、顔用ティシュ、トイレット・ティシュなどはほとんど定常的に使用されている。 このような紙製品に対する大きな需要は製品とその製法の改良バージョンに対する要求を作り出した。 抄紙業界における大きな進歩にも拘わらず、製品とその製法の改良のための研究と開発と努力が続けられている。 紙タオル、顔用ティシュ、トイレット・ティシュなどの紙製品は1つまたは複数のティシュ・ペーパ・ウエブから製造される。 製品がその所望の仕事をなし広く受け入れられるためには、これらの製品およびその材料のティシュ・ペーパ・ウエブが二、三の物理的特性を示さなければならない。 これらの特性のうちで最も重要なものは強度、柔らかさおよび吸収性である。 強度とは紙ウエブがその使用中に物理的一体性を保持する能力である。 柔らかさとは、ユーザが紙を手の中で丸めてその期待する目的のために使用する際にユーザの受ける心地よい触感である。 吸収性とは、紙が流体、特に水、水溶液および懸濁液を取り上げ保持することのできる特徴である。 紙の吸収性の評価に際しては、一定量の紙の保持する流体の絶対量が重要であるのみならず、紙が流体を吸収する速度も重要である。 さらに紙がタオルまたはワイパーなどの製品の形に形成される時には、紙が流体を取り上げることによって乾燥した払拭面を残す能力も重要である。 ティシュ、タオル類および生理用製品に使用される紙製品の製造工程は、紙繊維の水性スラリの製造段階と、 現在、ほとんどの抄紙工程は長網ワイヤ抄紙機として知られる機械、またはツイン・ワイヤ抄紙機として知られる機械を使用している。 長網ワイヤ抄紙機においては紙スラリが走行する無限ベルト上に送られ、このベルトが機械の最初の抄紙面として作用する。 ツイン・ワイヤ機械においては、スラリは一対の集中型形成ワイヤの間に堆積させられ、これらのワイヤの間で抄紙工程の最初の脱水と繊維再配置とが実施される。 長網ワイヤまたは形成ワイヤ上での抄紙ウエブの最初の形成後に、これら両方の型の抄紙機は一般に無限ベルトの形のしかし長網ワイヤまたは形成ワイヤと異なる他の抄紙用具上での1つまたは複数の乾燥工程の中に紙ウエブを搬送する。 この他の抄紙用具は時に乾燥ファブリックまたはベルトと呼ばれる。 ウエブがこの乾燥ウエブ上にある間に実施される乾燥工程または脱水工程は真空脱水、抄紙ウエブを通しての熱空気の吹き通しによる乾燥、および抄紙フェルトとの機械的組合わせ処理、および抄紙ウエブの少なくとも一部の次の圧縮を含むことができる。 紙ウエブの真空脱水は通常真空装置によって実施され、この装置は初期ウエブに対して流体差圧を加えるために使用される。 形成ワイヤはウエブを形成部からピックアップ・シューに送り、次に真空ボックスに送る。 ピックアップ・シューは水をワイヤからウエブの中に吸引し、次にウエブからベルトの中に吸引する。 ベルトはウエブを水分転送点からプレス部に送る。 ピックアップ・ 消費者によって広く受け入れている紙ウエブの例は19 ここに引例とする1985年1月16日にトロカンに発行された米国特許第4,529,480号明細書に記載の方法によって前記の紙ウエブに対して商業的に顕著な改良が加えられた。 この改良は抄紙ベルト(「デフレクター部材」と呼ばれる抄紙ベルト)の利用を含み、この抄紙ベルトは、硬化した感光性樹脂骨組によって包囲された多孔性織成部材から成る。 樹脂骨組は「デフレクター導管」として知られる複数の別々の相互離間されたチャンネルを備える。 このデフレクター部材が使用される方法は特に抄紙繊維の初期ウエブをデフレクター部材の上側面に取付ける段階と、デフレクター部材の背面(機械接触側面)からウエブに対して真空またはその他の流体差圧を加える段階とを含んでいた。 この方法に使用される抄紙ベルトは、流体差圧が加えられた時に抄紙繊維が硬化樹脂骨組のデフレクター導管の中に片寄らされて再配置されるが故に、「デフレクター部材」と呼ばれた。 前記の抄紙法を使用することにより、下記に詳細に説明するように一定所望の予め選択された特性を有する紙を製造することがついに可能となった。 米国特許第4,529,480号明細書に記載の方法を使用して製造された紙は、ここに引例とするトロカンに対して発行された米国特許第4,637,859号明細書に記載されている。 この紙はその表面にそって分布された2つの物理的に相異なる別々の区域を特徴とする。 一方の区域は比較的高い密度と高い固有強度とを有する連続的網状組織区域である。 他方の区域は、網状組織区域によって完全に包囲された複数のドームから成る区域である。 これらのドームは、網状組織区域と比較して相対的に低い密度と固有強度とを有する。 米国特許第4,529,480号明細書に記載の方法によって製造された紙は従来技術によって製造された紙よりも、 前記の改良法はきわめてよい結果を示すが、前記の方法によって得られるデフレクター部材が真空脱水装置(真空ピックアップシューおよび真空ボックス)上を通過させられる際に、二、三の望ましくない事象の生じることが発見された。 最も問題なのは、紙ウエブ中の多数の部分的に脱水された可動繊維がデフレクター部材を完全に通過することにある。 その結果、さらに可動的な紙繊維による真空脱水装置の望ましくない閉塞を生じる。 平滑な裏側面を有する抄紙ベルトと平滑面を有する真空装置とを使用する際に生じるこれらの事象は、少なくとも部分的には紙ウエブが真空脱水装置上を通過する際にこの紙ウエブに対して極度に急激に真空を加える結果であった。 平滑な裏側面を有する抄紙ベルトと平滑面を有する真空装置は真空源の上にシールを形成する。 次に抄紙ベルトの開放チャンネル(デフレクター導管)に出会うと、真空は樹脂骨組上に配置された高度に可動性の繊維に対して非常に急激に加えられる。 この非常に急激に加えられる真空が可動性の急激な撓みを生じ、従って繊維は抄紙ベルトを完全に通過すると思われる。 またこのように急激に加えられる真空と繊維の移動が仕上がり紙製品のドーム区域中のピンサイズの孔(またはピンホール)の原因となり、これは通常望ましくないものである。 1994年8月2日にトロカンほかに発行された米国特許第5,334,289号明細書(ここに引例とする)は、ピンホール形成現象と真空脱水装置上の可動抄紙繊維の堆積とを軽減する改良型抄紙ベルトとその製法を開示している。 開示された抄紙ベルトの裏側面は、この裏側面の網状組織の中に表面組織不規則性を与える通路を備えた網状組織を有する。 これらの通路は、抄紙ベルトの裏側面と真空装置のウエブ対向面との間に空気を進入させる。 さらに改良型製品の研究が続けられた。 本発明の目的は前記の可動紙繊維の移動が実質的に低減される改良型抄紙法を提供するにある。 本発明のさらに他の目的は、紙ウエブに対する急激な望ましくない真空付加を著しく軽減または除去する抄紙真空装置を提供するにある。 本発明のさらに他の目的は、真空脱水機上の紙繊維の堆積の問題を実質的に低減する抄紙真空装置を提供するにある。 また本発明の目的は、仕上がり紙ウエブ中のピンサイズの孔を(このような孔が製造される製品の望ましい特性でない限り)著しく低減させるのに役立つ抄紙真空装置を提供するにある。 以下、本発明を図面に示す実施例について詳細に説明するが本発明はこれに限定されない。 発明の概要 真空ピックアップ・シューと真空ボックスとを有する抄紙真空装置が提供される。 この真空装置は、紙ウエブを担持する抄紙ベルトの裏側面を支承するように成されたウエブ対向面を有するヘッドと、前記ヘッドに連結された本体とを有する。 ウエブ対向面は少なくとも1つの先頭面と少なくとも1つの後尾面とを有する。 真空装置のヘッドの中に少なくとも1つの真空溝穴が配置される。 この少なくとも1つの真空溝穴は、ウエブ対向面上に、前記先頭面と後尾面との間にアパチュア(開口部) 本発明の1つの概念において、抄紙真空装置はウエブ対向面を有し、このウエブ対向面は、真空溝穴によって画成されたアパチュアに並置された区域に組織化区域を含む。 この組織化区域は17.5cm(7インチ)水銀の差圧において少なくとも約35マーラットの漏れ率を生じる。 本発明の他の概念において、真空装置のウエブ対向面は前記ヘッドの前記ウエブ対向面と抄紙ベルトとの間に配置された組織化抄紙用具を備える。 前記組織化抄紙用具は、抄紙ベルトの裏側面と真空装置のウエブ対向面との間に漏れを生じ、このようにしてこれらの2面間の真空密封を効率的に低減させまたは除去する。 好ましい実施態様において、組織化抄紙用具は真空装置回りに走行するように成された無限組織化ベルトを成す。 本発明の他の概念において、真空装置の先頭面は、真空溝穴によって画成されたアパチュアに並置された遷移区域を有する。 この遷移区域は抄紙ベルトから所定のZ 本発明の他の概念において、真空装置中に外部流管理装置が備えられる。 この外部流管理装置は、紙ウエブを担持した抄紙ベルトがこの外部流管理装置と真空装置のウエブ対向面との間を走行するように配置される。 外部流管理装置は一定の空気流抵抗を有し、真空装置の真空溝穴を通る空気流の縦方向分布を制御するように成される。 本発明のさらに他の概念において、真空装置は第1真空セクションから最後の真空セクションまで順次に離間配置された複数の配列真空セクションを有する。 各真空セクションは、ウエブ対向面と流体連通しその上にアパチュアを画成する少なくとも1つの真空溝穴を有する。 図面の簡単な説明 第1図は本発明の真空装置を使用する連続抄紙機の1 発明の詳細な説明 第1図に図示の代表的抄紙機において、本発明の抄紙真空装置10は真空ピックアップ・シュー100と真空ボックス200とを含む。 本明細書において、用語「真空装置」とは総称であって、前記の抄紙工程において使用されるこれら2つの型の真空装置、すなわち真空ボックス 第1図において、抄紙ベルト11は紙ウエブ(または「繊維ウエブ」)27をその形成の全段階を通して担持する。 ベルト11は、戻しロール19a,19b、押圧ニップロール20、戻しロール19c,19d,19g,19fおよび排出分配ロール21に掛け回されて矢印MDで示される縦方向に走行する。 第1図において、さらに抄紙ベルト11は通気ドライヤ26などの予備乾燥器に掛け回され、押圧ニップロール 抄紙工程に際して、用語「縦方向」(またはMD)とは、抄紙機を通しての紙ウエブの流れに平行な方向を言う。 用語「幅方向」(またはCD)とは縦方向に対して垂直に、抄紙ベルト11の面の中に存在する。 縦方向および幅方向は本明細書の各図面においてそれぞれ矢印MDおよびCDによって表示される。 好ましくは、本発明の真空装置10を使用する抄紙工程で使用される抄紙ベルト11は水および空気などの流体に対して比較的高い透過性を有する。 ベルト11の好ましい透気度は、100パスカルの差圧において表面積の平方メートルあたり毎分120立方メートル(平方フィートあたり毎分400立方フィート)より大である。 本発明においては、抄紙工程において乾燥のために使用するに適した任意の抄紙ベルトを使用することができる。 好ましい抄紙ベルトを開示した米国特許第4,529,480号明細書、米国特許第4,514,345号明細書、米国特許第4,637,859号明細書および米国特許第5,334,289号明細書をここに引例とする。 第2図に図示のように、真空ピックアップ・シュー10 真空溝穴116はウエブ対向面114から本体120まで延在する。 真空溝穴116は、ヘッド110のウエブ対向面114と流体連通する。 本体120はさらに真空源(図示されていない)と流体連通する。 本明細書において、2または2 第2図において最もよく図示されているように、真空ピックアップ・シュー100は真空溝穴16を通して加えられた真空によってウエブ27をワイヤ23から抄紙ベルト11 第2図において、本発明の真空ボックス200はヘッド2 本明細書を通して、「Z方向」、「Zサイズ」、「Z 従来技術の真空装置は、比較的平滑なウエブ対向面を有する真空ピックアップ・シューおよび真空ボックスを使用する。 平滑なウエブ対向面を有する従来技術の真空装置を使用する際に生じる問題点は少なくとも部分的には、紙ウエブが抄紙工程の真空装置の上を抄紙ベルト11 第3A図は、平滑な裏側面を有し紙ウエブを担持し、この紙ウエブが真空ボックス199のような従来技術の平滑なウエブ対向面を有する真空脱水装置に遭遇した際に生じると思われる状態を示す。 第3B図は、紙ウエブを担持する抄紙ベルトが真空ボックス200のような本発明の真空装置10に遭遇した時に生じると思われる状態を示す。 第3A図と第3B図に概略図示されているように、抄紙ベルト11はウエブ27を縦方向MDに(図において左方から右方に)搬送する。 第3A図において、抄紙ベルト11の一部が平滑なウエブ対向面14を有する従来技術の真空ボックス199の単一の溝穴16の上を通る。 図示されたウエブ対向面14の一部は、紙ウエブ27を担持した抄紙ベルト11が縦方向に走行する際に最初に遭遇する先頭面14Lを含み、またウエブ対向面14は、抄紙ベルト11が真空溝穴16 第3A図においては、ウエブ対向面14の平滑な性質の故に、抄紙ベルト11の平滑な連続的裏側面11bと従来技術の真空ボックス199の先頭ウエブ対向面14Lとの間に、参照文字Sで示され箇所に真空シールが形成される。 抄紙ベルト11が縦方向に走行する際に、真空溝穴16に遭遇し、真空シールが突然破断され、真空Vが突然に初期ウエブ27に対して加えられる。 これは初期ウエブ27の繊維 第3B図は本発明の真空ボックス200の一部を示す。 第3 第3B図に図示のように、真空ボックス200のウエブ対向面214の一部はアパチュア218に隣接した区域215を有する。 この区域215は、先頭ウエブ対向面214L上に配置された先頭面または先頭区域215Lと、後尾ウエブ対向面 「真空シール」の望ましくない結果を説明するために真空ボックス200を選択したが、通気型空気乾燥抄紙工程に使用される真空ピックアップ・シューについても同様の説明が成される。 第4図は、第3A図および第3B図に図示の抄紙ベルト11 真空装置10の非平滑区域215を有するウエブ対向面214 組織化ウエブ対向面を有する真空装置 第5A図は本発明の真空ボックス200のウエブ対向面214 第5A図乃至第7図は本発明により備えられる組織化区域215の種々の形状を示す。 これらの図における組織化区域215のそれぞれの型は、本発明の真空装置10において使用されうる組織化区域215を包括するものでもなく、余す所のないものでもない。 またウエブ対向面11 第5A図は真空装置10の1つの組織化区域215の概略図である。 この図に図示のように、組織化区域215(1) 本明細書において、括弧中の数字を有しない参照数字は、特定の実施態様の有無に拘わらず本発明のそれぞれの特徴に適用される総称用語または総称要素である。 その例は、真空ボックス200の「ウエブ対向面214」、ピックアップ・シュー100の「ウエブ対向面114」、真空ボックス200の「先頭面214L」および「後尾面214T」などである。 括弧中の数字を有する参照数字は、総称的に説明され、または説明されることのできる要素の特定の実施態様を示す。 その例は、真空ボックスの「複数の先頭通路219L(1)を有する先頭面214L(1)」、真空ボックスの「縦方向グループの形の複数の先頭通路219L(2) 本明細書において、用語「通路」とは流体開口を意味し、さらに詳しくは空気および水がウエブ対向面114、2 第5B図、第5C図、第5D図、第5E図は本発明の真空装置 第6A図はウエブ対向面214からZ方向に外側に延在する突起211(4)によって形成された組織化区域215を示す。 この第6A図において、突起211(4)は、先頭ウエブ対向面214上に配置された先頭面突起211L(4)と、 前述のように、本発明の真空装置は(前述のまたここに引例とする米国特許第4,529,480号明細書および第4,6 第7A図および第7B図に図示のように、ウエブ対向面21 前述のように、組織化区域215の「組織」はウエブ対向面214上に不連続または中断によって形成され、これらの不連続はさもなければ平滑な面から外側に突出した突起またはこのような平滑面中の凹部を含むことができる。 この「さもなければ平滑な面」は真空装置10のウエブ対向面114、214の固有の面であって、平面とし、または非平面、例えば曲面とすることができる。 組織がこのような固有のさもなければ平滑な面から外側に突出した時によって形成される場合、これらの突起の末端は、固有のウエブ対向面よりも(Z方向に)「高く」配置された他の(仮想)面を画成しているとみなされる。 組織がこのような固有のさもなければ平滑なウエブ対向面中の凹部によって形成される場合、これらの凹部の底部は、 第7A図に図示のように、突起211Lの自由端部によって画成される仮想面はZ方向間隔の変化率に対応する。 突起211L(5)の自由端部によって画成される線ML(5) 理論に拘束されるつもりはないが、真空溝穴216を通して抄紙ベルト11に加えられる真空量は遷移区域215Zと抄紙ベルト11の裏側面11bとの間のZ間隔Zの連続的なまた漸進的増大により、徐々に増大すると思われる。 第 当業者に明かなように、本発明の真空ボックス200に関して組織化面(およびZ間隔の漸進的増大と組合わされた組織化面)の特定の実施例を開示したが、本発明に関する限り、これらの組織化面は本発明の真空ピックアップ・シュー100に対しても、あらゆる点において適用される。 第8図は第2図に図示の代表的なピックアップ・シュー100のヘッド110の断片を概略示す。 ヘッド110はウエブ対向面114と少なくとも1つの真空溝穴116とを有し、 ウエブ対向面114の少なくとも一部が組織化区域115を有し、この組織化区域115はベルトの平滑裏側面11bとウエブ対向面114との間の真空密封を除去するのに役立つ。 組織化区域115は少なくとも1つの先頭組織化区域1 y=36.085+52.583x−.07685x 2 . マーラットを標準c/minに変換するこの式は、Buck Op さらに米国特許第5,334,289号明細書の第30図について述べれば、ベルト10と直接に接触する板60の表面は、 第8図は通常のピックアップ・シュー100を含み、このピックアップ・シューは1つの真空溝穴116と1つの対応のアパチュア118とを有する。 しかし本発明のピックアップ・シュー100は1以上の真空溝穴116と1以上のアパチュア118とを有することができる。 これらの複数の真空溝穴116は同一または相異なる構造を有することができる。 複数の真空溝穴116は共通の真空源と同等の真空とを有することができる。 あるいは各真空溝穴116 組織化抄紙用具 第9図に図示の方法および装置は、真空ピックアップ・シュー100のウエブ対向面114と紙ウエブ27を担持するベルト11の裏側面11bとの間に介入された組織化抄紙用具300を含む。 好ましくは組織化抄紙用具300はピックアップ・シュー100のウエブ対向面114と直接に接触する。 第9図に図示のように、組織化ベルト311はウエブ対向面311aと裏側面(装置対向面)311bとを有する。 組織化ベルト311のウエブ対向面311aは、脱水され仕上がり製品状に再配置される紙ウエブ27を担持する抄紙ベルト ベルト311は表面組織の不規則性を有するので「組織化」と呼ばれる。 本明細書において、用語「表面組織不規則性部分」(または単に「不規則性部分」)とは、通常の平滑な平坦な表面中の不連続または非平面中断部分、例えば平滑な表面からの突起および/またはこのような表面中の凹部を言う。 不規則性部分は組織化ベルトの裏側面311b中の不規則なまたは不均一な部分を成す部分を含む。 第9図に略示するように、組織化ベルト311は真空ピックアップ・シュー100と戻しロール318、319との回りを走行する。 好ましくは組織化ベルト311は、紙ウエブ2 抄紙ベルト11とウエブ対向面114との間の摩擦除去は抄紙ベルト11の期待寿命を著しく延長させ、またその結果、抄紙工程全体の効率を著しく高めると思われる。 抄紙ベルトの破損は抄紙工程の効率にとって重大な影響を与える。 頻繁なベルト破損は装置の「停止」期間の故に抄紙作業の経済性に大きく影響する。 抄紙ベルトの期待寿命の延長は比較的高いベルト価格の故に重要となる。 好ましくはないが、組織化ベルト311は抄紙ベルト11 組織化ベルト311は周期的に移動するようにすることができる。 本明細書において、用語「周期的移動」とは一定の時間間隔での組織化ベルト311の回帰運動と定義される。 組織化ベルト311の周期的運動は、組織化ベルトの一定の単数または複数の区域の洗浄のための追加的時間(組織化ベルト311が運動していない期間)を与えるので、組織化ベルト311の洗浄の目的から有効である。 洗浄工程を下記に説明する。 好ましくは、組織化ベルト311は水および空気などの流体に対して高い透過性を有する。 ベルト311の好ましい透気度は100パスカルの差圧において、その表面の平方メートル(平方フィート)あたり毎分少なくとも約121.92立方メートル(400 好ましくは第9図に図示のように、本発明の組織化ベルト311を使用する抄紙工程は組織化ベルト311を洗浄するための洗浄ステーション320を含む。 組織化ベルト311 遷移区域を含むウエブ対向面を有する真空装置 第10A図は抄紙工程において真空ピックアップ・シュー100が真空溝穴116を通して加えられる真空Vによって、紙ウエブ27をワイヤ23から抄紙ベルト11の方に引張る段階を示す。 第8図と同様に、ヘッド110は、紙ウエブ27を担持した抄紙ベルト11を支承するように成されたウエブ対向面114と、少なくとも1つの真空溝穴116とを有する。 溝穴116はウエブ対向面114上にアパチュア118 第10A図に図示のように、先頭図114Lはアパチュア118 遷移区域115zと抄紙ベルト11の裏側面11bとの間のZ 代表的な市販の抄紙装置の場合、遷移区域115zは少なくとも約1.27cm(0.5インチ)、好ましくは少なくとも約2.54cm(1インチ)の長さWを有する。 長さWは縦方向に測定された区域115zの幾何学的長さであって、すなわち長さWは遷移区域115zが平面であれば直線であり、 本発明の真空ピックアップ・シュー100の中に、Z間隔の増大を調節する手段を備えることができる。 このような調節可能のZ間隔(または遷移区域115zの調節可能位置)は抄紙工程の特定点において、工程を中断することなく、紙ウエブに加えられる真空レベルを選択する自由を増大する。 第10A乃至第10C図は調節可能Z間隔を有する種々の実施態様を示す。 第10A図はモジュラー・セグメント400の上側面によって画成され遷移区域115z(1)を有する本発明の真空ピックアップ・シュー100の実施態様を示す。 与えられた抄紙工程の特有の条件および遷移区域115zにおける真空の所望の増大率に依存して、モジュラー・セグメント40 第10B図は、回転要素500の上側面510によって画成される遷移区域115z(2)を有する本発明の真空ピックアップ・シュー100の他の実施態様の断片を示す。 回転自在要素500は真空ピックアップ・シュー100のヘッド110 第10C図は調節可能遷移区域115zのさらに他の実施態様を示す。 この図に図示されているように、遷移区域11 回転自在要素500と引き込み式装置600は操作員によって手動的に調節される。 あるいはまた予告的に、これらの要素および装置は第10B図に図示のような流量計700からの信号に応答して自動的に調節することができる。 このようなオプションは当業者の力量の範囲内にある。 流量計700は、遷移区域115z(3)に近接して流れる空気流量を測定する。 空気流量が与えられた抄紙工程および製造される紙ウエブの所望の品質の特定条件に基づいて予選定された空気流量の一定の事前設定レベルより高くまたは低い場合には、流量測定装置700がエラー信号を発生して装置600または回転自在要素500を調節し、このようにして遷移区域115z中の空気流量を低減または増大させる。 予告的に、回転自在要素500および引き込み式装置600 流量管理装置を有する真空装置 第11図は外部流管理装置900を有する真空ピックアップ・シューを示す。 第11図は、真空溝穴116を通して加えられる真空Vを利用して紙ウエブ27をワイヤ23から抄紙ベルト11に引張る段階を示す。 第8図および第10A図と同様に、ヘッド110は、紙ウエブ27を担持した抄紙ベルト11を支承するように成されたウエブ対向面114と、 本発明によれば、外部流管理装置900は、紙ウエブ27 外部流管理装置900は空気流抵抗を有する任意の物質によって形成することができる。 その例は、板紙のような空気不透過性物質から、空気流を通過させるある程度突出した開放面積を有する特殊織成ワイヤまでの範囲を含む。 1985年7月16日にトロカンに発行された米国特許第4,529,480号明細書、1987年1月20日にトロカンに発行された米国特許第4,637,859号明細書および1994年8 第11図に図示の外部流管理装置900は静止装置とすることができる。 あるいは、第11図において鎖線で示すように縦方向および縦方向と反対側方向に移動できるように構成されることが好ましい(それぞれ位置(I)、 本発明によれば、外部流管理装置900はワイヤ23から離間させることができる。 第11図は、外部流管理装置90 静止外部流管理装置900は、第1セグメントから最後のセグメントまで順次に離間し相互に隣接する複数のセグメントから成ることができる。 これらの各セグメントが一定の空気流抵抗または一定の透気度を有することができる。 好ましくは装置900の透過性が縦方向に増大するように、この装置900の空気流抵抗を縦方向に減少させることができる。 この場合、各セグメントが縦方向に増大する透気度を有する。 また各セグメントがメッシュを有するスクリーンから成ることができる。 当業者には明かなように、本発明においてセグメントの他の実施態様を使用することもできる。 さらに、第11図に図示のように、外部流管理装置900 複数の順次配列真空セクションを有する真空装置 第12図は前述の抄紙工程において、真空ピックアップ・シュー100が真空を利用して紙ウエブ27をワイヤ23から抄紙ベルト11に引張る段階を示す部分的断面図である。 第8図および第10図と同様に、ヘッド110は紙ウエブ27を担持した抄紙ベルト11を支承するように成されたウエブ対向面114を有する。 第12図に図示のように、真空ピックアップ・シュー100は複数の真空セクションA, 各真空セクションA、B,Cは、ウエブ対向面114上の対応の合成的開放面積R(AR,BR,CR)と、これらの合成的開放面積を通して加えられる真空V(それぞれV1,V2,V ウエブ27を担持する抄紙ベルト11に加えられる真空は、真空V1を加えられる第1真空セクションAから、次に縦方向に離間されて真空V2を加えられる第2真空セクションBに、さらに次に縦方向に離間されて真空V3を加えられる第3真空セクションCまで増大する。 理論に拘束されるつもりはないが、このような縦方向の真空増大は、紙ウエブ27が真空セクションA,B,C上を縦方向に搬送される際の真空の急激な付加という望ましくない結果を緩和すると思われる。 好ましくは真空V1は真空V2の約5%乃至15%の範囲内にあり、また真空V2は真空V3の約 形成ワイヤから抄紙ベルトへのウエブの転送は最初に繊維が抄紙ベルトの撓み導管の中に撓むことによって生じると思われる。 単一の真空溝穴を有する従来技術の真空ピックアップ・シューにおいては、転送/撓みプロセスと脱水プロセスとがほとんど同時的に生じる。 本発明の真空ピックアップ・シューは、転送/抄紙ベルトの撓み導管中への繊維の撓みプロセスと、真空ピックアップ・シュー上でのウエブの最初の脱水プロセスとを分離させる。 第12図に図示の本発明の真空ピックアップ・シュー10 ウエブ27を形成ワイヤ23から抄紙ベルト11に転送するプロセスを実施するため、真空ピックアップ・シュー10 第12図はそれぞれ1つの真空溝穴116を含む真空セクションA,B,Cを示しているが、各真空セクションが2または2以上の真空溝穴116を有することができる。 各真空セクションA,B,Cが複数の真空溝穴116を含む場合には、各セクションの合成的開放面積合計Rはウエブ対向面114上に各セクションの各溝穴116によって画成されたアパチュア118の面の合計に等しい。 当業者には明からなように、真空装置10中に使用される真空セクションの数は第12図に図示の数と異なることができる。 例えば真空装置10は2、4、5、...N真空セクションを有することができる。 使用される真空セクションの数がどのようであれ、縦方向において転送区域の前に初脱水区域が配置され、また好ましくは転送真空は初脱水真空より大である。 初脱水区域および転送区域を通してのウエブの水分除去または脱水は紙ウエブ中の繊維の可動性を低減させる。 このような繊維可動性の低減は、繊維が撓められ再配置された後にこれらの繊維を固定する傾向がある。 縦方向において転送区域に続いて追加的脱水区域を備えることができる。 転送真空V2と同等または好ましくはこれ以上の追加的脱水真空を有するこのような追加的脱水区域は、ウエブ27の繊維がベルト11上に転送された後に脱水プロセスを継続させる。 このような追加的脱水区域は第12図に図示のような対応の真空V3を有する1つまたは複数の真空溝穴116を含むことができる。 真空V3の付加は、この時点においてすでに撓み導管の中に撓ませられ再配置され可動性の大部分を失った繊維をさらに脱水することができる。 抄紙繊維は真空V1、V2の付加後にその可動性の大部分を失っているので、次の真空V3は転送真空V2よりも大であって、真空ピックアップ・シュー100 縦方向に順次配置された合成的開放面積AR,BR,C 第13A図は、3真空セクションD,F,Gを有し、各真空セクションがそれぞれ3真空溝穴216(216d,216f,216g) 第13B図は第13A図に図示の真空ボックス200の断面図である。 第13A図に図示のように、真空ボックス200は3 理論に拘束されるつもりはないが、最も可動性の繊維でさえも最後の真空セクションGに到達する時までに、 本発明の真空装置10が縦方向に配列された複数の真空セクションを含み、各真空セクションが合成的開放面積を有しこの合成的開放面積を真空を通して加えられた場合、好ましくは後続の任意の合成的開放面積を通して加えられる真空は従来の合成的開放面積を通して加えられる真空よりも少なくとも約20%大である。 この場合、用語「後続」とは、用語「従来」によって呼ばれる同一性質の他の要素から縦方向に続いて離間配置された要素を言う(同一性質の要素の例は、真空セクション、真空溝穴、合成的開放面積、アパチュアを含む)。 言い替えれば、縦方向に配列された後続の第2真空から始まって、 当業者に明かなように、複数の真空セクションを有する本発明の真空装置10において、各真空セクションが複数の真空溝穴を有する必要はない。 従って例えば、3真空セクションを有する真空装置10が複数の溝穴を有する単一の真空セクションを有し、他の真空セクションがそれぞれ単一の真空溝穴を含むことができる。 第13A図および第13B図に図示のように、各真空セクションD,F,Gのパラメータの範囲内においてウエブ対向面2 第1真空セクションDから最後の真空セクションGまでの真空度の増大は業界公知の方法によって実施され、 第13C図および第13D図は本発明の真空装置10の他の実施態様を示す。 これらの図において順次配列された複数の真空セクションD * 、F * 、G *はこれに対応して縦方向に配列され相互に隣接し相異なる流れ抵抗度を有する複数のスクリーンPから成る。 これらの複数のスクリーンPがウエブ対向面214を成す。 例えばこれらの図に図示のように、各真空セクション216D * 、216F *はそれぞれ対応の単一の可動スクリーンP(1)、P(2)を有する。 同時に真空セクション216G *は3可動スクリーンP(3)、P(4)、P(5)を有する。 可動スクリーンを有する真空ボックスの実施態様の他の変更例は、 第12図、第13A図、第13B図、第13C図、第13D図に図示の真空装置10は、それぞれ組織化区域115、215を有するウエブ対向面114、214を有することができる。 これらの組織化区域115、215は、ウエブ対向面114、214がこれらの面上に真空セクション116、216によって画成されたアパチュア118、218と重なり合う場所で漏れを生じることができる。 また組織化区域114、215の使用は、前述のように真空の急激付加の望ましくない結果を避けるのに役立つ。 さもなければ、前述のようにウエブ対向面114、2 ───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 08/706,917 (32)優先日 平成8年9月3日(1996.9.3) (33)優先権主張国 米国(US) (31)優先権主張番号 08/706,919 (32)優先日 平成8年9月3日(1996.9.3) (33)優先権主張国 米国(US) (31)優先権主張番号 08/706,920 (32)優先日 平成8年9月3日(1996.9.3) (33)優先権主張国 米国(US) (72)発明者 エイラーズ、 ピーター、 グレーブス アメリカ合衆国 オハイオ州、 ミドル タウン、キャッスル ヒル ドライブ 6248 (72)発明者 ブエンガー、 ダニエル、 エドワード アメリカ合衆国 オハイオ州、 シンシ ナチ、アスベリー ヒルズ ドライブ 7735 (56)参考文献 特開 平6−210221(JP,A) 特開 昭47−19106(JP,A) 特開 昭58−156093(JP,A) 特表 昭57−500476(JP,A) 特表 平5−508452(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl. 7 ,DB名) D21F 1/00 - 13/12 |