Fiber distribution apparatus for dry forming a fibrous product

本発明は繊維材料のマットの乾式形成に用いる形成ボックスに関わるものであり、該形成ボックスはその下に置かれた形成ワイヤと該形成ワイヤの下の真空ボックスとの上に繊維を直接供給するための開放底部を有するハウジングと、ハウジング内に繊維材料を供給するための少なくとも１つの注入口と、繊維入口とハウジング底部との間のハウジング内に少なくとも２列に配置された多くのスパイクローラとを有するものである。

そのような装置の１つがＥＰ０ １５９ ６１８Ａ１により公知である。 この文献に記載された装置の形成ボックスは紙製品製造プラント全体の一部として一体化されている場合が最も多く、これがプラントの生産能力を根本的に制限するものとなっている。

繊維は形成ボックス即ち形成ヘッドに吹き込まれ、そこからその下にある形成ワイヤ上に分配される。 繊維を形成ワイヤ上に吸引するために、形成ワイヤの下に真空ボックスを設ける。 繊維を形成ワイヤ上に堆積させるために、形成ボックスは多数の開口を有する底部ネット即ち篩（ふるい）を備えている。 繊維が形成ボックス底部を確実に通り抜けられるように、ウイングやローラーなどの掻き取り装置あるいはブラッシング装置を設けることが提案されており、これらによって形成ボックス底部の篩から繊維を積極的に除去する。 このような機械的装置は生産能力を確かに向上させるものであるが、その更なる向上のための試みが多年にわたってなされてきた。

形成ボックス底部の網即ち篩の開口の大きさは形成ワイヤ上に分配される繊維に応じて決められる。 これはナプキンなどの吸収用製品を含む紙製品の製造においてセルロース繊維を用いる場合に特に重要である。 これにより、使用する繊維の長さが制限されていた。 実際のところ、長さ１８ｍｍ以上の繊維は使用できないことがわかっている。 これは結果的にこのようなプラントで製造可能な不織製品全般を制約する。

開放底部を有する形成ボックス、即ち底部の網あるいは篩を持たない形成ボックスがＵＳ６，２３３，７８７Ｂ１より公知である。 繊維の分配は回転する多くのスパイクローラによって行われ、この文献に開示される形成ボックスによれば、スパイクは下に置かれた真空ボックスからの吸引効果に抗して繊維を部分的に押し戻すようになされている。 形成ボックス内部に形成される、切り裂かれ空気流の中で混合される単繊維の雲（集団）は、回転するスパイクローラの作用によりその下のワイヤ上に運ばれる。 これにより形成装置の能力が少なからず向上する。

しかし繊維塊がスパイクにより十分に切り裂かれることなくスパイクローラを通過してしまう場合がある。 その結果形成ワイヤ上での繊維の分布が不均一となる。

本発明の目的は乾式形成装置において、繊維分配装置の性能を損なうことなく、形成ワイヤ上での繊維の均一な分配を確実なものとする繊維分配装置を提供することを目的とする。 更に、動作の信頼性が高くオーバーホールやメンテナンスの間隔を長くできる繊維分配機を提供することを目的とする。

これらの目的は、冒頭で述べたような形成ボックスにおいて、スパイクローラの少なくとも１つの列に沿った上側走行路と形成ボックスの底部開口に近接する下側走行路とを有する無端ベルトスクリーンを設けることにより達成される。

本発明の形成ボックスは、繊維の効率的な分解を実現し、かつ繊維分配装置の性能を低下させることなく形成ワイヤ上での繊維の均一な分布を提供する。 無端ベルトスクリーンはスパイクローラ列の直上および／または直下、即ち例えば２つのスパイクローラ列の間を走行する上側走行路と形成ボックス下部の下側走行路とを有する。 これにより、繊維の塊あるいはサイズの過大な繊維が形成ワイヤ上に落ちかかることを防止し、繊維の塊あるいはサイズの過大な繊維を形成ボックス内のベルトスクリーン上に保持して形成ボックス下部から引き離し、更なる分解に供すべくスパイクローラに戻すようにして、繊維の均一な分布を保証する。 本発明の形成ボックスにおいて、無端ベルトスクリーンは、セルフクリーニング式の篩即ち繊維スクリーン（篩い分け）部材を構成する。 これは、過大な繊維が無端ベルトスクリーンの下側走行路の一上面に保持され、形成ボックスおよび形成ワイヤの下の真空により無端ベルトスクリーンの上側走行路の下面において解放される、という次第による。

好適な実施形態では、ベルトスクリーンの上側走行路の両側に２つのスパイクローラ列を設ける。 これにより、ベルトスクリーンによる篩い分け（スクリーニング）に先だって、供給された繊維の初期分解を行い、かつこの第１の篩い分け後に更なる分解を行う。

好適な一実施形態では、ベルトスクリーンの上側走行路直下の列のスパイクローラは、それらの回転軸とベルトスクリーンとの距離がベルトスクリーンの上側走行路の移動方向に向かうにつれて減少していくように配置される。 これにより、ベルトの下側走行路で保持された繊維塊即ち繊維団を、これら保持された繊維を再処理に供すべくベルトの上側走行路に戻す時に、徐々に再分解する。 戻された繊維を「粗く」処理することから始め、徐々にベルトスクリーンと個々のスパイクローラの間隔を小さくしていくことにより、戻された繊維塊が圧縮されて２つの隣接するスパイクローラの間に引き込まれて通過してしまうことなく確実に分解される。 これによりより良好な分解が行われる。

繊維を更に分解し、それによってより均一な分布をもたらすために、ベルトスクリーンの下側走行路の両側に更なる２つのスパイクローラ列を設けてもよい。

本発明の一実施形態において、ベルトスクリーンの少なくとも１つの垂直方向走行路に沿ってスパイクローラを設ける。 これにより、ベルトスクリーンに沿って引き動かされる繊維をその帰還路においても再処理することができ、かつ／またはベルトスクリーンの垂直経路に沿って設けたスパイクローラによりベルトスクリーンをクリーニングすることができる。

本発明の一実施形態において、ベルトスクリーンは形成ワイヤの移動方向における下流方向にハウジングを越えて延在する。 これにより、使用する繊維によっては形成プロセスに干渉することなしに、ベルトスクリーンの更なるクリーニング効果をもたらすことができる。 これはある種の製品において好都合である。 別の形態ではベルトスクリーンはハウジング内に設ける。

繊維材料の繊維はセルロース繊維などの天然繊維であってもよいし、合成繊維であってもよいし、それらを組み合わせたものであってもよく、任意の粒状物質を用いることも可能である。

ベルトスクリーンを下側走行路においてその下の形成ワイヤと同一方向に駆動してもよいし反対方向に駆動してもよい。 これにより、特定の所望表面パターンを有する繊維ボードの形成に際して、異なる繊維堆積形成を行うことができる。

更に、ベルトスクリーンを連続的に、例えば一定速度で駆動してもよいし、間欠的に駆動しても良い。 形成ボックスをこれらの異なるモードで動作させることにより、形成ワイヤ上で異なる繊維形成パターンを与えることが可能になる。

本発明の第１の実施形態において、ベルトスクリーンの下側走行路の両側に更に２つのスパイクローラ列を設けてもよい。 これにより、繊維あるいは繊維塊を更に分解することが可能となる。 これは用途により好都合な場合がある。

ベルトスクリーンは好適には所定パターンの格子開口部を有する。 一実施形態において、ベルトスクリーンは所定の網目開口を有するワイヤ網とすることができる。 別の実施形態では、ベルトスクリーンは横方向に並びその間に開口を有する格子部材とする。

本発明の一実施形態において、ベルトスクリーンが形成ワイヤ上に吹き付けられる繊維形成部の上面に接触するように、ベルトスクリーンの下側走行路は形成ワイヤのすぐ上に位置する。 これにより、形成ボックスの底部開口のいくつかの諸領域において真空を遮蔽し、堆積された製品に所定の表面構造を与えることができる。 この真空遮蔽領域はベルトスクリーンのスクリーンパターンにより決まる。

以下に添付図面を参照して本発明をより詳細に説明する。

図１および図２に本発明の第１の実施形態にかかる形成ボックスを示す。 形成ボックスはハウジング１を有し、入口２から繊維３がハウジング内に供給される。 形成ボックスは形成ワイヤ４の上方に位置し、形成ワイヤ４の下方の真空ボックス５により、形成ワイヤ３上に繊維が吹き落とされ、乾式プロセスにより繊維ボード６を形成する。 図１においては、ハウジング内の要素が可視化された形成ボックスを示している。 しかし実際には、ハウジング壁は透明材料からなるものであっても不透明材料からなるものであってもよい。

繊維ボード６は天然素材からなるものあるいは天然素材を少なくとも含むものであってよい。 例えば、セルロース繊維、動物の毛、亜麻、麻、ジュート、ラミー、サイザル、綿、カポック、ガラス、石、古新聞、エレファントグラス、ミズゴケ、海草、椰子繊維などである。 これらの繊維はある種の絶縁能を有し、これは様々な用途において有用である。 繊維ボード６はまた合成繊維からなるものあるいは少なくとも合成繊維部分を含むものであってもよい。 例えば、ポリアミド、ポリエステル、ポリアクリル酸、ポリプロピレン、複合繊維、バーミキュライト（蛭石）繊維などや任意の種類の粒状材料である。 このような合成繊維を含む繊維ボードを何らかの性質を持つ繊維製品、例えば吸収用製品の製造に用いることができる。 更に、繊維を難燃剤により前処理してもよく、または難燃剤を形成ボックスに吹き込まれる繊維混合物に直接供給してもよい。

繊維３は入り口２から形成ボックスのハウジング１内に吹き込まれる。 形成ボックスの内部には多数のスパイクローラ７が１つ以上の列をなして配設されている。 例えば図１および図２に示すようにスパイクローラの４つの列７１，７２，７３，７４とする。 ハウジング内には無端ベルトスクリーン８も設けられている。 無端ベルトスクリーン８は、図３に示すように上側走行路８５と、ベルトスクリーンが下向きに移動する垂直区域８８と、ベルトスクリーン８がその下にある形成ワイヤ５とほぼ並行に走行する下側走行路８６と、上側に向かう走行路８７とからなる運搬経路を有する。

ベルトスクリーン８の上側走行路８５に隣接して、少なくとも一列のスパイクローラ７１が設けられている。 図示の実施形態では、ハウジング１内の異なる高さに、２つの上側スパイクローラ列７１、７２および２つの下側スパイクローラ列７３、７４を設けている。 ベルトスクリーンは上側走行路８５が２つの上側スパイクローラ列７１、７２の間に、下側走行路８６が２つの下側スパイクローラ列７３、７４の間になるように配置されている。 繊維３はハウジング内に塊として供給してよい。 その後、形成ワイヤ５上に形成される製品６内での繊維３の分布を均一とすべく、スパイクローラ７が繊維３の塊を分解即ち断片化する。 繊維は形成ボックスの下方へと吸引される際に、第１の列のスパイクローラ７１を通過し、次にベルトスクリーン８および第２列のスパイクローラ７２を通過する。 ベルトスクリーン８の下側走行路８６において、サイズの過大な繊維はベルトスクリーン８に保持され、形成ボックスの上側区域に戻され、更なる分解に供される。 保持された繊維はベルトスクリーン８の下側走行路８６における上面に捕獲され、該面はその後上側走行路８５における下面となり、繊維は吸引されてベルトスクリーン８から離脱し、繊維塊はスパイクローラによって再度断片化される。

図３に示すように、ベルトスクリーン８の上側走行路８５の直下にあるスパイクローラ列７２は傾いている。 この列７２は下側で確保されたところから戻された、保持された「過大な大きさの」繊維を受ける。 この列７２で繊維３の効率的な断片化を確実なものとするために、この列７２の第１スパイクローラ７２'、７２''、７２'''、７２''''における個々のスパイクローラ７２'、７２''、７２'''、７２''''の回転軸とベルトスクリーン８の上側走行路８５との間の間隔を変えている。 この列の第１のスパイクローラ７２'を最大の間隔を以て配置し、以下のスパイクローラ７２''、７２'''、７２''''をより短い間隔で配置しており、これによって戻された過大な大きさの繊維塊が徐々に「剥離」され、これにより塊は吸引されてベルトスクリーンから離脱して２つの隣接ローラ間に落ち込むことなく確実に断片化され分解される。

無端ベルトスクリーン８は所定パターンをなして設けられた閉鎖部８１と開口部８２とを有する。 あるいはまた、ベルトスクリーン８をワイヤ網としてもよい。 ベルトスクリーン８の閉鎖部８１と開口部８２を所定のパターンとし、ベルトスクリーン８の下側走行路８６を図４に示すように形成ワイヤ４に置かれた繊維の上面と接するように配置することにより、この乾式プロセスにより形成される繊維ボード６上に所定の表面パターンを与えることができる。

図５に形成ボックス内のベルトスクリーン８の別の実施形態を示す。 この実施形態では、ベルトスクリーン８が繊維を保持する枢動自在要素８１からなる。 該要素８１を開放位置８１'と閉鎖／平坦位置８１''との間で枢動させることにより、該要素間の開口を変えることができる。 これによりベルトスクリーン８の上側走行路において「粗い」篩作用を与え、底部走行路において「細かい」篩作用を与えるようにすることができる。

図４において参照符号９で示すように、ベルトスクリーン８をハウジング１の外部を通る経路に沿って導いてもよい。 これにより、形成工程を中断することなくベルトスクリーンをクリーニングするクリーニング手段を取り付けることが可能となる。 真空ボックスは下流方向において形成ボックスを越えて延在する。 これにより遊離繊維（loose fibres）が、形成された繊維ボード上面上の仕上げ層に堆積する。

垂直方向に向いた走行路８７、８８に、ベルトスクリーンから繊維を脱離させるための１以上のスパイクローラ（図示せず）をベルトスクリーン８に隣接して設けてもよい。 スパイクローラの形状は形成ボックスによって吹き付けられる繊維の種類に応じて選定することができる。

形成ボックスの底部に図６に示すような篩１１を設けてもよく、それに応じて保持された繊維を取り除くためのブラシ手段（図示せず）をベルトスクリーン８に設けてもよい。 これにより、ベルトを底部篩をクリーニングする用途にも利用することができる。 ブラシ手段をベルトスクリーンの下側走行路の上面から繊維を掃き落とす部材としてよい。 別の構成としては、あるいは上記構成に加えて、ベルトスクリーンに篩上に付着した繊維を巻き上げる空気の乱流を発生する手段を設けてもよい。 このようにして、底部篩を有する形成ボックスに該底部篩をクリーニングする手段を設けて、ベルトを篩の目詰まりを防止する手段として用いてもよい。

上記の実施形態において、入り口はベルトスクリーンおよびスパイクローラより上に位置するものとして示されている。 しかし、入り口はベルトスクリーンの上側走行路より下に設けてもよく、および／または、たとえば異なる種類の繊維を形成ボックス内に供給するために複数の入り口を設けてもよいことがわかる。 その場合、スパイクローラ、更にはベルトスクリーンが形成ボックス内での繊維の混合を助けることになる。

別の実施形態では、粒状またはその他の種類の繊維を繊維入り口２から形成ボックス内に供給し、形成ボックス内で入口開口近傍の繊維と混合してもよい。 このような粒状材料は別の（より高い）空気流速で運搬されなければならないので、分離して形成ボックスに供給する。 この粒状材料はバーミキュライト、ゴム、プラスチック、ガラス繊維、ロックウールなどであってよい。 また、この粒状材料はアルミニウム、真鍮、鋼鉄などの金属繊維であってもよい。

本発明をいくつかの好適な実施形態に基づいて説明した。 しかし請求の範囲に定義された本発明の範囲を逸脱することなく、多くの変形例や均等物を提供することが可能である。

本発明の第１の実施形態に係る形成ボックスの概略斜視図である。

本発明の第１の実施形態に係る形成ボックスの概略側面図である。

図２に示す形成ボックスの詳細図である。

本発明の第２の実施形態に係る形成ボックスの詳細図である。

本発明の第３の実施形態の詳細側面図である。

図３に示す形成ボックスの別の実施形態を示す図である。