JP2007046196A

JP2007046196A - 抄紙用プレスフェルト

Info

Publication number: JP2007046196A
Application number: JP2005232034A
Authority: JP
Inventors: Takashi Ouchi; 隆司大内
Original assignee: Ichikawa Co Ltd
Current assignee: Ichikawa Co Ltd
Priority date: 2005-08-10
Filing date: 2005-08-10
Publication date: 2007-02-22
Also published as: WO2007018313A1; EP1944411A1; EP1944411A4

Abstract

【課題】ニップ通過後のフェルトの圧力解放に伴う湿紙側への水分移動（再湿）を低減させることができる抄紙用プレスフェルトを提供すること。
【解決手段】プレスフェルト１０は、基体２０とバット層３０により構成され、これらがニードルパンチングで絡合されている。バット層３０は湿紙側層３２、中層３４、及びプレス側層３６からなる。湿紙側のバット層３０に配置された中層３４は、ステープルファイバー５０と中空繊維５２を一定の割合で混綿するか、或いは中空繊維５２のみで構成されている。中層３４の中空繊維５２は、ニップ加圧下では平坦に潰れるが、ニップ加圧下から解放される際、元の形状に復帰するとともに、プレスフェルト１０内にある水分が湿紙に移行する前に、その端部から水分を中空空間内に吸収し、再湿防止効果を発揮する。
【選択図】図１

Description

本発明は、抄紙用のプレスパートに使用されるフェルトに関し、特に、搾水性を向上させることが可能な抄紙用プレスフェルト（以下、単に「プレスフェルト」という。）に関する。

従来から、製紙工程において、湿紙から搾水するため、プレス装置が使用されている。
プレス装置において、紙層形成が行われた湿紙は、プレスニップでプレスフェルトを介して搾水される。なお、一般的に、プレス装置は、複数のプレスニップから構成される。

図５は、プレス装置におけるプレスニップの概略図である。
このプレスニップは、一対のプレスロールＰ’，Ｐ’と、湿紙Ｗ’を挟持する一対のプレスフェルト１１’，１１’からなり、プレスロールＰ’，Ｐ’の加圧部において、プレスフェルト１１’，１１’と湿紙Ｗ’に圧力を加えて、湿紙Ｗ’から水分が搾り出されて、プレスフェルト１１’，１１’に吸収される。

ところが、加圧部の中央から出口にかけて、湿紙Ｗ’とプレスフェルト１１’，１１’に掛けられた圧力が急激に解放される。
それに伴い、加圧部の中央から出口にかけて、プレスフェルト１１’，１１’及び湿紙Ｗ’の体積が急激に膨張することにより、プレスフェルト１１’，１１’に負圧が生じる。さらに、湿紙Ｗ’が細繊維からなるため、毛細管現象も加わる。
その結果、プレスフェルト１１’，１１’に吸収されていた水分が、再び湿紙側へ移行する現象、すなわち、再湿現象(re-wetting)として当業者間で問題視される現象が生じる。

このような再湿現象を防止するため、バット層に、極細繊維、或いは親水性不織布が設けられたものがある（例えば、特許文献１参照。）。

図６は、従来のプレスフェルト１０’のＣＭＤ方向断面図である。
図６において、従来のプレスフェルト１０’は、基体２０’、バット層３０’、及び親水性不織布４０’からなり、これらがニードルパンチングされることにより、絡合一体化されている。

バット層３０’は、湿紙側層３１’と、プレス側層３２’とにより構成される。なお、バット層３０’は、基体２０’にステープルファイバー５０’がニードルパンチングされた構成である。そのため、ステープルファイバー５０’は基体２０’中にも配置されている。

親水性不織布４０’は、湿紙側層３１’内に配置される。
なお、親水性不織布４０’としては、繊度が４デシテックス（ｄｔｅｘ）以下の親水性のナイロン繊維で構成された、スパンボンド不織布等が用いられる。

親水性不織布４０’は、バット繊維よりも密度が高く、且つ、通水性が低い。そのため、第２湿紙側層３１ｂ’及びプレス側層３２’の水分は、親水性不織布４０’を透過しにくく、湿紙へと戻りにくい。
また、親水性不織布４０’の繊度が、バット層３０’よりも低く構成されているため、毛細管現象により、第１湿紙側層３１ａ’に保持された水分は、親水性不織布４０’へと移行しやすくなる。

この従来のプレスフェルト１０’によれば、バット層の湿紙側層内に、親水性不織布を配置することにより、再湿防止効果に優れた抄紙用プレスフェルトを提供することができるとされている。

また、プレスフェルトの基材に用いる経糸、又は緯糸を、中空フィラメントヤーンで構成したものがある（例えば、特許文献２参照。）。
このように基材に中空繊維を用いたものであると、基材の弾性力を高めることにより、ニップ加圧される接触面積を拡大させることができる。それに伴い、プレスフェルトの搾水性を高め、湿紙の再湿現象を防ぐことができるとされている。
特開２００４−１４３６２７号公報米国特許第６１７９９６５号明細書

然し乍ら従来のプレスフェルト、例えば、特許文献１のプレスフェルトでは、親水性不織布が湿紙側層内に設けられているものの、親水性不織布を湿紙側層内の適切な位置に、皺になったり、重なったりしないように均一に配置するには、高度な技術が必要であるという問題があった。
また、プレスフェルトの基材を中空フィラメントヤーンで構成したものの場合、当該中空フィラメントヤーンは長繊維フィラメントであるから、その端部はフェルト内部に位置していないため、中空フィラメントヤーンの中空部に、フェルト内の水分を吸収する効果はないので、再湿現象防止という観点からは、中空フィラメントヤーンの活用が十分ではないという問題があった。

そこで、本発明は、ニップ通過後のフェルトの圧力解放に伴う湿紙側への水分移動（再湿）に関し、中空繊維の活用により、湿紙接触層に移動する水の量を減らして、再湿を低減させることができる抄紙用プレスフェルトを提供することを課題とする。

本発明は、基体と、湿紙側層及びプレス側層を具えたバット層により構成される抄紙用プレスフェルトにおいて、
前記湿紙側バット層に中空繊維のステープルファイバーを含む中層が配置されていることを特徴とする抄紙用プレスフェルトにより、前記課題を解決した。

本発明によれば、プレスフェルトが加圧下から解放されてゆく過程で、中空繊維の中空形状が回復することに伴い、プレスフェルト内部に残った水を中空繊維の端部にある中空部分に吸取らせることができる。その結果、表層に水が移行するのを抑え、再湿現象を効果的に抑制することができる。ステープルファイバーは、通常、５０〜１５０ｍｍの短繊維（カット綿）であるから、このようなステープルファイバーの端部は、プレスフェルトのバット層内に多量に配置させることができる。

さらに、本発明によると、湿紙側のバット層に中空繊維のステープルファイバー（以下、単に「中空繊維」と云う。）を含む中層を配置するという比較的簡単な構成により、再湿防止効果に優れた抄紙用プレスフェルトを提供することができる。

本発明のプレスフェルト１０の実施形態を、図１及び図２を参照して説明する。
図１及び図２は、本発明に用いるプレスフェルト１０のＣＭＤ方向の断面図である。
なお、「機械方向（ＭＤ）」は、抄紙機がプレスフェルトを移動させる経方向であり、また、「機械横断方向（ＣＭＤ）」は、抄紙機がプレスフェルトを移動させる方向を横切る緯方向である。

図１において、プレスフェルト１０は、基体２０と、バット層３０により構成され、これらがニードルパンチングで絡合され、抄紙用プレスフェルトとなる。

基体２０はプレスフェルト１０の強度を発現させるために設けられ、その素材としては、織布、又は、糸材を織製せずに重ね合わせた構成、フィルム等、当業者により種々提案されているものを適宜用いることができる。

基体２０の素材としては、羊毛等の天然繊維や、耐摩耗性、耐疲労性、伸張特性、防汚性等に優れたポリエステルやナイロン６、ナイロン６６等の合成繊維が好適である。

バット層３０は、湿紙側層３２、中層３４、及びプレス側層３６からなる。
なお、バット層３０に用いるステープルファイバー５０としては、抄紙機のプレスパートの前段で使用するピックアップ用フェルトでは、湿紙側層３２には、１０〜２５デシテックス（ｄｔｅｘ）程度の繊度のものを使用し、プレス側層３６には、１５〜２５デシテックス（ｄｔｅｘ）程度の繊度のものを使用するとよい。
また、抄紙機のプレスパートの中段で使用する２番プレスや３番プレス用のフェルトでは、湿紙側層３２には、１０〜１５デシテックス（ｄｔｅｘ）程度の繊度のものを使用し、プレス側層３６には、１０〜２０デシテックス（ｄｔｅｘ）程度の繊度のものを使用するとよい。
また、抄紙機のプレスパートの後段で使用する４番プレスやシュープレス用のフェルトでは、湿紙側層３２には、５〜１５デシテックス（ｄｔｅｘ）程度の繊度のものを使用し、プレス側層３６には、５〜２０デシテックス（ｄｔｅｘ）程度の繊度のものを使用するとよい。
なお、抄紙機用プレス装置におけるプレスパートの構成等は、当業者には周知であり、例えば、特開平２００４−１４３６２７号公報（段落０００２〜０００５及び図１、並びに段落００３７〜００３８及び図１４）において詳述されていることであるから、本明細書での詳しい説明は省略する。

湿紙側のバット層３０内に、中空繊維５２を含む中層３４が配置される。
なお、中層３４は、ステープルファイバー５０と中空繊維５２を一定の割合で混綿して構成するか、或いは中空繊維５２のみで構成される。

中層３４は、中空繊維５２単独の場合、坪量：１００〜３００ｇ／m²の範囲で設けるとよく、坪量：２００ｇ／m²程度が好適である。また、中層３４を、２５〜７５重量％の中空繊維５２で構成し、それ以外をステープルファイバー５０で補うようにしてもよい。

中空繊維５２としては、例えば、断面形状が丸中空形、四角中空形、星中空形、又は多孔中空形のものが挙げられる。但し、これらの形状に限定されることはなく、中空繊維５２は中空形状であればよい。また、中空繊維５２としてはポリエステルやナイロン等の合成繊維からなる、繊度が３〜２５デシテックス（ｄｔｅｘ）のものを使用することができる。なお、その繊維長が５０〜１５０ｍｍのものを使用することができる。そして、例えば、中空繊維５２として丸中空形のものを用いた場合、ニップ加圧下において、中空繊維５２が平坦に潰れ、加圧下から解放される際に元の形状に復元し易く、さらに、中空繊維５２が、繰返し加圧されることに対する耐久性が高い。
なお、中空繊維５２としては、抄紙機のプレスパートの前段で使用するピックアップ用フェルトでは、中層３４には、１５〜２５デシテックス（ｄｔｅｘ）程度の繊度のものを使用し、また、抄紙機のプレスパートの中段で使用する２番プレスや３番プレス用のフェルトでは、中層３４には、１０〜２０デシテックス（ｄｔｅｘ）程度の繊度のものを使用し、さらに、抄紙機のプレスパートの後段で使用する４番プレスやシュープレス用のフェルトでは、中層３４には、５〜２０デシテックス（ｄｔｅｘ）程度の繊度のものを使用するとよい。

なお、基体２０とバット層３０がニードルパンチングされることに伴い、基体２０内にもステープルファイバー５０や中空繊維５２が交絡するので、基体２０とバット層３０が強固に一体化されることにより、プレスフェルトとして安定なものとなる。

次に、図１に示すプレスフェルト１０の作用を説明する。
従来、プレスロールによるニップ加圧下において、プレスフェルト１０が機械方向に進行し、ニップ加圧下を脱した際、湿紙からの水分がプレスフェルト１０内へ移行した水分が再び湿紙に移行する、いわゆる再湿現象が起きていた。しかし、本発明のプレスフェルト１０においては、中層３４に、ニップ加圧下で平坦に潰れ易い中空繊維が配されているため、中層３４の密度は高くなるが、加圧の効果のため、水分は中層３４よりもロール側に位置する基体及びプレス側層３６に移行する。特に、加圧が効果的に働いた場合には、水分は、プレス側層３６からロール側に排出される。

さらに、プレスフェルト１０がニップ加圧下を脱してゆく際、中空繊維５２は、徐々に圧力から解放されるに伴い、中空形状に復元してゆく。この際、プレスフェルト１０内、特に基体２０及びプレス側層３６に残存している水分が再び湿紙に移行する前に、その水分を、中層３４に配された中空繊維５２が、端部から中空繊維５２内に吸収することができる。
その結果、本発明のプレスフェルト１０は、ニップ加圧下から脱してゆく際、湿紙側層３２に移動する水分の量を減らすことができるため、再湿現象を効果的に抑制することができる。

また、さらに湿紙側層３２から湿紙への水分移行量を減少させるため、湿紙側層３４内における中空繊維５２の比率を高くした場合、より多くのバット層３０内の水分を中空繊維５２に吸収させ、湿紙側層３２から湿紙への水分移行量を減少させることができる。

図２において、湿紙側のバット層３０は、湿紙と接触する側の第１湿紙側層３２ａ及び、基体２０側の第２湿紙側層３２ｂの、複数の層からなる。
第１湿紙側層３２ａにおいては、湿紙と接触する湿紙接触層３２０ａよりも基体２０側に、複数の中層３４ａ，３４ｂ，３４ｃが配置されている。そして、第２湿紙側層３２ｂとして、中層３４が配置されている。

なお、図２において、中層３４，３４ａ，３４ｂ，３４ｃは、湿紙接触層３２０ａから遠くなるにつれて、中空繊維５２が混綿されている比率が高くなっている。そのため、湿紙接触層３２０ａの湿紙に対する平滑性を維持しつつ、且つ、より多くのバット層３０内の水分を中空繊維５２に吸収させることにより、湿紙接触層３２０ａから湿紙への水分移行量を減少させることができる

なお、本発明の効果を従来のプレスフェルトと比較するために、バット層３０の構成を簡単なものとして実験した。実験では、中層３４に用いる中空繊維５２の繊度は、具体的には、７デシテックス（ｄｔｅｘ）とした。そして、中層３４の坪量は、２００ｇ／m²とした。
また、湿紙接触層３２０ａ、中層３４ａ，３４ｂ，３４ｃの坪量は、各々５０ｇ／m²に構成し、その上で、湿紙接触層３２０ａには、ステープルファイバー５０のみを用い、中層３４ａは、坪量の７５％をステープルファイバー５０で構成し、坪量の２５％を中空繊維５２で構成した。また、中層３４ｂは、坪量の５０％をステープルファイバー５０で構成し、坪量の５０％を中空繊維５２で構成した。そして、中層３４ｃは、坪量の２５％をステープルファイバー５０で構成し、坪量の７５％を中空繊維５２で構成した。

本発明の抄紙用プレスフェルトの効果を確認すべく、以下のような実験を行った。
なお、実施例、比較例ともに諸条件を共通とするため、全てのフェルトの基本構成を次の通りとした。
基体（ナイロンモノフィラメントの撚糸を平織）：坪量３００ｇ／m²
バット層（ナイロン６及び中空繊維のステープルファイバー）：総坪量５５０ｇ／m²
針打ち密度：７００回／ｃm²

比較例以外は、前記バット層の湿紙側層内に中空繊維からなる中層が配置されており、バット層として湿紙側層（第１湿紙側層、第２湿紙側層）及びプレス側層を有している。
ここで、実施例、比較例におけるバット層の素材・繊度・坪量について、表１に示す実施例及び比較例を得た。

上記の実施例及び比較例の抄紙用プレスフェルトを使用して、図３及び図４に示される装置により実験を行った。
まず、図３、図４に示される装置において、図中、Ｐはプレスロール、１１０はトップ側フェルト、１０はボトム側フェルト、ＳＣはサクションチューブ、ＳＮはシャワーノズルである。
なお、上記実施例及び比較例は、いずれの装置においてもボトム側フェルト１０として使用されている。この場合、トップ側フェルトとしては、比較例１に示したものと同様のプレスフェルトを使用した。
また、図３、図４に示される装置は、ともに、フェルトの走行速度が５００ｍ／ｍｉｎであり、プレス圧力が１００ｋｇ／ｃｍである。

図３に示される装置は、ニップ圧下を脱した湿紙が、ボトム側フェルト１０に載置され搬送される構造となっている。従って、ニップ圧下を脱した後、ボトム側フェルト１０に載置され搬送された位置（プレス出口１）における湿紙の湿潤度合いを計測すると、再湿現象が発生した湿紙の水分含有量データを得ることができる。

これに対し、図４に示される装置は、ボトム側フェルト１０がプレスロールに接触する面積が大きく、ニップ圧下を脱した湿紙が、フェルト１０，１１０に接触する時間が非常に短いものである。ここで、このニップ圧下を脱した直後の位置（プレス出口２）における湿紙の湿潤度合いを計測すると、再湿現象のあまり生じていない湿紙の水分含有量データが得られる。

ここで、図３の装置による水分含有量データと、図４の装置による同データの差を求め、再湿現象の評価を行った。この際、両者の差が０．５％未満のものは再湿現象を生じないものとした（評価「良」）。一方、この両者の差が０．５％以上１．０％未満のものは、やや再湿現象が生じているとし（評価「可」）、１．０％以上のものは再湿現象が生じているとした（評価「不可」）。

この結果をまとめたものを表１に示す。

表１に示されるように、本発明の抄紙用プレスフェルトは、再湿現象を効果的に抑えることが可能となり、優れた効果を発揮することが確認された。
ここで、特に、バット層の湿紙側層内に、中空繊維を含む中層が配置されていることの効果を、実施例と比較例との比較により確認することができた。
また、前記バット層が湿紙側から順に、多層構造になっており、且つ、１層目は中空繊維を含まないナイロンの層からなり、２層目以降がナイロンの含有率が２５％〜７５％で、中空繊維の含有率が７５％〜２５％で混綿されていると好適であることを、実施例２〜３により確認することができた。

以上の通り、本発明によると、湿紙側のバット層内に中空繊維を含む中層を配置するという比較的簡単な構成により、再湿防止効果に優れた抄紙用プレスフェルトを提供することができる。

本発明のプレスフェルトの実施形態の断面図。本発明のプレスフェルトの別の実施形態の断面図。本発明のプレスフェルトの効果を確認するための装置の概要図。本発明のプレスフェルトの効果を確認するための装置の概要図。製紙機械のプレス装置の概略説明図。従来のプレスフェルトの断面図。

符号の説明

１０：抄紙用プレスフェルト
２０：基体
３０：バット層
３２，３２ａ，３２ｂ：湿紙側層
３４，３４ａ，３４ｂ，３４ｃ：中層
３６：プレス側層
５２：中空繊維

Claims

基体と、湿紙側層及びプレス側層を具えたバット層により構成される抄紙用プレスフェルトにおいて、
前記湿紙側バット層に中空繊維のステープルファイバーを含む中層が配置されていることを特徴とする、
抄紙用プレスフェルト。
前記バット層が多層構造で、該バット層の前記湿紙側層から順に、１層目が前記中空繊維のステープルファイバーを含まないナイロンの層からなり、２層目以降がナイロンの含有率２５％〜７５％、前記中空繊維の含有率７５％〜２５％で混綿されたものである、請求項１の抄紙用プレスフェルト。