JP2007182644A - 抄紙用プレスフェルト - Google Patents
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Abstract
【解決手段】抄紙用プレスフェルト10は、基体30と、湿紙側層20及びプレス側層23を具えたバット層により構成される。湿紙側層20は、湿紙接触側バット層21と基体側バット層22からなり、基体側バット層22は、絶対粘度が80mPa・s以上である高分子量ナイロンからなる芯成分と、該芯成分よりも低融点のナイロンからなる鞘成分とから構成される芯鞘複合繊維41を含み、湿紙接触側バット層21は、芯鞘複合繊維41を含まないナイロン繊維42の層からなる。
芯鞘複合繊維41の鞘成分が溶融して基体側バット層22が緻密になり、プレス側層23の水分が湿紙側に移動しにくくなるため、再湿現象が抑制される。また、芯鞘複合繊維41の芯成分を高粘度にすることにより、フェルトの耐脱毛・摩耗性及び耐圧縮疲労性が向上する。
【選択図】図1
Description
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。
このような機能を具えたフェルトとして、例えば、2成分材料よりなる芯鞘構造を有する繊維を含むプレスフェルトが特許文献2に開示されている。
このプレスフェルトでは、バット層の繊維として、低融点の鞘材料と高融点の芯材料からなる2成分材料が用いられ、プレスフェルトの加熱硬化処理により低融点の鞘材料が軟化してバット層内にマトリックスが形成されることにより、プレスフェルトの脱排水性能を向上させ、しかも、圧縮抵抗力を増強させることができるとされている。
さらに、最近の高速抄紙機械に対応するため、搾水性と平滑性に優れた織布が使用されたプレスフェルトが使われている。この織布は整経糸(フェルトのCMD方向糸)と打ち込み糸(同じくMD方向糸)とが、共にモノフィラメント単糸で織成されている(特許文献3を参照)。
また、特許文献2のプレスフェルトのように2成分材料をバット層に用いる場合、フェルト製造時の熱プレスの影響により、芯材料の機械的強度の低下や化学的劣化が起こり、その結果、プレスフェルトの使用中に繊維が切断されたり、脱毛・摩耗が進み、早期に交換を必要とすることが多かった。
また特許文献3のプレスフェルトでは、従来の撚糸を使用したフェルトに比べてニードルパンチングによるバット繊維と織布との固着性が悪くなるため、フェルトの脱毛・摩耗性が著しく悪いことが知られている。
従って、再湿現象を抑制すると同時に、耐圧縮疲労性、平滑性、耐脱毛・摩耗性等の機能をバランス良く具備したプレスフェルトが望まれる。
ここで、絶対粘度が80mPa・s以上とは、ナイロンを0.5g/95%硫酸100mlで溶解し、25℃の温度で測定した絶対粘度であって、振動式粘度計で測定することができる。
前記基体側バット層における前記芯鞘複合繊維の含有率は、10%〜60%であることが好ましい。
また、前記基体側バット層を多層構造にし、前記基体側バット層のプレス側から湿紙側に向かって、前記芯鞘複合繊維の含有量を段階的に増加させてもよい。
そして、前記基体は、整経糸(フェルトのCMD方向糸)と打ち込み糸(同じくMD方向糸)とが、共にモノフィラメント単糸で織成されている織布であることが好ましい。
また、前記芯鞘複合繊維の芯成分を高粘度にすること、すなわち高分子量ナイロンを使用することで、フェルトの耐脱毛・摩耗性及び耐圧縮疲労性が向上し、その結果、フェルトの寿命(ライフ)が延びてフェルト交換回数が減る、脱毛・摩耗による抜け毛が湿紙に付着することが少なくなり製紙品質が改善する、湿紙接触面の平滑性が維持される等の効果を奏する。
さらに、基体側バット層を芯鞘複合繊維で構成し、湿紙接触側バット層を芯鞘複合繊維を含まないナイロンの層で構成したことにより、平滑性、耐脱毛・摩耗性、耐圧縮疲労性がバランスよく具備される。
さらに、モノフィラメント単糸で織成された織布を基体に使用することにより、織布の通水性が改善されるため、搾水性と脱毛・摩耗性に優れたフェルトを構成できる。
図1は本発明によるプレスフェルト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、「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に示すように、プレスフェルト10は、基体30と、湿紙側バット層20とプレス側バット層23とを具え、湿紙側バット層20は、湿紙接触側バット層21と、この湿紙接触側バット層21の内側に配された基体側バット層22とからなる。
湿紙接触側バット層21、基体側バット層22、プレス側バット層23は、ステープルファイバーから構成され、基体側バット層22及びプレス側バット層23は、ニードルパンチングによりそれぞれ基体30の湿紙側及びプレス側に絡合一体化され、湿紙接触側バット層21は、基体側バット層22に絡合一体化されている。
ここで、温度25℃での絶対粘度が80mPa・s以上とは、ナイロンを0.5g/95%硫酸100mlで溶解し、25℃の温度で測定した絶対粘度であり、これは振動式粘度計で測定することができる。
なお、図1では、便宜上、芯鞘複合繊維41が誇張して示されている。
以下、便宜上、基体側バット層22を「芯鞘複合繊維層」という。
芯成分に好ましく用いられるナイロンとしては、高分子量ナイロン6、高分子量ナイロン66、高分子量ナイロン46、高分子量ナイロン610、高分子量ナイロン612等であることが好ましい。詳しくはεカプロラクタムの重合(ナイロン6)や、ヘキサメチレンジアミン・アジピン酸塩の重縮合(ナイロン66)、1,4−ジアミノブタン・アジピン酸塩の重縮合(ナイロン46)、ヘキサメチレンジアミン・セバシン酸塩の重縮合(ナイロン610)、ヘキサメチレンジアミン・ドデカン二酸塩の重縮合(ナイロン612)等、ナイロン塩の重縮合により得られたナイロンが好ましく、しかもDSC(示差走査熱分析計)による融点が200℃以上である脂肪族ナイロンを挙げることができる。これらの高分子ナイロンの0.5g/95%硫酸100mlでの絶対粘度は、80mPa・s以上であることが好ましい。なお、これらの高分子量ナイロンは公知の重合方法、或いは一旦重合したナイロンフレークを、酸素を含まない120〜200℃の不活性ガス雰囲気内に置いて、固相重合する方法(例えば、特表2002−529604号)により製造されたものが用いられる。
プレスフェルトの製造工程の熱プレスの際に鞘成分が溶融することにより、芯鞘複合繊維41の繊維収縮が起こり、それに伴って芯鞘複合繊維層22と湿紙接触側バット層21が緻密になり、フェルト表面の平滑性が向上する。
芯鞘複合繊維層22と湿紙接触側バット層21が緻密になると、プレスフェルト10がニップ加圧下を脱してゆく際に、プレス側バット層23にある水分が、緻密層がバリアとなって移動しにくくなり、再湿現象が効果的に抑制される。
芯鞘複合繊維41の含有率が10%未満の場合、フェルト表面の平滑性が悪くなり、再湿現象を抑制する効果が十分に得られない。
一方、芯鞘複合繊維41の含有率が60%を超えた場合は、フェルトの平滑性・耐摩耗性に優れ、再湿現象を効果的に抑制することができる反面、圧縮疲労しやすく、偏平化しやすい傾向になる。
図2は、芯鞘複合繊維層22を、第1層22a、第2層22bの2層構造とした場合の実施形態を示したものであり、第1層22aは、第2層22bよりも芯鞘複合繊維41の含有量が多くなっている。
このような構造とすることにより芯鞘複合繊維層22と湿紙接触側バット層21との緻密性が一層向上する構造となる。つまり、芯鞘複合繊維22が単層の場合と比べて、平滑性と脱毛・摩耗性を一層向上させることができると共に、緻密層が2層に構成されるため、再湿性が一層改善される。
逆に、芯鞘複合繊維層22のプレス側から湿紙側に向かって、芯鞘複合繊維41の含有量を段階的に減少させた場合には、上記の構造とは逆の構造となるから、芯鞘複合繊維22が単層の場合と比べて、平滑性と脱毛・摩耗性、および再湿性が悪化する。
なお、図2では芯鞘複合繊維層22を2層にしたが、3層以上で構成してもよい。
なお、本発明はこれに限定されず、MD方向糸材とCMD方向糸材を織成せずに重ねた構成、フィルム、編物、細い帯状体をスパイラルに巻回して幅広の帯状体を得た構成等、種々の構成を適宜採用することができる。また、基体30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等の合成繊維が用いられる。
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、5〜20デシテックス(dtex)程度のものを用いるとよい。
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の湿紙側バット層20には10〜15デシテックス(dtex)程度、プレス側バット層層23には10〜20デシテックス(dtex)程度の繊度のものを用いるとよい。
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の湿紙側バット層32には5〜15デシテックス(dtex)程度、プレス側バット層23には5〜20デシテックス(dtex)程度の繊度のものを用いるとよい。
精錬されたナイロン6(カプロラクタム:融点220℃)と共重合ナイロン6/12(カプロラクタム/ラウロラクタム:融点140℃)を準備し、各々を脱揮口付きの押出機に個別に投入した後、押出機中で揮発物を除去し、溶融した芯材のナイロン6及び鞘材の共重合ナイロン6/12を、溶融状態にて定量ギアポンプにより定量して、各芯鞘複合紡糸ノズルに供給した。芯鞘複合紡糸ノズルを経て紡糸された芯鞘複合繊維をチムニーで冷却しつつオイリングして一旦自然延伸比で巻取り、その後延伸し捲縮加工後に定長でカットし、芯鞘複合繊維のステープルファイバーを製造した。
なお、芯鞘複合繊維の製造には「東洋精密工業製のMODEL−EMF」紡糸装置を使用することができる。この装置では、押出機とネルソン式多段延伸機及び巻取機が使用できる。
なお、本実施例の絶対粘度85mPa・sと絶対粘度70mPa・sの数値を、汎用的な測定手段(ウベローデ粘度法)での相対粘度(ηrイーターアール)で表すとηr=4.5及び3.0となる。因みに絶対粘度80mPa・sはηr=4.0に相当する。
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:織布A[240dtexのナイロンモノフィラメントを2本撚り(下撚り)し、該下撚り糸を2本束ねて撚った(上撚り)撚糸を、MD方向糸材とCMD方向糸材にして織成した、(3/1,1/3)の二重組織] :坪量300g/m2
:織布B[1100dtexのナイロンモノフィラメント単糸を、MD方向糸材とCMD方向糸材にして織成した、(3/1,1/3)の二重組織] :坪量300g/m2
・バット層:湿紙接触側バット層には(17dtexのナイロン6繊維、及び17dtexの複合繊維A又はBのステープルファイバー)で総坪量120g/m2
:芯鞘複合繊維層(第1層)には(17dtexのナイロン6繊維、及び17dtexの複合繊維A又はBのステープルファイバー)で総坪量120g/m2
:芯鞘複合繊維層(第2層)には(17dtexのナイロン6繊維、及び17dtexの複合繊維Aのステープルファイバー)で総坪量120g/m2:プレス側バット層には(17dtexのナイロン6繊維のステープルファイバー)で総坪量100g/m2
・針打ち密度:700回/cm2
・熱プレス:針打ち後のフェルトを、1対の熱カレンダーロール(ロール温度160℃、プレス圧50kg/cm)に、2m/minの速度で5回繰返して通過させ、0.5g/cm3以上の密度を持つフェルトを得た。
実施例1〜7及び比較例1〜7のフェルトの構成を表1及び表2に示す。
図3及び図4に示される装置により再湿現象の評価を行った。
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4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。
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。
150kg/cm2で10Hzパルス荷重を繰返し20万回与え、圧縮疲労試 験を行なった。圧縮疲労性を(試験後の密度/仕上がり密度)比で表し、1.40未満を「優」、1.40以上1.49以下のものを「良」、1.50を超えたもの「不良」とした。
JIS1023−1992に基づくテーパー研磨試験機により、抄紙用フェルトから脱落した繊維量を測ることにより、耐脱毛・摩耗性の評価を行なった。回転するターンテーブル上に円盤状の試験片を載置し、さらに試験片上に抵抗の大きい回転ロールを当接させて、繊維の脱落量(脱毛・摩耗量)を測った。(荷重:1kg、ホイール:CS−17、回転数:5000回、単位:mg)
脱毛・摩耗量が50mg未満のものを「優」、50mg以上99mg以下のものを「良」、100mgを超えたものを「不良」とした。
テーパー脱毛・摩耗試験前の、仕上がりフェルトの十点平均粗さRz(μm)(JIS−B0601)を測定し、フェルト表面の平滑性の評価を行なった。
表面粗さ30μm未満のものを「優」、30μm以上70μm以下のものを「良」、71μmを超えたものを「不良」とした。
各試験の測定結果及び評価を表3に示す。
また、芯鞘複合繊維層の芯鞘複合繊維の含有量が10%未満である比較例3、5及び芯鞘繊維を含まない比較例4では、耐圧縮疲労性の機能は果たしているが、再湿現象が抑制されないことが分かる。
また、芯鞘複合繊維層のプレス側から湿紙側に向かって、芯鞘複合繊維の含有量を段階的に減少させた比較例6は、耐圧縮疲労性・耐脱毛・摩耗性・平滑性すべての機能を果たしているが、再湿現象が抑制されない。これは芯鞘複合繊維を多く含む芯鞘複合繊維層(第2層)と湿紙接触側バット層との距離が離れてしまうため、芯鞘複合繊維層と湿紙接触側バット層との緻密性が悪くなるので、プレスフェルトがニップ加圧下を脱してゆく際に、芯鞘複合繊維層(第1層)にある水分が、湿紙接触側バット層を素通りして湿紙を再湿するからであると考えられる。
また、芯鞘複合繊維の芯成分に中分子量ナイロンを用いた比較例7は、高分子量ナイロンを用いた実施例と比較して、耐圧縮疲労性が悪くなることが分かる。 さらに、実施例8は、基体Bにモノフィラメント単糸で織成された織布を使用しているので、基体Aのモノフィラメント撚糸で織成された織布を使用した実施例1よりもプレス出口での水分(1及び2)が何れも低く、搾水性が優れることが確認された。
20:湿紙側層
21:湿紙接触側バット層
22:基体側バット層(芯鞘複合繊維層)
22a,22b:基体側バット層(芯鞘複合繊維層)
23:プレス側層
30:基体
31:整経糸
32:打ち込み糸
41:芯鞘複合繊維
42:ナイロン繊維
Claims (4)
- 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、
前記湿紙側層が湿紙接触側バット層と基体側バット層からなり、
前記基体側バット層が、絶対粘度が80mPa・s以上である高分子量ナイロンからなる芯成分と、該芯成分よりも低融点のナイロンからなる鞘成分とから構成される芯鞘複合繊維を含み、
前記湿紙接触側バット層が、前記芯鞘複合繊維を含まないナイロンの層からなることを特徴とする、
抄紙用プレスフェルト。 - 前記基体側バット層における前記芯鞘複合繊維の含有率が10%〜60%である、請求項1の抄紙用プレスフェルト。
- 前記基体側バット層を多層構造とし、前記基体側バット層のプレス側から湿紙側に向かって、前記芯鞘複合繊維の含有量を段階的に増加させた、請求項1又は2の抄紙用プレスフェルト。
- 前記基体が、モノフィラメント単糸の整経糸と打ち込み糸とから織成された織布である、請求項1〜3のいずれかの抄紙用プレスフェルト。
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