JP2000256985A - 紙ウェブの脱水装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 紙ウェブを脱水する装置と方法に関する。 【解決手段】 装置は連続した湿潤紙ウェブを出すこと
のできるヘッドボックスを含む。湿潤紙ウェブは、上側
面と下側面とを有する。可動な閉ループ成形布が湿潤紙
ウェブの下側面と接触し、紙ウェブをヘッドボックスか
ら離すように搬送する。可動な閉ループ搬送布は、湿潤
紙ウェブの上側面と接触し、成形布と共に協働して紙ウ
ェブをこれらの間にサンドイッチする。湿潤紙ウェブ、
成形布及び搬送布は第1の脱水機構を通過して水が取除
かれる。湿潤紙ウェブ、成形布及び搬送布はエアプレス
を通り、付加的な水が取除かれる。エアプレスは、紙ウ
ェブが搬送布に移される地点の上流に配置される。この
方法は、湿潤紙ウェブ、成形布および搬送布を、第1の
脱水機構を介し、次いで紙ウェブを搬送布に移す前にエ
アプレスを介し搬送する段階を含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、紙ウェブを脱水す
る装置および方法に関する。より詳細には、本発明は、
第1の脱水機構とエアプレスとの組み合わせを用いて紙
ウェブ、成形布及び搬送布を同時に脱水する装置と方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】バス及び顔用ティッシュのようなティッ
シュ製品には、意図する目的に適し、好まれる望ましい
特性を有する最終製品を作り出す際に考慮されなければ
ならない、多くの特徴がある。製品の改善された柔軟性
は、高級な製品を一般的な製品と区別しようとする主要
な目的の一つであった。一般的に、柔軟性の2つの主な
成分は、低密度と一致する“高嵩”と、“剛性がないこ
と”を含む。嵩が高くなり、剛性が減少すると、消費者
は製品を改善された柔軟性を有するものとして感じるよ
うになる。

【０００３】従来の製紙技術において、ヘッドボックス
から出る紙ウェブは、成形布によって一般的に支持さ
れ、搬送され、次いで、可動な水を引き寄せるフェルト
に搬送される。ウェブおよびフェルトが圧力ロールおよ
びヤンキードライヤーによって形成されたニップを通っ
て回るとき、フェルトは湿潤紙ウェブから水を受取るこ
とができる。このニップにおいて、湿潤紙ウェブに存在
する水の相当量が絞り取られてフェルトに送られる。こ
のプロセスに関連する欠点は、紙ウェブがニップにおい
て圧縮されて、その嵩をいくらか失うことである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】嵩を保持するために、
フェルトを搬送布と置き換えることができる。搬送布は
フェルトと同じ程度に紙ウェブから水を得ないので、紙
ウェブはそれほど圧縮されない。しかし、搬送布は濡ら
され、この工程の所定の位置で脱水されなければならな
い。湿潤紙ウェブ、成形布及び搬送布を同時に、そして
経済的に脱水できる装置と方法が発明された。

【０００５】

【課題を解決するための手段】簡潔に言えば、本発明
は、紙ウェブを脱水するための装置と方法に関する。装
置は、連続した湿潤紙ウェブを発することのできるヘッ
ドボックスを含む。湿潤ペーパウェブは上側面及び下側
面を有する。可動な閉じたループ成形布が湿潤紙ウェブ
の下側面に接触し、湿潤紙ウェブを搬送しヘッドボック
スから離す。可動な閉ループ搬送布が湿潤紙ウェブの上
側面と接触し、成形布と協働して、これらの間に湿潤紙
ウェブをサンドイッチする。湿潤ペーパウェブ、成形布
および搬送布が第1の脱水機構を通過し、水を取除く。
湿潤紙ウェブ、成形布および搬送布がエアプレスを通っ
て循環し、付加的な水を取除くようになっている。

【０００６】湿潤紙ウェブを脱水する方法では、ヘッド
ボックスから連続した湿潤紙ウェブを発する段階を含
む。紙ウェブは上側面と下側面とを有する。湿潤紙ウェ
ブの下側面は可動な閉じたループの成形布によって接触
し、湿潤ペーパウェブはヘッドボックスから離れるよう
に搬送される。湿潤紙ウェブの上側面を、成形布と協働
する可動な閉じたループ搬送布と接触させ、これらの間
に、湿潤紙ウェブをサンドイッチするようになってい
る。次いで、湿潤紙ウェブ、成形布、および搬送布は第
1の脱水機構を通過し、水をこれらから取除く。湿潤紙
ウェブ、成形布及び搬送布は、エアプレスを通り、付加
的な水を取除くようになっている。エアプレスは、紙ウ
ェブが搬送布に搬送される位置の上流側に配置されてい
る。

【０００７】湿潤紙ウェブを脱水する方法は、連続した
湿潤紙ウェブをヘッドボックスから発する段階を含む。
湿潤紙ウェブは上側面と下側面とを有する。湿潤紙ウェ
ブの下側面は可動な閉ループの成形布によって接触し、
湿潤ペーパウェブはヘッドボックスから離れるように搬
送される。湿潤紙ウェブの上側面を、成形布と協働する
可動な閉ループ搬送布と接触させ、これらの間に、湿潤
紙ウェブをサンドイッチするようになっている。次い
で、湿潤紙ウェブ、成形布、および搬送布は第1の脱水
機構を通過し、水をこれらから取除く。湿潤紙ウェブ、
成形布及び搬送布は、エアプレスを通り、付加的な水を
取除くようになっている。エアプレスは、紙ウェブが搬
送布に搬送される位置の上流側に配置されている。

【０００８】本発明の目的は紙ウェブを脱水するための
装置と方法を提供することである。本発明のより詳細な
目的は、第1の脱水機構と、エアプレスとを用いて、湿
潤紙ウェブ、成形布及び搬送布を順次脱水機構とエアプ
レスに順次通す、紙ウェブを脱水する装置と方法を提供
することである。

【０００９】本発明の別の目的は、紙ウェブ、成形布お
よび搬送布がすべて同時に脱水されるようになってい
る、紙ウェブを脱水する装置と方法に関する。本発明の
更なる目的は、紙ウェブ、成形布及び搬送布を同時に脱
水するのに効率的で経済的な手段を提供することであ
る。本発明の更なる目的は、エアプレスを利用し、搬送
布をフェルトに取り替える装置と方法を提供することで
ある本発明のさらなる目的は、既存の設備に最小の変更
を与えるだけで、実行できる紙ウェブと搬送布を共に脱
水する装置と方法を提供することである。本発明の別の
目的と利点は、以下の説明と図から本分野の当業者であ
れば容易に明白になるであろう。

【００１０】

【発明の実施の形態】図1を参照すると、本発明の装置
と方法を表す製紙概略10が図示されている。装置は、繊
維の稀釈スラリーを連続した湿潤紙ウェブ14の形態で成
形布16に給送、すなわち出すヘッドボックス12を含む。
湿潤紙ウェブ14はセルロース繊維と水から作られてお
り、ヘッドボックス12から出ると、繊維ポンドあたり約
100ポンドの水からなる比率を有する。紙ウェブ14は上
側面18と下側面20とを有する。成形ゾーン22はヘッドボ
ックス12のすぐ下流側に配置されており、湿潤紙ウェブ
14の水分量を減少させるように機能する。紙ウェブ14に
含有されている水は、繊維ポンドあたり水約15ポンド未
満に減少され、好ましくは、繊維ポンドあたり水約10ポ
ンドに減小する。図1において、成形ゾーンはサクショ
ンブレストロール24を含むものとして図示されている。

【００１１】成形布16は、可動であり、ブレストロール
24と同様に複数のガイドロール26の周りを動く閉ループ
として構成されており、これらの2つが図示されてい
る。製紙分野における当業者であれば、通常多くのガイ
ドロール26が成形布16のループに利用されることがわか
る。成形布16はヘッドボックス12近くに配置されてお
り、湿潤紙ウェブ14の下側面20に接触し、支持するよう
に設計されている。成形布16は、また湿潤紙ウェブ14を
ヘッドボックス12から搬送するように機能する。装置は
さらに搬送布28を含んでおり、湿潤紙ウェブ14の上側面
18と接触し、成形布16と協働して、湿潤紙ウェブ14をこ
れらの間にサンドイッチするようになっている。搬送布
28は可動であり、圧縮ロール30と、本明細書において6
個図示されている複数のガイドロール32と、の周りを動
く閉ループとして構成されている。本分野の当業者であ
ればわかるように、通常は、搬送布28のループにおいて
は6個以上のガイドロール32を利用する。搬送ロール28
は熱可塑性材料のような合成材料から構成できる。好ま
しい熱可塑性材料は耐水分解性ポリエステルである。向
上した布の寿命のために、ナイロンのような耐摩耗性材
料が布に組込まれている。特に限界の作動状態（例え
ば、高温）に直面すると、ポリフェニレン硫化物および
ポリエーテルケトンのような別の材料も利用できる。

【００１２】それぞれが異なった構造、織パターンおよ
びメッシュパターン、孔構造等を有する様々な種類の搬
送布が今日一般的に利用できる。本発明を実践するのに
適した搬送布を販売する1会社が、ニューヨーク州、ア
ルバニ、P.O.ボックス1970号に所在のアルバニ・インタ
ーナショナル・コーポレーションである。適切な成形布
16はアルバニ・インターナショナル94Mである。装置10
は第1の脱水機構34と第2の脱水機構36とを含む。第1の
脱水機構34は非圧縮式脱水手段であり、１か、2以上の
ストリームボックス、1か、2以上の真空ボックス、少な
くとも１つのストリームボックスと真空ボックスとの組
み合わせから構成できる。さらに、第1の脱水機構34は
エアナイフ、または加熱装置とできる。加熱装置は、従
来のドライヤ、赤外線ドライヤ、１か、2以上の通気ド
ライヤ、音波ドライヤ、マイクロ波オーブン、超加熱式
ストリーム装置、飽和脱水装置、臨界超過流体脱水装
置、変位脱水装置などを含む。２か、３つ以上の異なっ
た種類の装置の組み合わせ、例えば加熱装置と機械的装
置との組合せが、２か、３つ以上の加熱装置の組み合わ
せと同様に本発明により利用される。

【００１３】１か、２以上、好ましくは2つの真空ボッ
クス40に整列したストリームボックス38が良好に機能す
ることが分かった。図1において、2つの真空ボックス40
から垂直方向に構成され、側部方向にわずかにオフセッ
トした単一のストリームボックス38が図示されている。
ストリームボックス38と2つの真空ボックス40とが通路4
2を形成するように協働しており、湿潤紙ウェブ14、成
形布16および搬送布28が通路42を通る。第1の脱水機構3
4が、繊維ポンドあたり水約10から15ポンドを約2から約
5ポンドの範囲に減少するように設計されている。これ
は、約9から6％を約33から約16％の濃度の範囲に減少す
ることに相当する。濃度は、100ｘ（繊維ポンド）/（繊
維ポンド数＋水ポンド）として定義される。濃度の値
（パーセンテージ）が減少すると繊維ポンドあたりの水
ポンドの割合が大きくなることに留意しなければならな
い。

【００１４】第1の脱水機構34は、湿潤紙ウェブ16の水
の量を水約3から約4ポンド/繊維ポンドの範囲に減少さ
せる。これは、約25％から約20％の濃度に相当する。よ
り詳細には、 第1の脱水機構34は、湿潤紙ウェブ16の水
の量を水約3.5ポンド/繊維ポンドの割合に減少させる。
これは、約22％の濃度の値に相当する。第1の脱水機構3
4において、湿潤紙ウェブ14、成形布16および搬送布28
は同時に脱水されることに留意しなければならない。ス
チームボックス38の作用は、水の温度を上昇させること
によって、搬送布28に存在する水と、湿潤紙ウェブ16に
ある水をより簡単に取除くことになる。真空ボックス40
の吸引力と共にスチームボックス38の作用によって、湿
潤紙ウェブ16の水が成形布16に、およびこれを通って変
位されたり、引き出される。成形布16は搬送布28に比べ
ると微細な布であり、搬送布28よりは湿潤紙ウェブ14か
ら水を受取りやすい材料から構成されている。

【００１５】本発明の１つの独特な特徴は、湿潤紙ウェ
ブ16、成形布16及び搬送布28の3つの全ての層が、極め
て効率的で経済的な手段で同時に脱水されることであ
る。この同時脱水特徴は、第1の脱水機構34の上流側の
搬送布28を別個に脱水する必要性を排除する。しかし、
予備の脱水機構を使用しようとするならば、確かにこれ
を使用することができるが、本発明を実行する必要はな
い。第1の脱水機構34のすぐ下流側には、第2の脱水機構
36がある。第2の脱水機構36は非圧縮脱水手段、例えば
貫通して形成された通路46を有するエアプレス44であ
る。エアプレスの構造と機能は、1997年10月31日に出願
された米国特許出願番号第08/961,915号に教唆されてい
る。この特許出願の名称は“湿潤ウェブを脱水するため
のエアプレス”であり、本特許明細書の引例として組み
入れ、これの一部とする。またエアプレスについて教唆
している第2の米国特許出願が、1998年5月14日に出願さ
れた同第08/647,508号である。第2の特許出願の名称
は、“ソフトティッシュを製造するための方法と装置”
であり、本特許明細書の引例として組み入れ、これの一
部とする。

【００１６】エアプレス44は、一般的に1か、2以上の真
空、即ち吸引ボックスの形態の下側収集装置と組み合わ
された上側空気プレナムを備える。湿潤紙ウェブ14、成
形布16及び搬送布28が、エアプレナムと真空ボックスと
の間を通過するサンドイッチを形成する。加圧された空
気が、コンプレッサ又はブロワのような加圧流体源に作
動的に結合されたエアプレナム通気マニホルドに供給さ
れる。エアプレナムがプレナムカバーにフィットしてお
り、プレナムカバーは、使用時に真空ボックスに近接し
ており、成形布16に極めて近接しているか、接触してい
る底面を有する。プレナムカバーは、湿潤紙ウェブ14の
ほぼ全幅にわたっているが、好ましくは成形及び搬送布
16,28の幅よりわずかに小さい幅にわたり、機械方向に
対し垂直に延びるスロットで形成されており、エアプレ
ナムからの空気が2つの搬送布16,28、そして湿潤紙ウェ
ブ14を通ることができるようになっている。

【００１７】エアプレス44の真空ボックスが、真空源に
作動的に結合されており、支持構造に固定されて取付け
られている。真空ボックスは、成形布16が進行する上面
を有するカバーを含む。真空ボックスカバーは、プレナ
ムカバーに形成されたスロットの位置に対応する一対の
スロットで形成される。加圧流体がエアプレナムから引
き出され真空ボックスの中に入り、これを通ると、湿潤
紙ウェブ14を脱水する。

【００１８】エアプレナム内の流体圧は約5ポンド/平方
インチ（psi）（約0.35バール）か、それ以上に維持さ
れることが好ましく、好ましくは約5psiから約30psi
（約0.35バールから約2.07バール）の範囲であり、さら
に好ましくは約15psi（約1.03バール）である。エアプ
レナム内の流体圧は、監視され、所定のレベルに制御さ
れることが好ましい。空気の温度は華氏約70°から（約
21摂氏°）から約200°F（約93℃）であり、好ましく
は、約100°F（約３８℃）から約200°F（約93℃）であ
り、最も好ましくは約140°F（約60℃）から約200°F
（約93℃）である。空気を圧縮するのに使用される設備
によって、上昇した温度は圧縮熱によって発生するが、
所望であれば加熱できる。しかし、加熱空気は、通常温
度が300°Fを越えるヤンキードライヤ、または通気ドラ
イヤのような加熱ドライヤに組み合わされている上昇温
度にまで加熱する必要はない。かわりに、エアプレス44
は約70°F(約21℃)の室温空気を使用できるし、または
ほぼ室温に最初に冷却された空気を使用できる。

【００１９】プレナムカバーの底面は、緩やかな曲線状
であり、湿潤紙ウェブ14を容易に制御するようになって
いる。面は、真空ボックスに向かって曲線であり、湿潤
紙ウェブ14の真空ボックス側に配置された軸線まわりに
曲線となっている。底面の曲線によって、成形布16、湿
潤紙ウェブ14及び搬送布28の組み合わせの角度を変更で
き、外気の進入に対し真空ボックスをシールし、脱水工
程中に湿潤紙ウェブ14を支持する正味の下方力とな
る。、曲線の角度によって、時に要求される空気圧縮を
プロセスの状態に基いて、かけたり、かけなかったりす
ることができる。角度変更の必要性は圧力側と真空側と
の圧力差に依存し、約5度以上であることが好ましく、
詳細には約5から約30度であり、一般的には、約7.5度で
ある。エアプレス44の上面及び底面は、異なる曲率半径
を有することが好ましい。詳細には、底面の曲線半径は
上面の曲線半径よりも大きいことが好ましく、エアプレ
ス44の先端と末端において、エアプレナムと真空ボック
スとの間に接触ラインを形成するようになっている。成
形布16と搬送布28の位置、サンドイッチおよびローディ
ング、アンローディング機構に適切な注意を払うと、こ
れらの面の曲率半径は逆になることもある。

【００２０】エアプレス44の先端および末端縁には、搬
送布28と絶えず接触するか、極めて近接するように維持
される端部シールが設けられている。端部シールは、エ
アプレナムと真空ボックスとの間の機械方向への加圧流
体の逃げを最小にする。適切な端部シールが弾性プラス
チック化合物のような低摩擦材料から構成されていれば
よい。端部シールを形成する材料は、2つの布16,28に対
し摩耗することが好ましい。端部シールは布の引っかけ
を防ぐために曲線状の縁を有することが好ましい。

【００２１】エアプレス44には、該エアプレス44の側部
縁に沿って加圧流体の損失がないようにするために側部
シールが設けられていることが好ましい。側部シールは
エアプレナムの加圧流体に曝されると変形したり、わず
かに撓むようになっている半剛性材料を含む。側部シー
ルは、クランプバー及びファスナーまたは別の適当な手
段を用いて真空ボックスカバーに取付けるためのスロッ
トを形成できる。横断部において、各側部シールは、脚
部が真空ボックスカバーから突出した状態のL字形であ
る。エアプレナムからの加圧流体によって、脚部が外方
向に曲がり、プレナムカバーの側部シールスロットの外
側面とシール接触することになる。あるいは側部シール
の位置が逆になり、プレナムカバーに固定されて取付け
られ、真空ボックスカバーにより形成された接触面とシ
ール接触するようになる。このような別の設計におい
て、側部シールが、加圧流体によってシール接触面と係
合することが望まれる。

【００２２】本明細書においてシールとは、エアプレナ
ムと湿潤ウェブとの関係のことをいう。エアプレナム
は、ウェブと作動的に関連しておらず、非間接的に接触
し、エアプレナムが約30インチ水銀か、それ以上にわた
り所定の圧力差で作動されるとき、エアプレナムに給送
される少なくとも約85％か、それ以上の空気がウェブを
通って流れる。真空または吸引ボックスに対向して配置
されたスチームブロー管、ブローノズル等を単に配置し
た従来の脱水装置は、一体的にシールされておらず、同
一のエネルギー入力で作動されるとき、匹敵するほどの
脱水濃度を得ることができるか、または同一の脱水濃度
を得るために、相当に大きなエネルギー入力を必要とす
るか、のいずれかである。

【００２３】エアプレスは、大部分がウェブにわたり発
生した高圧力差と、この結果得られたウェブを通る空気
流れのためにかなり高い濃度にセルロースウェブを脱水
できる。特定の実施例において、例えばエアプレスは、
約3％か、それ以上、詳細には、約5から約20パーセント
のように約5パーセントか、それ以上、より詳細には、
約7パーセントか、それ以上最も詳細には、約7から約20
パーセントである。このようにエアプレスから出る際の
湿分ウェブの濃度は、少なくとも33％、好ましくは少な
くとも約37％、最も好ましくは少なくとも約40％であ
る。

【００２４】エアプレスによって得られる湿潤ウェブに
わたる圧力差は、約25から120水銀インチのように約25
水銀インチか、それ以上であり、詳細には、約35から約
60水銀インチのように約35水銀インチか、それ以上、さ
らに詳細には、約40インチから約50インチ水銀である。
このことは、一部エアプレスのエアプレナムによって達
成され、０から約60ポンド/平方インチ（psig）、詳細
には、０から約30psig、より詳細には、約5から約30sig
のように約5psigか、それ以上、より詳細には、約5から
約20psigである。エアプレスの収集装置は、０から約29
インチ水銀真空、詳細には、０から約25インチの水銀真
空、詳細には、0から約25インチ水銀真空、より詳細に
は、約15インチ水銀真空のように、約10から約20インチ
水銀真空で作動する真空ボックスとして機能することが
好ましい。収集装置はエアプレナムと一体シールを形成
することが好ましいが、必ずしも必要ではなく、空気お
よび液体に関する収集装置としてその機能を容易にする
ように真空を引き出す。エアプレナムと収集装置の圧力
レベルが監視され、所定のレベルに制御されることが好
ましい。

【００２５】重要なことは、エアプレスに使用される加
圧流体が周囲空気からシールされてウェブを通る実質的
な空気流れを作り出し、このためにエアプレスの脱水能
力は膨大なものになることである。エアプレスを通る加
圧流体の流れは、開放領域の平方インチあたり約5から
約500標準立方フィート/分（SCFM）であるのが適してお
り、詳細には、約10から約200SCFM/開放領域平方インチ
のような約10SCFM/開放領域平方インチか、それ以上、
より詳細には、約40から約120SCFM/開放領域平方インチ
のような約40SCFM/開放領域平方インチか、それ以上で
あることが適している。エアプレナムに供給される加圧
流体の約95パーセントか、それ以上が、湿潤ウェブを通
り真空ボックスに引き出されることが好ましい。本発明
に関し、標準立方フィート/分とは、60°F（16℃）で絶
対平方インチあたり14.7ポンドで測定したとこの、分あ
たりの立方フィート/分を意味する。

【００２６】本明細書に記載するエアプレス44の重要な
特徴は、プレナムに入る空気の実質的に全てがウェブ14
を通り流れることである。上述のシールは、エアプレス
44に流れる空気の少なくとも約85％が実質的にウェブ14
を通って流れる程度となるように、漏れを防ぐのに役立
つ。エアプレス44と従来の装置とを区別することにな
り、適切な機械速度を維持しながらプロセスが経済的に
作動できるようにするのが、この空気の漏れを防ぐこと
である。

【００２７】位置制御機構は、真空ボックスに極めて近
接し、搬送布28に接触するエアプレナムを維持する。位
置制御機構は、横材により接続され適当なファスナーに
よりエアプレナムに固定されて取付けられている一対の
レバーを含むことができる。エアプレナムに対向するレ
バーの端部がシャフトに回転可能に取付けられている。
位置制御機構は、固定構造支持部と１つの横木とを作動
的に接続するカウンタバランスシリンダを含む。カウン
タバランスシリンダは、延びたり、引き込まれるように
なっており、レバーがシャフトの周りを回転し、エアプ
レナムが真空ボックスに近づいたり、離れたりすること
になる。

【００２８】使用時において、制御システムによってカ
ウンタバランスシリンダが充分に延ばされて端部シール
が搬送布28と接触し、側部シールが側部シールスロット
内に配置されるようにする。エアプレス44が作動され
て、加圧流体がエアプレナムを満たし、半剛性側部シー
ルがプレナムカバーシール状態で係合するようにされ
る。加圧流体は、エアプレナムを搬送布28から離すよう
に動かす上方の力も作り出す。制御システムはカンタバ
ランスシリンダの作動を操作して、圧力監視システムに
よるエアプレナム内の流体圧の連続した測定に基いてこ
の上方の力をオフセットする。このため、端部シール
は、常に搬送布28に対し極めて近接するか、接触するよ
うになっている。制御システムは、カウンタバランスシ
リンダによってかけられる力を比例的に減少させたり、
上昇させることによって、不規則な圧力降下またはピー
クに対応する。エアプレス44内の空気の流量も監視され
る。このように、端部シールは、成形布16及び搬送布28
を掴まず、そうでなければ、布に過度の摩耗を与えるこ
とになる。

【００２９】上述したエアプレナムと真空ボックスが適
当なフレーム構造に取付けられる。フレーム構造は複数
の垂直方向に向いた支持バーによって分離された上側お
よび下側支持プレートを含む。エアプレナムは加圧流体
源によって作動的に接続された1か、2以上の適当な空気
導管を介し加圧流体の供給を受取るようになっている。
これに対応して、真空ボックスは、適当な真空ボックス
によって、低及び高真空源に作動的に結合されているこ
とが好ましい複数の真空チャンバを形成する。湿潤紙ウ
ェブ14から取除かれた水がエアスチームから分離されて
取除かれる。

【００３０】エアプレス44内の加圧空気流れが搬送布28
内の水を下方向きにして湿潤紙ウェブ14に入るようにす
ることに留意しなければならない。この水は湿潤紙ウェ
ブ14から引き出され、取除かれ、加圧空気と真空とが組
み合わされて成形布16に入る。搬送布28、紙ウェブ15及
び成形布16の脱水または乾燥が同時に行われる。先に記
載したように、約2から約5ポンド水/繊維ポンドの割合
で、湿潤紙ウェブ14が第2の脱水機構36に入る。これは
約33から約16％の濃度に相当する。第2の脱水機構36を
出る際に、湿潤紙ウェブ14が約1.5から約2ポンド水/繊
維ポンドの割合を有する。これは約40から約33％の濃度
に相当する。湿潤紙ウェブ14が約1.8ポンド水/繊維ポン
ドすなわち約36%の濃度を有することが好ましい。湿潤
紙ウェブ14は約1.7ポンド水/繊維ポンドすなわち約37%
の濃度を有することが最も好ましい。湿潤紙ウェブ14が
約1.5ポンド水/繊維ポンドすなわち約40%の濃度を有す
ることがさらに好ましい。

【００３１】上述したように、エアプレス44の一体シー
ルのために、圧力プレナムに給送されるほぼ全ての空気
がウェブ14に流れ、設備が許容可能なエネルギー消費量
で作動するときエアプレス44から出るウェブ14の濃度
が、約33から約40%の値を有することができる。企業的
な速度は通常約2,000から約10,000フィート/分(ft/分)
であり、好ましくは約3,000から約7,000ft/分、最も好
ましくは約3,5000ft/分以上である。

【００３２】この濃度を維持することがよく知られてい
るように製紙機械の企業的作動を可能にし、ウェブがヤ
ンキードライヤに移される時のウェブの濃度と、維持で
きる機械速度との間に強い関係がある。多くの製紙機械
は、クレーピングブレードにおいて要求される乾燥度に
ウェブ14を乾燥させる能力が機械の速度を決定するとい
う、“ドライヤに制限される”ものである。非加熱、非
圧縮脱水技術を用いた場合、エネルギ費用を制御しなが
ら、機械速度を維持することは困難である。本明細書の
ように、一体的にシールされたエアプレス44は、通常の
圧力ロールではなく非圧縮脱水を使用することに伴う達
成可能な坪量の減少に相殺される費用で作動しながら、
標準ウェットプレス機械（所定のヤンキードライヤシス
テムを使って）で達成できるのとほぼ同じ機械速度を可
能にする。

【００３３】第2の脱水機構（即ちエアプレス44）後
に、濃度を最大にすることを抑制してしまう主な原因
は、搬送布28により、支持されて戻される水である。搬
送布28はウェブ14をヤンキードライヤ52にまで支持し、
圧力ロールニップ50を通る。このために、搬送布28は繊
維、および湿潤または乾燥強度剤のような繊維に添加さ
れる化学物質で汚され始め、実質的に連続してクリーニ
ングされなければならない。搬送布28をクリーニングす
るために、フラデッドニップ、スカーフィングを含むシ
ャワーまたは高圧クリーニングシャワーが使用される。
本技術において公知のシャワー技術が搬送布28から繊維
及び化学物質を取除くのに有効であるが、搬送布28の間
隙相当量の水を運びながら搬送布28を出ることになる。
搬送布28に支持される水の量は布の種類によって相当に
変わるが、布面積の100グラム/平方メートル（gsm）を
軽く越える。水が取除かれなければ、搬送布28と湿潤ウ
ェブ14がピックアップシュー（またはロール）のとき
に、又はこれの前に接触すると、この水は湿潤ウェブ14
に毛管力によって戻されることになる。

【００３４】この問題を解決するために、搬送布脱水シ
ステムを設置できる（米国特許第5,230,776号、“ソフ
トクレープ紙ウェブを製造するための製糸機械”および
欧州特許出願番号第0,526,592号に記載されている“エ
アナイフのような布を介し空気を吹き込む手段”）。こ
れらの手段は、湿潤ウェブ14と接触する前に搬送布28か
らいくらかの水を取除くのに使用できる。一般的に、搬
送布28を脱水するための相当量のエネルギー消費にもか
かわらず、10gsmか、それ以上の水が搬送布28に残った
ままである。2つの上述の特許を受けたシステムのいず
れもが約3,000ft/分を越えて、約30%以上の濃度で作動
できるとは到底考えられない。

【００３５】しかし、搬送布28を第1の脱水手段34とエ
アプレス44を通して作動させることによって、第1脱水
手段34とエアプレス44が搬送布28と同様に湿潤ウェブ14
を同時に脱水できる。これは、エネルギーをセーブし、
またはドライヤで制限される場合には、機械の速度が上
昇することになる。この手段において搬送布脱水システ
ムを最小化したり、取除くことができ、搬送布28を脱水
するのに使用されるエネルギーが節約される。

【００３６】図1をもう一度参照すると、装置10は、第2
の脱水機構36の下流側に配置された搬送シュー48を含
む。搬送シュー48は成形布16から紙ウェブ14を分離する
ように機能する。これについて述べる別の手段は、搬送
シュー48が紙ウェブ14を搬送布28に搬送し、成形布16か
ら自由になっていることである。搬送シュー48は製紙の
分野において当業者に知られている。搬送シュー48を出
た後、紙ウェブ14と搬送布28は回転可能な圧力ロール30
のまわりに、ヤンキードライヤ52に対し圧力ロール30の
接触によって形成されたニップ50を介し案内されてい
る。紙ウェブ14は約2ポンド水/繊維ポンド未満を含んで
おり、紙ウェブ14が低密度で低坪量であるために、いか
なる脱水もニップ50において必要ではない。このこと
は、紙ウェブ１４が優れた柔軟性を呈するように十分な
嵩を有し、トイレティッシュ、顔用ティッシュ、等であ
るような好ましい製品として販売できることを意味す
る。紙ウェブ14は、ニップ50を出た後に、ヤンキードラ
イヤ52の外周のまわりを通り、熱エネルギを用いて従来
の手段で乾燥される。紙ウェブ14はニップ50を出た後に
ヤンキードライヤ52の外周周りを通過し、熱エネルギー
を用いて従来の手段で乾燥される。

【００３７】もう一度図1を参照すると、クリーニング
機構54が搬送布28の閉ループ内にあることがわかる。ク
リーニング機構54は動いている布28に隣接して配置さ
れ、これから汚れを取除くように機能する。水の高圧シ
ャワーが搬送布28に衝突するように向けられ、弛めら
れ、汚れを取除く。加圧水が搬送布28にスプレーされ、
これを通り、存在する可能性のある繊維またはセルロー
ス粒子を取除くようになっていることが好ましい。スプ
レーノズルの種類、ノズル先端、圧力レベル等と同様
に、スプレーパターンを振動させた状態で、高圧ニード
ルのシャワーを使用することが製紙の技術分野において
公知である。汚れを取除くために加圧水を使用した後、
エアナイフ、またはいくつかの種類の設備が、搬送布28
を部分的に脱水したり部分的に乾燥させるのに用いるこ
とができる。前述したように、これは必要ではないが、
使用する布の種類と、第1および第2の脱水機構34,36の
効率とに基いて使用できる。

【００３８】搬送布28の閉ループに存在する複数ガイド
ロール32は、搬送布28がクリーニング機構54を通過して
第1及び第2の脱水機構34、36それぞれを通るルーチンを
たすけるということに留意しなければならない。様々な
ガイドロール32の配置と位置とが搬送布28のループの長
さ、搬送布28のループと協働する設備の大きさ、全製紙
機械の速度とともに製紙の分野における当業者に知られ
ているような様々なものにより決定される。

【００３９】方法 図1を参照すると、湿潤紙ウェブ14を脱水する方法が、
製紙装置10を介し湿潤紙ウェブ14の進行に従って、簡単
に理解できる。線図の左側から始まり、連続した湿潤紙
ウェブ14がヘッドボックス12から出される。湿潤紙ウェ
ブ14は上側面18と下側面20とを有している。ヘッドボッ
クス12のすぐ下流には、湿潤紙ウェブ14から相当量の水
を取除くのに利用するサクションブレストロール24であ
る。この水の除去は、湿潤紙ウェブ14の下側面20が、可
動な閉ループ成形布16に接触するときに発生する。成形
布16は、湿潤紙ウェブをヘッドボックス12から湿潤紙ウ
ェブ14を離すように搬送するようにも機能する。ヘッド
ボックス12の出口の短い距離の間で、湿潤紙ウェブ14の
上側面18が可動な、閉ループ搬送布28によって接触され
る。搬送布28は、成形布16と協働し、湿潤紙ウェブをこ
れらの間にサンドイッチするようになっている。

【００４０】搬送布28、湿潤紙ウェブ14、および成形布
16から完全に構成される3層のサンドイッチは第1の脱水
機構34をまわる。第1の脱水機構34は、１か、2以上の真
空ボックス40に対し垂直方向に配置されたスチームボッ
クス38から構成できる。通路42がスチームボックス38と
真空ボックス40との間を通過し、3層のサンドイッチが
通るようになっている開口部を形成する。第1の脱水機
構34において、水が同時に取除かれ、搬送布28から引き
出され、湿潤紙ウェブ14の中を通る。同様に、湿潤紙ウ
ェブ14のなかの水が取除かれたり、成形布16のなかに引
き出され、成形布16から出る。加圧空気と吸引と共に重
力が水を下方に流し、3層から出るようにする。2つの布
16、18とともに湿潤紙ウェブ14が直ちに第2の脱水機構3
6を通る。第2の脱水機構36は湿潤紙ウェブ14と、2つの
布16,28からの付加的な水を取除いたり、引き出すよう
に機能するエアプレス44であることが好ましい。エアプ
レス44において、水は、再び同時に搬送布28から取除か
れたり、引き出され、湿潤紙ウェブ14のなかに入る。同
様に、湿潤紙ウェブ14内の水が取除かれたり、引き出さ
れ成形布16のなかに入り、成形布16から出る。

【００４１】エアプレス44から出た後に、紙ウェブ14
と、2つの布16,18が搬送シュー48を越えて向けられ、紙
ウェブ14が成形布16から分離されるようになっている。
次いで，紙ウェブ14と搬送布28は、搬送シュー48の下流
側に配置されている回転可能な圧力ロール30のまわりに
案内されている。次いで、紙ウェブ14と搬送布16が回転
可能なヤンキードライヤ52と圧力ロール30とにより形成
されたニップ50を通る。この点において、紙ウェブ14は
ヤンキードライヤ25上に搬送され、搬送布28がクリーン
機構54に回転されながら、熱的に乾燥される。許容可能
な圧縮が圧力ロール30とヤンキードライヤ50との間のニ
ップにおいて発生しないので、紙ウェブ14は嵩を減らす
ことはない。このように嵩が大きくなることによって、
搬送布のかわりにフェルトを用いて圧縮ロール30とヤン
キードライヤ50との間で圧縮される従来の工程を用いて
達成できる場合よりも大きな柔軟性を最終製品に与える
ことになる。

【００４２】本発明は、特定の実施例に関し記載してき
たが、多くの別の変更例、修正例が上述の記載を鑑み
て、当業者によって明白であることがわかるであろう。
このように、本発明は、請求の範囲の精神と範囲内にあ
る変更、修正の全てを包括するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の装置と製造工程の概略図である。

【符号の説明】

１２ ヘッドボックス １４ 湿潤紙ウェブ １６ 成形布 １８ 上側面 ２０ 下側面 ２４ サクションブレストロール ２６ ガイドロール ２８ 搬送布 ３０ 圧力ロール ３２ ガイドロール ３４ 第１の脱水機構 ３８ スチームボックス ４０ 真空ボックス ４２ 通路 ４４ エアプレス

フロントページの続き (72)発明者 スティーヴン ジャック ヒッキー イギリス ケント エムイー20 ６イーエ ヌ ディートン ホルトン シダー クロ ーズ ５ (72)発明者 フランク スティーヴン ヘイダ アメリカ合衆国 ウィスコンシン州 54915 アップルトン サウス リー ス トリート 1407 (72)発明者 フランク ジェラルド ドルーエック アメリカ合衆国 ウィスコンシン州 54904 オシュコシュ オールド オーク ロード 4730 (72)発明者 イアン アルフレッド パーリス イギリス ケント ディーエイ12 ４ユー ピー グレイヴゼンド オーリック ロー ド 12 (72)発明者 ロバート アーヴィング グスキー アメリカ合衆国 ウィスコンシン州 54915 アップルトン リヴァー ドライ ヴ 304 (72)発明者 ポール マイルズ バーデン イギリス カンブリア バーロウ イン ファーネス ハーティントン ストリート 29

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 紙ウェブを脱水するための装置であっ
   て、 a) 上側面と下側面とを有する連続した紙ウェブを出す
   ことのできるヘッドボックスと、 b) 前記紙ウェブの前記下側面と接触し、前記紙ウェブ
   を前記ヘッドボックスから離すように搬送する可動な、
   閉ループ成形布と、 c） 前記紙ウェブの前記上側面と接触し、前記成形布
   と協働して前記紙ウェブをこれらの間にサンドイッチす
   る可動な閉ループ搬送布と、 d） 前記紙ウェブと、前記成形布と、前記搬送布とか
   ら水を取除く第１の脱水手段と、 e) 前記紙ウェブと、前記成形布と、前記搬送布とから
   水を取除くことができ、前記紙ウェブが前記搬送布に搬
   送される場所の上流に配置されたエアプレスと、 から構成されている紙ウェブの脱水装置。
2. 【請求項２】 前記エアプレスに流れる空気の少なくと
   も約85%が前記ウェブを通って流れるように前記エアプ
   レスが一体的にシールされていることを特徴とする請求
   項1に記載の装置。
3. 【請求項３】 前記エアプレスを出る前記ウェブが少な
   くとも約33%の濃度を有することを特徴とする請求項1に
   記載の装置。
4. 【請求項４】 前記エアプレスを出る前記ウェブが少な
   くとも約37%の濃度を有することを特徴とする請求項3に
   記載の装置。
5. 【請求項５】 前記エアプレスを出る前記ウェブが少な
   くとも約40%の濃度を有することを特徴とする請求項4に
   記載の装置。
6. 【請求項６】 前記第1の脱水手段と前記エアプレス
   は、水を前記搬送布から前記紙ウェブに移し、前記紙ウ
   ェブから前記成形布に移し、前記成形布から出すことを
   特徴とする請求項1に記載の装置。
7. 【請求項７】 前記エアプレスに存在する前記ウェブの
   繊維ポンドに対する水ポンドの割合が約1.5:1から約2:1
   であることを特徴とする請求項1に記載の装置。
8. 【請求項８】 前記エアプレスに存在する前記ウェブの
   繊維ポンドに対する水ポンドの割合が約1.7:1であるこ
   とを特徴とする請求項7に記載の装置。
9. 【請求項９】 前記エアプレスに存在する前記ウェブの
   繊維ポンドに対する水ポンドの割合が約1.5:1であるこ
   とを特徴とする請求項8に記載の装置。
10. 【請求項１０】 紙ウェブを脱水するための装置であっ
    て、 a) 上側面と下側面とを有する連続した紙ウェブを出す
    ことのできるヘッドボックスと、 b) 前記紙ウェブの前記下側面と接触してこれを支持
    し、前記紙ウェブを前記ヘッドボックスから離すように
    搬送する、前記ヘッドボックスに隣接して配置された可
    動な閉ループ成形布と、 c） 前記紙ウェブの前記上側面と接触し、前記成形布
    と協働して前記紙ウェブをこれらの間にサンドイッチす
    る可動な閉ループポリエステル搬送布と、 d） 前記紙ウェブと、前記成形布と、前記搬送布とか
    ら水を取除く第１の脱水手段と、 e) 前記紙ウェブと、前記成形布と、前記搬送布とから
    水を取除くことができ、前記紙ウェブが前記搬送布に移
    される場所の上流に配置されており、流入する空気の少
    なくとも85%が前記ウェブに流れるように一体的にシー
    ルされるエアプレスと、 から構成されている紙ウェブの脱水装置。
11. 【請求項１１】 前記エアプレスが約70°Fから約200°
    Fの温度で流れる空気流れを有していることを特徴とす
    る請求項10に記載の装置。
12. 【請求項１２】 前記エアプレスが約100°Fから約200
    °Fの温度で流れる空気流れを有していることを特徴と
    する請求項11に記載の装置。
13. 【請求項１３】 前記エアプレスが約140°Fから約200
    °Fの温度で流れる空気流れを有していることを特徴と
    する請求項12に記載の装置。
14. 【請求項１４】 前記成形布と、前記搬送布および前記
    ウェブの全てが前記第1の脱水手段を通り、前記エアプ
    レスを通り、最小量のエネルギを使用しながら双方とも
    を同時に脱水するようになっていることを特徴とする請
    求項10に記載の装置。
15. 【請求項１５】 紙ウェブを脱水するための装置であっ
    て、 a) 上側面と下側面とを有する連続した紙ウェブを出す
    ことのできるヘッドボックスと、 b) 前記紙ウェブの前記下側面と接触し、前記紙ウェブ
    を前記ヘッドボックスから離すように搬送する可動な閉
    ループ成形布と、 c） 前記紙ウェブの前記上側面と接触し、前記成形布
    と協働して前記紙ウェブをこれらの間にサンドイッチす
    る可動な閉ループ搬送布と、 d） 前記紙ウェブと、前記成形布と、前記搬送布とが
    通る通路を形成するように協働し、前記紙ウェブと、成
    形布および搬送布とから水を引き出す少なくとも1つの
    真空ボックスおよびスチームボックスと、 e) 前記紙ウェブと、前記成形布と、前記搬送布とが通
    る内部に形成された通路を有する少なくとも1つの真空
    ボックスと前記スチームボックスの下流側に配置されて
    おり、前記紙ウェブと、成形布及び搬送布から付加的な
    水を引き出すようになっているエアプレスと、 f) 前記搬送布に前記紙ウェブを移す前記エアプレスの
    下流側に配置された搬送シューと、 g) 前記エアプレスの下流側に配置され、前記搬送布と
    紙ウェブが案内される回転可能な圧力ロールと、 h) 前記搬送布と前記紙ウェブが通るニップを形成する
    ように前記圧力ロールと協働する回転可能なヤンキード
    ライヤと、 から構成される紙ウェブの脱水装置。
16. 【請求項１６】 a) ヘッドボックスから上側面と下側
    面とを有する連続した紙ウェブを出して、 b) 前記紙ウェブの前記下側面を可動な閉ループ成形布
    と接触させて、前記紙ウェブを前記ヘッドボックスから
    離すように搬送し、 c) 前記成形布と協働する可動な閉ループ搬送布と前記
    紙ウェブの前記上側面と接触させてこれらの間に前記紙
    ウェブをサンドイッチし、 d） 前記紙ウェブと、成形布及び搬送布を第1の脱水手
    段を通過させて、水を取除き、 e) 前記紙ウェブが前記搬送布に搬送される場所の上流
    に配置されたエアプレスに前記紙ウェブ、成形布及び搬
    送布を通らせて付加的な水を取除く段階からなる紙ウェ
    ブを脱水する方法。
17. 【請求項１７】 前記水は前記紙ウェブ、成形布及び搬
    送布から前記第1の脱水手段において同時に取除かれる
    ことを特徴とする請求項16に記載の方法。
18. 【請求項１８】 前記水は前記紙ウェブ、成形布及び搬
    送布から前記エアプレスにおいて同時に取除かれること
    を特徴とする請求項16に記載の方法。
19. 【請求項１９】 a) ヘッドボックスから上側面と下側
    面とを有する連続した紙ウェブを出して、 b) 前記紙ウェブの前記下側面を可動な閉ループ成形布
    と接触させて、前記紙ウェブを前記ヘッドボックスから
    離すように搬送し、 c) 前記成形布と協働する可動な閉ループ搬送布と前記
    紙ウェブの前記上側面と接触させてこれらの間に前記紙
    ウェブをサンドイッチし、 d） 前記紙ウェブと、成形布及び搬送布に第1の脱水手
    段を通過させて、水を取除き、 e) 前記紙ウェブが前記搬送布に搬送される場所の上流
    に配置されたエアプレスに前記紙ウェブ、成形布及び搬
    送布を通らせて付加的な水を取除く段階からなり、前記
    エアプレスは、該エアプレスに流れる空気の少なくとも
    85%が前記ウェブを通って流れるように一体的にシール
    されるようになっていることを特徴とする紙ウェブを脱
    水する方法。
20. 【請求項２０】 a) ヘッドボックスから上側面と下側
    面とを有する連続した紙ウェブを出して、 b) 前記紙ウェブの前記下側面を可動な閉ループ成形布
    と接触させて、前記紙ウェブを前記ヘッドボックスから
    離すように搬送し、 c) 前記成形布と協働する可動な閉ループ搬送布と前記
    紙ウェブの前記上側面と接触させてこれらの間に前記紙
    ウェブをサンドイッチし、 d） 前記紙ウェブと、成形布及び搬送布を第1のスチー
    ムボックスと少なくとも1つの真空ボックスとの間に通
    らせ、 e) 前記紙ウェブと、成形布及及び搬送布にエアプレス
    を通過させ、前記紙ウェブと、成形布及及び搬送布か付
    加的水を引き出し、 f) 前記エアプレスの下流側に配置されたトランスファ
    ーを用いて、前記紙ウェブを前記搬送布に移すように
    し、 g) 前記搬送布と紙ウェブを、前記搬送シューの下流側
    に配置された回転可能な圧力ロールの周りに案内し、 h) 前記搬送布と前記紙ウェブに、回転可能なヤンキー
    ドライヤと前記圧力ロールとにより形成されたニップを
    通らせる、 段階からなる方法。