專利名稱：造紙用毛氈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及造紙用毛氈的結(jié)構(gòu)，特別是涉及對裝置于高速薄紙造紙機械的造紙用毛氈，具有紙的平滑性和使用開始后的迅速的造紙穩(wěn)定性、即容易磨合，且具有耐久性的優(yōu)選結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
造紙機中，用于濕紙的脫水的造紙用毛氈的結(jié)構(gòu)通常使用具有由沒有接縫的織布形成的基體和在該基體上以針刺法植入短纖維的棉氈纖維(batt fiber)而得到的棉氈層的結(jié)構(gòu)。也提出有上述毛氈的棉氈層采用多層的技術(shù)方案(專利文獻1、2、3、4)。
這些多層結(jié)構(gòu)的毛氈中，在與濕紙接觸的毛氈最上層使用纖度小的細纖維。這是由于為了提高濕紙的表面平滑性，而提高與濕紙接觸的最上層的平滑性。另外，位于毛氈最上層與基體之間的中間層不與濕紙接觸，所以為了保持長時間的毛氈的透水性，使用較大纖度的較粗的纖維。通過采用這樣的結(jié)構(gòu)，在一定的使用時間內(nèi)可以防止中間層被壓垮，而且具有使?jié)窦埖谋砻嫫交蕴岣叩男Ч?br> 專利文獻1日本專利特開昭50-43204專利文獻2日本專利特開平6-123094專利文獻3日本專利特開平7-150496專利文獻4英國專利公開2200867專利文獻5日本專利特開平8-506863專利文獻6日本專利特開平5-214694專利文獻7USP6175996發(fā)明的揭示然而，對于設(shè)置2種不同的棉氈層的這些技術(shù)方案，作為裝置于最近的高速薄紙造紙機械的造紙用毛氈，也并不令人滿意。其原因在于，最近的高速薄紙造紙機械與以往的薄紙造紙機械相比，造紙機械的速度進一步加快，雖然要求紙的平滑性和使用開始后的迅速的造紙穩(wěn)定性、即容易磨合，且耐久性良好，但從使用初期開始經(jīng)過較短的使用時間，中間層就會被壓垮。其結(jié)果，對于濕紙，可能會出現(xiàn)基體的織布圖案(經(jīng)紗和緯紗的起伏產(chǎn)生的凹凸)或被壓垮的中間層的坪量斑點被印刻到濕紙面上的現(xiàn)象。
本發(fā)明對于上述問題的解決進行了認真研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)了不會使?jié)窦埖谋砻嫫交缘拖拢词乖诟咚僭旒垯C械中介于基體與最上層之間的棉氈纖維也更不易被壓垮，可長時間使用的造紙用毛氈。
即，本發(fā)明為造紙用毛氈，其特征在于，在基體的濕紙側(cè)設(shè)置由作為最上層的第1層、與最上層相接的第2層、與第2層相接的第3層的至少3層結(jié)構(gòu)的短纖維構(gòu)成的棉氈纖維層，各棉氈纖維層所含的棉氈纖維的平均短纖維纖度中，第1層為0.5～6dtex，第2層為1.5～15dtex，比第1層粗，第3層為6～30dtex，比第2層粗。由此，位于中間的第2層、第3層的棉氈纖維即使在高速造紙機械中也不易被壓垮，具有耐扁平化特性，而且保持良好的濕紙的表面平滑性。
為了進一步提高本發(fā)明的效果，如上所述地使3層棉氈纖維層的短纖維纖度不同的同時，較好是在第2層和第3層所含的棉氈纖維中使用比第1層所含的棉氈纖維更高分子量的纖維。即，本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，棉氈纖維中使用聚酰胺纖維，它們的硫酸溶液(0.25g/50ml，JIS一級95％硫酸)的25℃時的絕對粘度中，第1層所含的棉氈纖維為60～70mPa·S，而第2層和第3層所含的棉氈纖維在80mPa·S以上。
此外，本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，其結(jié)構(gòu)中第2層和第3層所含的棉氈纖維相互交纏且刺入基體，而且第1層所含的棉氈纖維與第2層和第3層交纏且不刺入基體。
另外，第2層和第3層所含的棉氈纖維較好是具有三維的卷曲。
本發(fā)明的造紙用毛氈通過采用由基體和纖度分別不同的至少3層結(jié)構(gòu)的短纖維棉氈纖維層構(gòu)成的層疊結(jié)構(gòu)，中間的棉氈纖維即使在高速造紙機械中也不易被壓垮，保持長時間的毛氈穩(wěn)定性、即透水性和壓縮恢復(fù)性，可以使毛氈保持耐扁平化機能。
實施發(fā)明的最佳方式本發(fā)明的造紙用毛氈在基體的濕紙側(cè)設(shè)置由纖度分別不同的至少3層結(jié)構(gòu)的短纖維構(gòu)成的棉氈纖維層，各層根據(jù)其目的和作用不同而以纖度分別不同的短纖維構(gòu)成。
本發(fā)明的造紙用毛氈的層疊結(jié)構(gòu)如

圖1所示。圖1中，(1)為造紙用毛氈，由基體(2)和棉氈纖維層(3)、(4)、(5)構(gòu)成?；w(2)使用以由聚酰胺纖維或聚酯纖維構(gòu)成的紡織絲或長絲的單絲、拈絲或者多纖維絲制成的織布，特別好是聚酰胺的單絲或拈絲的織布。對于織布所用的絲的纖度，使用單絲為200～2000dtex、拈絲為400～5000dtex左右的絲材。造紙用毛氈中所用的基體(織布)的坪量在300～800g/m2左右的范圍內(nèi)進行適當選擇?；w通常1層就足夠，也可以采用2層以上的多層。
棉氈纖維層由位于最上層并與濕紙相接的第1層(3)、與最上層相接的第2層(4)和再與第2層相接的第3層(5)這至少3層構(gòu)成。
第1層(3)由于與濕紙直接接觸，所以為了保持濕紙的表面平滑性，使用短纖維纖度為0.5～6dtex、較好為1～3dtex的纖度小的細纖維。
第3層(5)設(shè)置在于基體的正上方，植入最不易被壓垮的粗棉氈纖維，使其不易被壓垮。因為構(gòu)成基體(織布)的絲材比棉氈纖維粗許多，所以基體的織布圖案容易被轉(zhuǎn)印到濕紙上，通過采用較粗的棉氈纖維，使其具有防止該情況發(fā)生的功能。因此，使用短纖維纖度為6～30dtex、較好為10～15dtex的粗纖維。
如上所述，與基體相接的第1層和與濕紙相接的第3層中根據(jù)各自的目的而設(shè)置由1～3dtex和10～15dtex的纖度具有明顯差異的短纖維構(gòu)成的棉氈纖維層，但如果將這兩層直接層疊，則因為細纖度的短纖維與粗纖度的短纖維缺乏交纏性，所以毛氈最上層的棉氈纖維容易發(fā)生脫毛。因此，本發(fā)明中，在第1層與第3層的中間設(shè)置由1.5～15dtex、較好為3～10dtex的較粗但屬于中等纖度的短纖維構(gòu)成的第2層(4)，使第1層與第2層、第2層與第3層的交纏性提高，提高整體的交纏性。
第1層～第3層的棉氈纖維的短纖維纖度分別在上述的范圍內(nèi)，短纖維纖度的相互關(guān)系必須為第1層的纖度最細，以下纖度按第2層、第3層的順序變粗。
本發(fā)明的造紙用毛氈的棉氈纖維層為以至少上述3種層為必要成分而層疊的結(jié)構(gòu)，但也可以根據(jù)需要設(shè)置其它的纖維層。
此外，造紙用毛氈除了基體和棉氈纖維層之外，還可以根據(jù)需要再設(shè)置其它的纖維層，例如在基布的背面設(shè)置纖維層。
此外，為了將設(shè)置于基體的濕紙側(cè)的棉氈纖維層作為整體，賦予壓縮性和恢復(fù)性，并使其在使用期間不易扁平化，而且在毛氈使用初期迅速地提高表面平滑性，使第1層所含的棉氈纖維與第2層和第3層所含的棉氈纖維的分子量不同，使第2層和第3層所含的棉氈纖維的分子量高于第1層所含的棉氈纖維的方法是有效的。為了提高迅速的造紙穩(wěn)定性、即容易磨合，以及在毛氈使用初期的表面平滑性，第1層所含的棉氈纖維較好是使用缺乏壓縮性和恢復(fù)性并容易扁平化的低分子棉氈纖維。另一方面，第2層和第3層所含的棉氈纖維較好是使用富于壓縮性和恢復(fù)性并不易扁平化的高分子棉氈纖維。通過這樣的結(jié)構(gòu)，作為整體可以獲得富于功能性和耐久性的毛氈。即，棉氈纖維使用聚酰胺纖維的情況下，它們的硫酸溶液(0.25g/50ml，JIS一級95％硫酸)的25℃時的絕對粘度中，較好是第1層所含的棉氈纖維為60～70mPa·S，而第2層和第3層所含的棉氈纖維在80mPa·S以上。
對于具有廣泛使用性的尼龍纖維，硫酸溶液粘度(0.259g/50ml，JIS一級95％硫酸)的25℃時的絕對粘度為60～70mPa·S，工業(yè)用纖維幾乎都為70～75mPa·S。但是，本發(fā)明中，第2層和第3層所含的棉氈纖維所采用的聚酰胺粘度與之相比更高(高分子量)，使第1層和第2、第3層所用的聚酰胺不僅在纖度上，在分子量上也不同，因而作為安裝于最近的高速薄紙造紙機械的造紙用毛氈用的素材，可以充分發(fā)揮功能。
作為造紙用毛氈的用途，已經(jīng)揭示有高粘度的聚酰胺纖維的使用(專利文獻5)，但該提案中只停留在提出對基體和棉氈纖維的各層使用同樣的高濃度聚酰胺纖維的技術(shù)方案，但是完全沒有考慮到在由多層構(gòu)成的棉氈纖維層的層間設(shè)置分子量的差異。
通過這樣將棉氈纖維層制成由纖度各自不同的短纖維構(gòu)成的3層結(jié)構(gòu)，使表面平滑性提高，并且使棉氈纖維層作為整體不易被壓垮，進一步通過特定第1～3層的棉氈纖維的相互交纏以及它們與基體的交纏狀態(tài)，本發(fā)明的效果更加顯著。即，本發(fā)明的更優(yōu)選的實施方式中，其結(jié)構(gòu)中第2層和第3層所含的棉氈纖維相互交纏且刺入基體，而且第1層所含的棉氈纖維與第2層和第3層交纏且不刺入基體。
如果采用上述的結(jié)構(gòu)，則因為第2層和第3層所含的棉氈纖維刺入基體，所以被賦予足夠的固定性，榨水工序中纖維不會脫毛而附著到濕紙上，而且因為第1層所含的棉氈纖維為不固定于基體的結(jié)構(gòu)，所以由此能有助于濕紙平滑性，并且維持基體的濕紙側(cè)3層結(jié)構(gòu)的壓縮性、恢復(fù)性以及厚度，因此基體的濕紙側(cè)棉氈纖維作為整體可以獲得耐扁平化機能。其原因在于，第1層所含的棉氈纖維為不固定于基體的毛氈結(jié)構(gòu)，所以毛氈整體不會變得致密，僅毛氈最上層形成高密度的致密棉氈層，因而表面平滑性良好，而且毛氈內(nèi)部的第2層和第3層所含的棉氈纖維刺入基體，富于壓縮性和恢復(fù)性，不易扁平化，因此可以保持透水性和壓縮恢復(fù)性，使毛氈具有耐扁平化機能。
本發(fā)明的由基體和3層棉氈纖維層層疊構(gòu)成的造紙機用毛氈可以通過在基體上依次重疊第3層、第2層、第1層并以針刺進行一體化來制造。制造上述的第2層和第3層的纖維刺入基體而第1層的纖維不刺入基體的結(jié)構(gòu)的毛氈的情況下，將第1層的棉氈纖維層重疊在第2層上并通過針刺進行一體化時，可以采用將針深度調(diào)淺至不刺入基體的程度的方法，或者使用如專利文獻7(USP6175996)所記載的具有曲面的針板對第1層進行針刺即可。
作為構(gòu)成上述第1～3棉氈纖維層的短纖維，可以使用聚酰胺纖維、聚酯纖維等合成纖維或羊毛等天然纖維，考慮到耐磨損性、耐藥品性和耐熱性，特別好為聚酰胺的短纖維。各棉氈纖維層的坪量會根據(jù)短纖維纖度而不同，但較好是第1層在50g/m2～200g/m2左右的范圍內(nèi)適當調(diào)整，第2層在100g/m2～200g/m2左右的范圍內(nèi)適當調(diào)整，第3層在100g/m2～200g/m2左右的范圍內(nèi)適當調(diào)整。
另外，通過使第2層和第3層所含的棉氈纖維具有三維的卷曲，本發(fā)明的效果進一步提升。一直以來所使用的具有鋸齒狀卷曲的棉氈纖維在棉氈纖維層中表現(xiàn)出平面上的伸縮，所以可以獲得高度的壓縮性、恢復(fù)性以及厚度的保持性，即耐扁平化機能。專利文獻6中提出了由基布和纖維網(wǎng)構(gòu)成而纖維網(wǎng)的整體或一部分三維地卷曲的造紙機用毛氈，通過將其用于本發(fā)明的3曾棉氈纖維結(jié)構(gòu)，基體的濕紙側(cè)3層結(jié)構(gòu)的壓縮性、恢復(fù)性以及厚度的保持效果顯著提高。
具有三維卷曲的棉氈纖維的制造有各種公知的方法，例如如下所述的方法(專利文獻6)。
(1)使用不同的兩種成分的復(fù)合纖維。由于膨脹率、收縮特性、吸水能力等物性的差異，引起三維的卷曲(Koch，P.A.Chemiefasern/Textilind.(1979)431～438頁)。
(2)空氣噴射或蒸汽噴射加工(H.Schellenberg3.Reutlinger Texturier-Kolloquium(1984年))。
(3)采用熔融紡絲時的非對稱冷卻的方法。由此，形成物性不同的聚合物的混合物，與兩種成分的纖維同樣地引起三維的卷曲。
實施例 (1)基體將2條360dtex的單絲向S方向進行下行拈絲后，將其3條一束向Z方向進行上行拈絲，將得到的拈絲在織機中作為經(jīng)紗和緯紗以筒狀的織法進行織布(坪量50g/m2)，將得到的織布通用于所有的實施例和比較例中。
(2)棉氈纖維層分別準備表1記載的纖維網(wǎng)。


(1)三維的卷曲的尼龍纖維采用蒸汽噴射變形加工法。鋸齒狀卷曲采用利用填塞箱的加工法。
(2)硫酸溶液粘度棉氈纖維制成0.25g/50ml的JIS一級95％硫酸的溶液，采用振動片粘度計測定25℃時的絕對粘度。
在上述基體上以第3層、第2層的順序承載棉氈纖維層，用市售的針刺用針以與基體(織布)貫通的針深度進行針刺，再承載第1層，將針深度調(diào)整為第1層的棉氈纖維止于棉氈纖維層第3層的程度而進行針刺，得到層疊了基體和3層棉氈纖維的毛氈。
構(gòu)成該毛氈的棉氈纖維層中，第2層和第3層的棉氈纖維相互交纏，且刺入基體。另一方面，第1層的棉氈纖維與第2層和第3層交纏，但實施例1和2的毛氈形成不刺入基體的結(jié)構(gòu)。此外，實施例3的毛氈中，第1層的棉氈纖維貫通至基體。從濕紙的平滑性、壓縮性及恢復(fù)性的角度來看，實施例1～2的結(jié)構(gòu)更好。
棉氈纖維的相互交纏及與基體的交纏狀態(tài)通過下式的測試確認。將毛氈浸漬于0.05重量％的酸性染料水溶液中，使其加熱沸騰后，進行水洗和干燥，然后用光學(xué)顯微鏡觀察毛氈截面。第1層的棉氈纖維的硫酸溶液粘度比其它的棉氈纖維低(低分子量)，為細粘度，所以被強烈染色。因此，纖維層的相互交纏、貫通狀態(tài)可以容易地進行觀察。
除了實施例1的3層棉氈層中不使用第2層之外，以與實施例1相同的層結(jié)構(gòu)制造由基體和2層棉氈層構(gòu)成的毛氈，其中直接層疊第1層和第3層(表2)，第1層和第3層都針刺至織布。
不使用第2層，如表2所示，分別制造由基體和6尼龍及66尼龍的2層構(gòu)成的毛氈以及由基體和2層66尼龍構(gòu)成的毛氈。


以下述的方法，對上述的實施例1～3和比較例1～3中制成的造紙用毛氈的表面平滑性、壓縮恢復(fù)性能和耐扁平化機能進行評價。
(1)表面平滑性測試按照JIS B061-1982(“表面粗糙度”)，以造紙用毛氈的表面粗糙度(Rz)進行評價。該數(shù)值越低，則表示表面粗糙度的凹凸越小，平滑性越高。
(2)壓縮恢復(fù)性能、耐扁平化機能測試將毛氈通過圖2所示的實驗裝置，以傳感器測量初期未加壓時、以加壓輥進行壓縮時及除去壓力后各階段的毛氈厚度，通過下式計算壓縮率和恢復(fù)率，以此對毛氈的壓縮恢復(fù)性能和其持續(xù)性能(耐扁平化機能)進行評價。
壓縮率(％)＝(壓縮時的毛氈厚度/初期未加壓時的毛氈厚度)×100恢復(fù)率(％)＝(該除去壓力后的毛氈厚度/壓縮時的毛氈厚度)×100如圖2所示，實驗裝置具有一對加壓輥PR、PR，對毛氈施加一定的張力而進行支承的多個導(dǎo)輥GR，測量以加壓輥進行加壓時的毛氈厚度的傳感器(未圖示)，以及測量剛除去該壓力后的毛氈厚度的第2傳感器(未圖示)。實驗裝置的驅(qū)動條件為加壓壓力100kg/cm、毛氈驅(qū)動速度1000m/分鐘。對基于毛氈驅(qū)動50小時后的壓縮恢復(fù)性能和毛氈驅(qū)動120小時后的毛氈厚度的耐扁平化機能進行評價。
耐扁平化機能的評價中，以相對的評分對實施例和比較例的毛氈驅(qū)動120小時后的毛氈厚度進行評價。在這里，比較例1的數(shù)值設(shè)為評分3，以此為基準，與該基準評分3相比，在其以上即良好，在其以下為不良，數(shù)值越高，則給予越好的評分。基于上述評價方法的結(jié)果示于表3。


由表2、3的結(jié)果可知，層疊了3層棉氈纖維的實施例1～3的毛氈與比較例1～3的毛氈相比，表面平滑性測試的結(jié)果良好，而且第2層、第3層的棉氈纖維不易被壓垮，壓縮恢復(fù)性能、耐扁平化機能良好。
產(chǎn)業(yè)上利用的可能性本發(fā)明的造紙用毛氈由基體和至少3層的短纖維棉氈纖維層構(gòu)成，為了保持濕紙的表面平滑性，與濕紙直接接觸的第1層使用短纖維纖度小的纖維，與基體相接而被要求最不易被壓垮的第3層中植入短纖維纖度大的粗纖維，而且在第1層與第3層之間介以短纖維纖度中等的棉氈纖維層。此外，較好是第2層和第3層所含的棉氈纖維使用分子量比第1層所含的棉氈纖維高的纖維。此外，優(yōu)選的實施方式中，采用第2層和第3層所含的棉氈纖維相互交纏且刺入基體，而且第1層所含的棉氈纖維與第2層和第3層交纏且不刺入基體的結(jié)構(gòu)，并在第2層和第3層的棉氈纖維層中使用三維卷曲的纖維。通過采用這樣的層疊結(jié)構(gòu)，即使在高速造紙機械中，毛氈整體也不易被壓垮，可以長時間使用，而且毛氈使用初期的表面平滑性良好，所以可以獲得表面平滑的濕紙。因此，本發(fā)明可以提供適合于造紙機械、特別是高速薄紙造紙機械的優(yōu)良的造紙用毛氈。
附圖的簡單說明圖1表示本發(fā)明的造紙用毛氈的層疊結(jié)構(gòu)。
圖2為壓縮恢復(fù)性能、耐扁平化機能的測定裝置。
符號的說明1造紙用毛氈2基體3第1層4第2層5第3層PR 加壓輥GR 導(dǎo)輥
權(quán)利要求
1.造紙用毛氈，其特征在于，在基體的濕紙側(cè)設(shè)置由作為最上層的第1層、與最上層相接的第2層、與第2層相接的第3層的至少3層結(jié)構(gòu)的短纖維構(gòu)成的棉氈纖維層，各棉氈纖維層所含的棉氈纖維的平均短纖維纖度中，第1層為0.5～6dtex，第2層為1.5～15dtex，比第1層粗，第3層為6～30dtex，比第2層粗。
2.如權(quán)利要求1所述的造紙用毛氈，其特征在于，各棉氈纖維層所含的棉氈纖維的平均短纖維纖度中，第1層為1～3dtex，第2層為3～10dtex，第3層為10～15dtex。
3.如權(quán)利要求1或2所述的造紙用毛氈，其特征在于，棉氈纖維為聚酰胺纖維，它們的硫酸溶液粘度(0.25g/50ml，JIS一級95％硫酸)的25℃時的絕對粘度中，第1層所含的棉氈纖維為60～70mPa·S，而第2層和第3層所含的棉氈纖維在80mPa·S以上。
4.如權(quán)利要求1或2所述的造紙用毛氈，其特征在于，第2層和第3層所含的棉氈纖維相互交纏且刺入基體，而且第1層所含的棉氈纖維與第2層和第3層交纏且不刺入基體。
5.如權(quán)利要求1～4中任一項所述的造紙用毛氈，其特征在于，第2層和第3層所含的棉氈纖維具有三維的卷曲。
全文摘要
本發(fā)明提供即使進行造紙機械的高速運轉(zhuǎn)也不易被壓垮，開始使用后具有迅速的造紙穩(wěn)定性，富于耐久性，而且表面平滑性良好的造紙用毛氈。所述造紙用毛氈中，在基體的濕紙側(cè)設(shè)置由作為最上層的第1層、與最上層相接的第2層、與第2層相接的第3層的至少3層結(jié)構(gòu)的短纖維構(gòu)成的棉氈纖維層，各棉氈纖維層所含的棉氈纖維的平均短纖維纖度中，第1層為0.5～6dtex、較好是1～3dtex，第2層為1.5～15dtex、較好是3～10dtex，比第1層粗，第3層為6～30dtex、較好是10～15dtex，比第2層粗。當棉氈纖維為聚酰胺纖維時，它們的硫酸溶液粘度(0.25g/50ml，JIS一級95％硫酸)的25℃時的絕對粘度中，較好是第1層所含的棉氈纖維為60～70mPa·S，而第2層和第3層所含的棉氈纖維在80mPa·S以上。此外，其狀態(tài)較好是第2層和第3層的棉氈纖維相互交纏且刺入基體，而第1層的棉氈纖維與第2層和第3層交纏且不刺入基體。
文檔編號D21F7/08GK1973084SQ200580020
公開日2007年5月30日 申請日期2005年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月25日
發(fā)明者伊藤嘉章 申請人:市川株式會社