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JP4480006B2 - シュープレス用の抄紙搬送フェルトおよび該抄紙搬送フェルトを備えたシュープレス型抄紙機のプレス装置 - Google Patents

シュープレス用の抄紙搬送フェルトおよび該抄紙搬送フェルトを備えたシュープレス型抄紙機のプレス装置 Download PDF

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Description

本発明は、シュープレス用の抄紙搬送フェルト(以下、『シュープレス用の抄紙搬送フェルト』または単に『抄紙搬送フェルト』と記述する。)および該抄紙搬送フェルトを備えたシュープレス型抄紙機のプレス装置に関する。
シュープレス型抄紙機のプレスパートにはプレス装置が設けられている。当該プレス装置は、湿紙の搬送方向に沿って直列に並設された複数のプレス機構を具備する。各プレス機構は、一対の無端ベルト状の抄紙搬送フェルトと、当該抄紙搬送フェルトそれぞれの一部を間に挟むように上下に対向配置されるロールおよびシュー(即ち、シュープレス)と、を有しており、略同一速度で同一方向に走行する抄紙搬送フェルトにより搬送されてくる湿紙を該抄紙搬送フェルトと共にロールとシューとで加圧することにより、該湿紙から水分を搾り出し(即ち、搾水し)ながら抄紙搬送フェルトにその水分を吸収させる。
上記のシュープレスを備えたプレス機構によれば、より一般的なロールプレスを備えたプレス機構(即ち、ロールとシューの組み合わせではなく、一対のロールを用いるもの)と比べて、ロールとシューとにより形成される加圧部(即ち、ニップ)のプレスゾーンを広く取れ、それにより加圧時間を長くできるので、より搾水性に優れる。
しかし、ロールとシューとの間の加圧部の中央から出口にかけての部分では、湿紙と抄紙搬送フェルトに掛けられた圧力が急激に解放されるため、この部分において抄紙搬送フェルトおよび湿紙の体積が急激に膨張する。その結果、抄紙搬送フェルトおよび湿紙に負圧が生じ、更には、湿紙が細繊維からなるために毛細管現象も加わって、抄紙搬送フェルトに吸収されていた水分が再び湿紙へ移行する所謂再湿現象(re-wetting)が生じる。このように、ロールとシューとの間の加圧部の中央から出口にかけての部分が、シュープレス型抄紙機のプレス装置の搾水性能を低下させる大きな要因となっている。
搾水性能を向上させるために、バット層内に親水性不織布を配置して再湿現象の発生を抑制するようにした抄紙用プレスフェルトが知られている(例えば、特許文献1参照)。その親水性不織布の例としては、樹脂を溶融させ且つ紡糸してなる繊維を積層することにより構成された、例えば、連続したフィラメントを積層してなるスパンボンド不織布、熱風で溶融ポリマーを延伸して微細繊維化しシート状にした不織布、等が挙げられる。
親水性不織布は、バット繊維よりも密度が高く透水性が低いため、抄紙用プレスフェルトにおいて親水性不織布よりもロール側(またはシュー側)に配置されるバット層内の水分は、親水性不織布を透過して湿紙側のバット層ならびに湿紙へ移動し難い。従って、この親水性不織布により、ロール側(またはシュー側)のバット層のバット繊維内の水分の湿紙への戻りが抑制される。また、親水性不織布の繊度は、バット層の繊度よりも低いので、親水性不織布よりも湿紙側に配置されるバット層内の水分は、毛細管現象により親水性不織布に移行し易く、これにより再湿現象が防止される。
特開2004−143627号公報
シュープレス型抄紙機のプレス装置では、ロールプレスを用いたものと比べ、加圧部(即ち、ニップ)の所で抄紙搬送フェルトに非常に大きな圧力をかけて搾水するため、抄紙搬送フェルトに汚れ(具体的には湿紙に含まれる添加剤や糊等の成分)が付着し易い。よって、シュープレス型抄紙機のプレス装置では、抄紙搬送フェルトの寿命(即ち、抄紙搬送フェルトの使用可能期間)が短いので、こまめに抄紙搬送フェルトを新品に交換するメンテナンスを要求される。
その上、シュープレス型抄紙機のプレス装置では、加圧部(即ち、ニップ)の所での非常に大きな圧力や摩擦によって、抄紙搬送フェルトの湿紙に直接接触するバット層の表面の繊維の抜け落ちや切れ落ち(即ち、所謂脱毛)が著しく生じる。当該抜け落ちた繊維や切れ落ちた繊維の多くは、水シャワーおよびサクションボックス等からなる清掃手段によりプレス装置外へ排出されるが、多少それらの一部が湿紙の表面に付着する場合がある。当該抜け落ちた繊維や切れ落ちた繊維は湿紙の繊維よりも太くて硬いため、そのような繊維が表面に付着しつつも製造された紙(即ち、製紙)は、印刷適性に劣る場合がある(より具体的には、印刷した際に色抜け等が生じる場合がある)。このように、抄紙搬送フェルトの湿紙に直接接触するバット層表面の繊維の脱毛は、印刷物等の紙製品の品質を悪くする。一方、バット層の表面は、繊維の脱毛により表面が粗くなるため、湿紙の表面平滑度を著しく低くする要因となっている。
シュープレス用の抄紙搬送フェルトに要求される主な機能としては湿紙の搬送機能および搾水機能だけでなく、上述から明らかなように湿紙表面の平滑化機能も要求される。特許文献1に開示されている抄紙用プレスフェルトは、主に搾水性能の向上に重点を置いたものであり、高品質の紙の製造に求められる湿紙表面の平滑度の向上には何ら貢献しない。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、汚れが落ち易く且つ湿紙表面の平滑化機能に優れたシュープレス用の抄紙搬送フェルトおよび該抄紙搬送フェルトを備えたシュープレス型抄紙機のプレス装置を提供することにある。
前述した目的を達成するため、本発明に係るシュープレス用の抄紙搬送フェルトおよび該抄紙搬送フェルトを備えたシュープレス型抄紙機のプレス装置は、下記(1)〜(9)を特徴としている。
(1)シュープレス型抄紙機のプレスパートに設けられたプレス装置に配置され、当該プレス装置におけるロールおよびシューを有するシュープレスと共に一つのプレス機構を形成し、湿紙を挟持しながら前記ロールおよび前記シューにより加圧され、それにより前記湿紙から搾り出された水分を吸収する一対のシュープレス用の抄紙搬送フェルトのうち少なくとも一方の抄紙搬送フェルトであって、
基層と、
前記基層の湿紙側の表面に形成された第1バット層と、
前記基層のロール側またはシュー側の表面に形成された第2バット層と、
分割繊維を含み且つ、前記湿紙と直接接触するように前記第1バット層の湿紙側の表面に形成された湿紙接触繊維層と、
を備え、
分割前の繊度が3.3デシテックス以下の分割する複合繊維を用いることにより、カーディング工程またはニードリング工程で前記分割繊維が分割されず、前記ロールおよび前記シューにより加圧されることにより分割されること。
(2)上記(1)の構成のシュープレス用の抄紙搬送フェルトの前記湿紙接触繊維層が、前記分割繊維15重量%〜100重量%、残部非分割繊維からなること。
(3)上記(1)または(2)の構成のシュープレス用の抄紙搬送フェルトが、前記基層と前記湿紙接触繊維層との間に配置された親水性不織布層を更に備えること。
(4)上記(1)〜(3)のいずれかの構成のシュープレス用の抄紙搬送フェルトにおける前記分割繊維各々の分割前の繊度が、1.9デシテックスであること。
(5)上記(1)〜(4)のいずれかの構成のシュープレス用の抄紙搬送フェルトを備えたシュープレス型抄紙機のプレス装置であること
(6)上記(1)または(2)の構成のシュープレス用の抄紙搬送フェルトを有する前記プレス機構を複数備えたシュープレス型抄紙機のプレス装置であって、当該複数のプレス機構が、それらの前記抄紙搬送フェルトにより搬送される湿紙の搬送方向に沿って直列に並設されていること
(7)上記(1)または(2)の構成のシュープレス用の抄紙搬送フェルトを有する前記プレス機構を複数備えたシュープレス型抄紙機のプレス装置であって、当該複数のプレス機構が、それらの前記抄紙搬送フェルトにより搬送される湿紙の搬送方向に沿って直列に並設され、前記複数のプレス機構のうち前記搬送方向の下流側に配置されたプレス機構に、上記(3)の構成のシュープレス用の抄紙搬送フェルトが配置されること
(8)上記(6)または(7)の構成のシュープレス型抄紙機のプレス装置における前記分割繊維各々の分割前の繊度が、1.9デシテックスであること
(9)上記(5)〜(8)のいずれかの構成のシュープレス型抄紙機のプレス装置がクローズドドロータイプのプレス装置であること
上記(1)の構成のシュープレス用の抄紙搬送フェルトによれば、シュープレス(即ち、ロールおよびシュー)により加圧されることで分割されて更に細繊維となる分割繊維を含む湿紙接触繊維層が、湿紙と直接接触するように抄紙搬送フェルトの第1バット層の湿紙側の表面に形成されているので、分割することにより繊度の極めて低い細繊維となる分割繊維を含む湿紙接触繊維層を形成すれば、湿紙の表面平滑度を向上させることができる。その上、抄紙搬送フェルトに一時的に付着した汚れ(具体的には湿紙に含まれる添加剤や糊等の成分)は、分割繊維の分割により形成された細繊維の所謂脱毛現象により、当該細繊維と共に抄紙搬送フェルトから脱落して多少それらの一部が湿紙に移行するので、抄紙搬送フェルトに汚れが残存し難く、この汚れの移行の際、湿紙接触繊維層から抜け落ちたり切れ落ちた細繊維(即ち、分割繊維の分割により形成された細繊維)が湿紙の表面に多少付着しても当該細繊維は極めて細いので湿紙の品質を低下させることはなく、その上、湿紙に移行する汚れは、元々湿紙に成分として含まれるものであるので、湿紙の品質に何ら影響を与えることもない。よって、当該シュープレス用の抄紙搬送フェルトを用いたシュープレス型抄紙機により製造された紙はその表面が極めて滑らかなものとなり、その上、抄紙搬送フェルトの寿命(即ち、抄紙搬送フェルトの使用可能期間)が長いため、抄紙搬送フェルトを新品に交換するメンテナンスの頻度を少なくすることができる。従って、分割繊維は湿紙と直接接触する湿紙接触繊維層の少なくとも表面に含まれることが望ましい。
尚、本発明に係るシュープレス用の抄紙搬送フェルトの湿紙接触繊維層の分割繊維の分割は、シュープレス型抄紙機のプレス装置の試運転(即ち、所謂ならし運転)時に行なわれることが望ましいことは言うまでもない。ところで、本発明に係るシュープレス用の抄紙搬送フェルトに用いられる分割繊維は、上記(1)のようにシュープレスにより加圧されることで分割される繊維であることが好ましく、抄紙搬送フェルト製造工程であるカーディング工程やニードリング工程では分割せずに比較的太い状態を維持する。例えば、仮にカーディングの際に細繊維に分割されてしまう分割繊維をカーディングすると繊維塊(即ち、繊維の塊)ができ易い。当該繊維塊は、ニードリング工程でフェルトに植設されてしまい、抄紙搬送フェルトの表面に凹凸を形成するので、湿紙の表面平滑度が低下する。従って、シュープレスにより加圧されることで分割されて更に細繊維となる分割繊維を含む湿紙接触繊維層を用いることで、そのような不具合を克服できる。
上記(2)の構成のシュープレス用の抄紙搬送フェルトによれば、湿紙接触繊維層が、分割繊維15重量%〜100重量%、残部非分割繊維からなるので、湿紙接触繊維層を分割繊維からなるものにしたり、或いは分割繊維と非分割繊維との混紡比率を適宜変更することによって、シュープレス用の抄紙搬送フェルトの特性を変えることができる。ここで、混紡の重量比率は、「分割繊維の重量/(分割繊維の重量+非分割繊維の重量)×100」で定義される。尚、非分割繊維とは、カーディング工程やニードリング工程においても、またシュープレス(即ち、ロールおよびシュー)による加圧によっても、分割されない通常の短繊維である。
シュープレス用の抄紙搬送フェルトに求められる特性である表面平滑性と搾水性とは反比例の関係にあり、湿紙表面の平滑化性能を向上させるためにシュープレス用の抄紙搬送フェルトの密度を高めると搾水性が悪くなる傾向がある。一方、搬送される湿紙の搬送方向上流から下流に向かって配置された複数のプレス機構には、それぞれ微妙に異なる機能が要求され、上流側に配置されたプレス機構の抄紙搬送フェルトには搾水性が重視され、そして下流側に配置されたプレス機構の抄紙搬送フェルトには湿紙表面の平滑化性能が求められる。従って、非分割繊維と分割繊維との混紡比率を適宜変更することにより、それぞれのプレス機構に最適な特性(表面平滑性、搾水性、等)を抄紙搬送フェルトに持たせることができる。
上記(3)の構成のシュープレス用の抄紙搬送フェルトによれば、基層と湿紙接触繊維層との間に親水性不織布層が配置されているので、一旦湿紙から抄紙搬送フェルトに吸い取られた水分の湿紙への再移行(即ち、所謂再湿現象)が親水性不織布層により阻止される。
上記(1)の構成のシュープレス用の抄紙搬送フェルトによれば、分割繊維各々の分割前の繊度が3.3デシテックス以下であるので、仮に分割繊維の分割前の繊度が3.3デシテックスであったとしても、分割繊維の分割により形成された細繊維の繊度は3.3デシテックスよりも小さくなる。このように、分割することにより湿紙の繊維の繊度に限り無く近い繊度の細繊維となる分割繊維を含む湿紙接触繊維層を形成すれば、表面平滑性に非常に優れた高品質の紙を製造することができる。
また、上記(4)の構成のシュープレス用の抄紙搬送フェルトによれば、分割繊維各々の分割前の繊度が1.9デシテックスであるので、更に好ましい。尚、非分割繊維については、例えば1.9デシテックス(即ち、分割繊維の分割前の繊度と同じ値)〜6デシテックスの繊度を有するものが望ましい。
上記(5)の構成のシュープレス型抄紙機のプレス装置によれば、上記(1)〜(4)のいずれかのシュープレス用の抄紙搬送フェルトを備えるので上述したように優れた作用および効果を奏する。
上記(6)の構成のシュープレス型抄紙機のプレス装置のように、上記(1)または(2)の構成のシュープレス用の抄紙搬送フェルトを有するプレス機構を複数備えたシュープレス型抄紙機のプレス装置であって、当該複数のプレス機構が、それらの抄紙搬送フェルトにより搬送される湿紙の搬送方向に沿って直列に並設されていれば、特に湿紙から効率良く搾水する上で好適である。即ち、上記(6)の構成のシュープレス型抄紙機のプレス装置によれば、水分を多く含む湿紙から多量の水を効果的に搾り出すことができ、これにより高速での抄紙操業が可能となる。
その上、上記(7)の構成のシュープレス型抄紙機のプレス装置のように、複数のプレス機構のうち湿紙の搬送方向の下流側に配置されたプレス機構に上記(3)の抄紙搬送フェルトを配置すれば、上記(1)および(2)の抄紙搬送フェルトと比べて透水性能についてはやや低下する場合も考えられるが、上記(3)の抄紙搬送フェルトは湿紙表面の平滑化機能だけでなく高い再湿防止機能を有するので、特に再湿現象を防止する上で好適且つ湿紙表面を平滑化する上で好適である。
上記(7)の構成のシュープレス型抄紙機のプレス装置によれば、分割繊維各々の分割前の繊度が3.3デシテックス以下であるので、仮に分割繊維の分割前の繊度が3.3デシテックスであったとしても、分割繊維の分割により形成された細繊維の繊度は3.3デシテックスよりも小さくなる。このように、分割することにより湿紙の繊維の繊度に限り無く近い繊度の細繊維となる分割繊維を含む湿紙接触繊維層を形成すれば、表面平滑性に非常に優れた高品質の紙を製造することができる。
また、上記(8)の構成のシュープレス型抄紙機のプレス装置によれば、分割繊維各々の分割前の繊度が1.9デシテックスであるので、更に好ましい。
上記(9)の構成のシュープレス型抄紙機のプレス装置によれば、クローズドドロータイプのプレス装置とすることにより、湿紙が一対のシュープレス用の抄紙搬送フェルトにより挟持された状態で搬送される。これにより、強度が弱く且つ切れ易い湿紙に力を掛けることなく、極めて高速で湿紙を搬送することができる。従って、効率の良い抄紙が可能となる。
本発明によれば、汚れが落ち易く且つ湿紙表面の平滑化機能に優れたシュープレス用の抄紙搬送フェルトおよび該抄紙搬送フェルトを備えたシュープレス型抄紙機のプレス装置を提供できる。
以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための最良の形態を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。
以下、本発明に係る好適な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図1は本発明に係るシュープレス用の抄紙搬送フェルトの第1実施形態(シュープレス用の抄紙搬送フェルト100)の縦断面図、図2は本発明に係るシュープレス用の抄紙搬送フェルトの第2実施形態(シュープレス用の抄紙搬送フェルト200)の縦断面図、図3は図1および図2に示されるシュープレス用の抄紙搬送フェルトの湿紙接触繊維層を形成する分割繊維の拡大断面図、そして図4は本発明に係るシュープレス型抄紙機のプレス装置の一実施形態の概略構成を示す平面図である。
(第1実施形態)
図1に示されるように、シュープレス用の抄紙搬送フェルト100は、基層11と、バット層13(第1バット層13Aおよび第2バット層13B)と、湿紙接触繊維層15と、を備える。より詳細には、基層11の湿紙側の表面に第1バット層13Aが形成され、基層11のロール側またはシュー側の表面に第2バット層13Bが形成され、そして湿紙と直接接触するように第1バット層13Aの湿紙側の表面には湿紙接触繊維層15が形成されている。これら基層11、バット層13(第1バット層13Aおよび第2バット層13B)および湿紙接触繊維層15は、ニードリングにより絡合一体化されている。
基層11は、抄紙搬送フェルト100に強度を付与するためのものであり、例えば、耐摩耗性、耐疲労性、伸張特性および防汚性、等に優れたナイロン6、ナイロン66、等の合成繊維、羊毛等の天然繊維、等を素材とした織布および糸材を織らずに重ね合わせたもの、或いはフィルム状にしたもの、等を適宜用いることができる。本実施形態では、基層11として、織成されたものを採用している。基層11の坪量は550g/m、基層11の厚みは1.5mm、そして基層11を形成する繊維の密度は0.367g/cmである。
バット層13(第1バット層13Aおよび第2バット層13B)は、6デシテックス(dtex)以上の繊度(一般的には、17デシテックス程度)のステープルファイバ17により形成された非分割繊維層である。バット層13の坪量は500g/mであり、より詳細には、第1バット層13Aの坪量は400g/m、そして第2バット層13Bの坪量は100g/mである。第1バット層13Aの厚みは0.9mm、そして第1バット層13Aを形成するステープルファイバ17の密度は0.444g/cmである。第2バット層13Bの厚みは0.4mm、そして第2バット層13Bを形成するステープルファイバ17の密度は0.250g/cmである。バット層13を形成する素材は、基層11と同様の素材が適宜用いられる。尚、第2バット層13Bは、抄紙搬送フェルト100に要求される特性に応じて省略してもよい。
湿紙接触繊維層15は分割繊維15Aからなる(換言すれば、分割繊維15Aが湿紙接触繊維層15の100重量%を占める)。湿紙接触繊維層15を形成する分割繊維15Aは各々、図3に示されるように、シュープレス型抄紙機のプレス装置のプレス作用によって複数の細繊維(後述される花弁部19および茎部21)に分割する構造を持つ複合繊維であり、繊度が3.3デシテックス以下のものが好ましく、本実施形態では繊度が1.9デシテックス、そして長さが51mmの断面円形の繊維が用いられる。分割繊維15Aは、例えば、6つの断面扇形の花弁部19と当該花弁部19のうち隣り合うものの側面同士を結合させる断面略アスタリスク形状の茎部21といった7つの部分から構成され、これらの部分が断面円形に統合され、分割可能に形成されている。分割繊維15Aの素材については、例えばナイロン6(即ち、N6)で形成され、そして茎部21が例えばポリブチレンテレフタレート(即ち、PBT)で形成される。このような分割繊維15Aの具体例としては、商品名「PA31」:東レ株式会社製等が挙げられる。尚、分割繊維15Aの繊度を3.3デシテックス以下としたのは、主に湿紙接触繊維層15の形成を容易にするためであり、具体的には、抄紙搬送フェルト100自体の製造工程であるカーディング工程およびニードリング工程で分割繊維15Aが分割されずに、抄紙搬送フェルト100がシュープレス型抄紙機のプレス装置に装着された際にシュープレス(ロールおよびシュー)のプレス作用により効果的に分割されるようにするためである。湿紙接触繊維層15の坪量は250g/m、湿紙接触繊維層15の厚みは0.5mm、そして湿紙接触繊維層15を形成する分割繊維15Aの密度は0.500g/cmである。分割繊維15Aの分割については後で詳述する。尚、湿紙接触繊維層15は、分割繊維(15A)15重量%〜100重量%、残部非分割繊維からなるものであってもよい。非分割繊維とは、カーディング工程やニードリング工程においても、またシュープレス(即ち、ロールおよびシュー)による加圧によっても、分割されない通常の短繊維である。また、非分割繊維としては、例えば1.9デシテックス(即ち、分割繊維の分割前の繊度と同じ値)〜6デシテックスの繊度を有するステープルファイバが望ましい。
抄紙搬送フェルト100の製造方法を簡単に説明する。先ず、織成された基層11の両面にニードリング等によりバット層13が一体化されたものを準備する。そして、第1バット層13Aの表面にカーディング後の分割繊維15Aのウェブシートを載置した後、湿紙接触繊維層15が形成されるように分割繊維15Aのウェブシート、バット層13および基層11を貫いてニードリングして絡合一体化する。ニードリングに用いられる針は、例えば、太さ36番手、バーブ数2稜6バーブ、バーブの深さ略0.1mm、そして針先端部の太さ直径略0.04mmのものであり、この針を用いて、針深さを7〜16mm、そしてニードリング本数650本/cmでニードリングした。
カーディング工程の際、分割繊維15Aは、その繊度1.9デシテックスを維持できるので、例えば細繊維(花弁部19および茎部21)に分割した状態でカーディングした場合に生じる繊維塊の発生を防止できる。また、ニードリング工程においても、直径略0.015mm(繊度1.9デシテックスからの算出値である。)の分割繊維15Aに対して、針先端部の太さ(直径略0.04mm)およびバーブの深さ(略0.1mm)は共に十分に大きいため(換言すれば、分割繊維15Aが非常に細いため)、ニードリング工程における針刺し時に分割繊維15Aが針先から逃げるように移動し、針が分割繊維15Aに刺さることは殆どない。また、バーブに接触する分割繊維15Aは、分割繊維15Aの太さに対して十分大きなバーブ内に入り込み、バーブによって分割することも殆どない。従って、湿紙接触繊維層15(即ち、分割繊維15A)は、ニードリングによっても分割されず、その大部分が太い状態(1.9デシテックス)のままで、平滑な表面を有する湿紙接触繊維層15が得られる。
このようにして製造された抄紙搬送フェルト100の坪量は1300g/m、抄紙搬送フェルト100の厚みは3.3mm、そして抄紙搬送フェルト100を形成する繊維全体の密度は0.394g/cmである。尚、抄紙搬送フェルト100において、湿紙接触繊維層15を除く他の複数層の繊維全体の密度は0.375g/cm(坪量は1050g/mである。)である。この抄紙搬送フェルト100の通気度は、14.4cc/cm/sec(この値は、JIS L 1096に基づきフラジール形法により圧力125Paを抄紙搬送フェルト100の試験片にかけて測定された値の平均値である。)である。
湿紙接触繊維層15は、シュープレス型抄紙機のプレス装置に装着して走行させたとき、ロールおよびシュー(シュープレス)のプレス作用による加圧で細繊維(花弁部19および茎部21)に分割され、よって細繊維で覆われた平滑な表面の湿紙接触繊維層15を有する抄紙搬送フェルト100が形成される。尚、湿紙接触繊維層15を形成する分割繊維15Aの分割は、シュープレス型抄紙機のプレス装置の試運転(即ち、所謂ならし運転)時に抄紙搬送フェルト100にシャワー(即ち、清掃手段)で水を吹き付けて当該抄紙搬送フェルト100に染み込んだ水をサクションボックス(即ち、清掃手段)で吸いとりながらロールおよびシュー(シュープレス)で加圧することにより予め行なっておき、実際の抄紙の前に分割繊維15Aの分割を完了しておくことが好ましい。
尚、抄紙する紙の種類に合わせて最適な特性を有する抄紙搬送フェルト100とするため、基層11、バット層13、および湿紙接触繊維層15をそれぞれ形成する繊維の種類は、各々または組み合わせた際の特性等を考慮して適宜選定される。
(抄紙搬送フェルト100の変形例)
抄紙搬送フェルト100の好適な変形例として、1.9デシテックスの分割繊維15Aを30重量%含み且つ残部(即ち、70重量%)が3.3デシテックスの非分割繊維である混紡からなる湿紙接触繊維層を備えたものを挙げる。この場合、湿紙接触繊維層を形成する繊維の平均太さは約2.9デシテックスとなる。尚、基層11およびバット層13は上述と同様なものである。湿紙接触繊維層が、細繊維に分割されない非分割繊維を含むことにより、湿紙接触繊維層の表面が密になり過ぎることがなく適度の透水性が確保されるので、湿紙Wから効果的に搾水することができる。
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態であるシュープレス用の抄紙搬送フェルト200について図2を参照しながら説明する。尚、既に説明した第1実施形態(即ち、シュープレス用の抄紙搬送フェルト100)と同様な構成要素については、図中に同一符号あるいは相当符号を付して説明を簡略化あるいは省略する。
図2に示されるように、シュープレス用の抄紙搬送フェルト200は、上述したシュープレス用の抄紙搬送フェルト100と同様に、基層11と、バット層13(第1バット層13Aおよび第2バット層13B)と、湿紙接触繊維層15と、を備えており、基層11と湿紙接触繊維層15との間の第1バット層13A内に横たわるように配置された親水性不織布層23を更に備える点のみがシュープレス用の抄紙搬送フェルト100と異なる。
より詳細には、基層11のロール側またはシュー側の表面に第2バット層13Bが形成され、基層11の湿紙側の表面に第1バット層13Aの第1部13Aaが形成され、第1バット層13Aの第1部13Aaの湿紙側の表面に親水性不織布層23が形成され、親水性不織布層23の湿紙側の表面に第1バット層13Aの第2部13Abが形成され、そして湿紙と直接接触するように第1バット層13Aの第2部13Abの湿紙側の表面に湿紙接触繊維層15が形成されており、これらはニードリングにより絡合一体化されている。抄紙搬送フェルト200の坪量は1350g/m、抄紙搬送フェルト200の厚みは3.4mm、そして抄紙搬送フェルト200を形成する繊維全体の密度は0.397g/cmである。親水性不織布層23の坪量は50g/m、親水性不織布層23の厚みは0.1mm、そして親水性不織布層23を形成する繊維の密度は0.500g/cmである。尚、抄紙搬送フェルト200において、湿紙接触繊維層15を除く他の複数層の繊維全体の密度は0.379g/cm(坪量は1100g/mである。)である。このように構成された抄紙搬送フェルト200の通気度は、12.2cc/cm/sec(この値は、JIS L 1096に基づきフラジール形法により圧力125Paを抄紙搬送フェルト200の試験片にかけて測定された値の平均値である。)である。尚、第1バット層13Aの第2部13Abを形成せずに親水性不織布層23の湿紙側の表面に湿紙接触繊維層15を形成してもよい。
親水性不織布層23は、バット層13を形成する繊維よりも細い、例えば、繊度4デシテックス以下の非分割繊維を積層することにより高密度に構成された親水性不織布により形成される。親水性不織布層23を形成する親水性不織布の例としては、ナイロン等の樹脂を溶融させ且つ紡糸してなる繊維を積層することにより構成された、例えば、連続したフィラメントを積層してなるスパンボンド不織布、熱風で溶融ポリマーを延伸して微細繊維化しシート状にした不織布、等が挙げられる。
有効に再湿防止するためには、親水性不織布層23の親水性は、親水性不織布層23の水分率を30〜50%になるように調湿したとき、水との接触角が30°以下とするのが望ましい。尚、親水性不織布層23の水分率は、(水/全体重量)×100から求められる。
(抄紙搬送フェルト200の変形例)
抄紙搬送フェルト200の好適な変形例として、抄紙搬送フェルトの坪量が1500g/m、抄紙搬送フェルトの厚みが4.0mm、そして抄紙搬送フェルトを形成する繊維全体の密度が0.375g/cmであり、基層の坪量が650g/m、基層の厚みが1.7mm、そして基層を形成する繊維の密度が0.382g/cmであり、3.3デシテックスの繊度のステープルファイバ17により形成されたバット層の坪量が450g/m(より詳細には、第1バット層の坪量が300g/m、そして第2バット層の坪量が150g/m)であり、第1バット層の厚みが0.8mm、そして第1バット層を形成するステープルファイバ17の密度が0.375g/cmであり、第2バット層の厚みが0.6mm、そして第2バット層を形成するステープルファイバ17の密度が0.250g/cmであり、1.9デシテックスの分割繊維15Aからなる湿紙接触繊維層の坪量が350g/m、湿紙接触繊維層の厚みが0.8mm、そして湿紙接触繊維層を形成する分割繊維15Aの密度が0.438g/cmであり、また親水性不織布層の坪量は50g/m、親水性不織布層の厚みが0.1mm、そして親水性不織布層を形成する繊維の密度が0.500g/cmであるものを挙げる。尚、この抄紙搬送フェルト200の変形例において、湿紙接触繊維層を除く他の複数層の繊維全体の密度は0.359g/cmである。また、抄紙搬送フェルト200の変形例の通気度は、10.8cc/cm/secである。
次に、無端ベルト状(環状)に形成されたシュープレス用の抄紙搬送フェルト100およびシュープレス用の抄紙搬送フェルト200を装着したシュープレス型抄紙機のプレス装置300を図4を参照しながら説明する。
図4に示されるように、シュープレス型抄紙機のプレス装置300は、湿紙Wの搬送方向(矢印A方向)に沿って第1プレス機構51および第2プレス機構53の2台のプレス機構が直列に配置された、所謂クローズドドロータイプのプレス装置300である。湿紙Wが一対のシュープレス用の抄紙搬送フェルト100および一対のシュープレス用の抄紙搬送フェルト200に挟持された状態で搬送され且つ加圧されるクローズドドロータイプのシュープレス型抄紙機とすることにより、湿紙Wを例えば1200〜1400m/minといった高速で安定して搬送することができる。これにより、オープンドロータイプのシュープレス型抄紙機等と比較して極めて高い効率で抄紙することが可能となる。
第1プレス機構51は、一対のシュープレス用の抄紙搬送フェルト100と、第1ニップ(換言すれば、第1加圧部)を間に形成するように対向配置された第1シュー55および第1ロール57(換言すれば、第1シュープレス)と、を備える。第2プレス機構53は、一対のシュープレス用の抄紙搬送フェルト200と、第2ニップ(換言すれば、第2加圧部)を間に形成するように対向配置された第2シュー59および第2ロール61(換言すれば、第2シュープレス)と、を備える。
尚、図4に示されるように抄紙搬送フェルト100を第1プレス機構51の上下の抄紙搬送フェルトとして採用してもよいが、或いは上下いずれか一方の抄紙搬送フェルトに採用してもよい。第1プレス機構51の上下いずれか一方の抄紙搬送フェルトとして抄紙搬送フェルト100を装着する場合には、第1プレス機構51の上下いずれか他方の抄紙搬送フェルトには抄紙特性に合わせて任意の抄紙搬送フェルトを採用すればよい。同様に、図4に示されるように抄紙搬送フェルト200を第2プレス機構53の上下の抄紙搬送フェルトとして採用してもよいが、或いは上下いずれか一方の抄紙搬送フェルトに採用してもよい。第2プレス機構53の上下いずれか一方の抄紙搬送フェルトとして抄紙搬送フェルト200を装着する場合には、第2プレス機構53の上下いずれか他方の抄紙搬送フェルトには抄紙特性に合わせて任意の抄紙搬送フェルトを採用すればよい。また、抄紙搬送フェルト100のみ、または抄紙搬送フェルト200のみを第1プレス機構51および第2プレス機構53の抄紙搬送フェルトとして採用してもよい。
シュープレス型抄紙機のプレス装置300を所謂ならし運転することにより、抄紙搬送フェルト100および抄紙搬送フェルト200の湿紙接触繊維層15の分割繊維15Aは分割する。即ち、それぞれの湿紙接触繊維層15(即ち、分割繊維15A)は、ならし運転により、第1シュー55と第1ロール57との間、第2シュー59と第2ロール61との間を通過するときに加圧され、プレス作用により断面扇形の花弁部19と、断面略アスタリスク形状の茎部21の7つの部分に分割して細繊維となり、抄紙搬送フェルト100、200の湿紙側表面が平滑面となる。尚、抄紙搬送フェルト100に対する第1シュー55および第1ロール57による加圧条件は800kN/mであり、そして抄紙搬送フェルト200に対する第2シュー59および第2ロール61による加圧条件は1050kN/mである。また、シュー幅は、第1シュー55および第2シュー59共に10インチであり、抄紙搬送フェルト100および抄紙搬送フェルト200それぞれの走行速度は、1700m/minである。
図4に示されるように、ワイヤーパート(不図示)から搬出されて第1プレス機構51に受け渡された湿紙Wは、一対の抄紙搬送フェルト100に挟持されながら搬送され、そして第1シュー55および第1ロール57により加圧されることにより搾水され、その搾水された水分が抄紙搬送フェルト100に吸収される。次に湿紙Wは、第2プレス機構53に受け渡されて一対の抄紙搬送フェルト200に挟持されながら搬送され、そして第2シュー59および第2ロール61により加圧されることにより更に搾水され、その搾水された水分が抄紙搬送フェルト200に吸収される。この際、湿紙Wは、その湿紙接触繊維層15に接触する表面が平滑化され、ドライヤパート(不図示)に受け渡されて乾燥される。
尚、第2シュー59と第2ロール61の第2加圧部から出口にかけて湿紙Wおよび抄紙搬送フェルト200に作用していた圧力が開放されると、抄紙搬送フェルト200内の水分が湿紙W側に移行する再湿現象が起きようとするが、親水性不織布層23がバット層13よりも密度が高く、透水性が低いので、親水性不織布層23よりも第2シュー59側または第2ロール61側に配置された第2バット層13Bの水分は親水性不織布層23を透過して湿紙W側の第1バット層13Aに移動し難い。これにより、再湿現象の発生が抑制される。また、親水性不織布層23の繊度はバット層13の繊度よりも低いので、親水性不織布層23よりも湿紙側に配置された第1バット層13Aの第2部13Abの水分は、毛細管現象により親水性不織布層23に移行して保持される。従って、再湿現象を効果的に防止することができる。
尚、上記のように、一例として2段のプレス機構51,53を備えたプレス装置300を本発明に係るシュープレス型抄紙機のプレス装置の一実施形態として説明したが、一つのプレス機構を具備したプレス装置あるいは多数のプレス機構が直列に並設されたプレス装置であってもよいことは言うまでもない。
ここで、本発明の理解を深めるため、本発明に係るシュープレス用の抄紙搬送フェルトの実施形態の構成および該抄紙搬送フェルトを備えたシュープレス型抄紙機のプレス装置の実施形態の構成を簡潔に述べる。
シュープレス用の抄紙搬送フェルト(100;200)は、シュープレス型抄紙機のプレスパートに設けられたプレス装置300に配置され、当該プレス装置300におけるロール(57;61)およびシュー(55;59)を有するシュープレスと共に一つのプレス機構(51;53)を形成し、湿紙Wを挟持しながらロール(57;61)およびシュー(55;59)により加圧され、それにより湿紙Wから搾り出された水分を吸収する一対のシュープレス用の抄紙搬送フェルトのうち少なくとも一方の抄紙搬送フェルト(100;200)であって、
基層11と、
基層11の湿紙W側の表面に形成された第1バット層13Aと、
基層11のロール(57;61)側またはシュー(55;59)側の表面に形成された第2バット層13Bと、
分割繊維15Aを含み且つ、湿紙Wと直接接触するように第1バット層13Aの湿紙W側の表面に形成された湿紙接触繊維層15と、
を備え、
分割繊維15Aが、ロール(57;61)およびシュー(55;59)により加圧されることにより分割される。
尚、湿紙接触繊維層15は、分割繊維(15A)15重量%〜100重量%、残部非分割繊維からなるものであってもよい。
シュープレス型抄紙機のプレス装置300は、シュープレス用の抄紙搬送フェルト(100;200)を有するプレス機構を複数備えたシュープレス型抄紙機のプレス装置であって、当該複数のプレス機構51,53が、それらの抄紙搬送フェルト100,200により搬送される湿紙Wの搬送方向Aに沿って直列に並設され、
複数のプレス機構51,53のうち搬送方向Aの上流側に配置されたプレス機構51に前記少なくとも一方の抄紙搬送フェルト100が配置される。
シュープレス用の抄紙搬送フェルト200は、基層11と湿紙接触繊維層15との間に配置された親水性不織布層23を更に備える。
シュープレス型抄紙機のプレス装置300は、シュープレス用の抄紙搬送フェルト(100;200)を有するプレス機構を複数備えたシュープレス型抄紙機のプレス装置であって、当該複数のプレス機構51,53が、それらの抄紙搬送フェルト100,200により搬送される湿紙Wの搬送方向Aに沿って直列に並設され、
複数のプレス機構51,53のうち搬送方向Aの下流側に配置されたプレス機構53に前記少なくとも一方の抄紙搬送フェルト200が配置される。
シュープレス用の抄紙搬送フェルト(100;200)における分割繊維15A各々の分割前の繊度は、3.3デシテックス以下であり、より好ましくは、1.9デシテックスである。
シュープレス型抄紙機のプレス装置300は、クローズドドロータイプのプレス装置である。
以上、説明したように、シュープレス用の抄紙搬送フェルト(100;200)によれば、シュープレス(即ち、ロール(57;61)およびシュー(55;59))により加圧されることで分割されて更に細繊維となる分割繊維15Aを含む湿紙接触繊維層15が、湿紙Wと直接接触するように抄紙搬送フェルト(100;200)の第1バット層13Aの湿紙W側の表面に形成されているので、分割することにより繊度の極めて低い細繊維となる分割繊維15Aを含む湿紙接触繊維層15を形成すれば、湿紙Wの表面平滑度を向上させることができる。その上、抄紙搬送フェルト(100;200)に一時的に付着した汚れ(具体的には湿紙Wに含まれる添加剤や糊等の成分)は、分割繊維15Aの分割により形成された細繊維の所謂脱毛現象により、当該細繊維と共に抄紙搬送フェルト(100;200)から脱落して多少それらの一部が湿紙Wに移行するので、抄紙搬送フェルト(100;200)に汚れが残存し難く、この汚れの移行の際、湿紙接触繊維層15から抜け落ちたり切れ落ちた細繊維(即ち、分割繊維15Aの分割により形成された細繊維)が湿紙Wの表面に多少付着しても当該細繊維は極めて細いので湿紙Wの品質を低下させることはなく、その上、湿紙Wに移行する汚れは、元々湿紙Wに成分として含まれるものであるので、湿紙Wの品質に何ら影響を与えることもない。よって、当該シュープレス用の抄紙搬送フェルト(100;200)を用いたシュープレス型抄紙機により製造された紙はその表面が極めて滑らかなものとなり、その上、抄紙搬送フェルト(100;200)の寿命、即ち、抄紙搬送フェルトの使用可能期間が長いため、抄紙搬送フェルト(100;200)を新品に交換するメンテナンスの頻度を少なくすることができる。従って、分割繊維15Aは湿紙Wと直接接触する湿紙接触繊維層15の少なくとも表面に含まれることが望ましい。
また、シュープレス型抄紙機のプレス装置300によれば、複数のプレス機構51,53のうち湿紙Wの搬送方向Aの上流側に配置されたプレス機構51に抄紙搬送フェルト100を配置すれば、特に湿紙Wから効率良く搾水する上で好適である。即ち、この構成のシュープレス型抄紙機のプレス装置300によれば、水分を多く含む湿紙Wから多量の水を効果的に搾り出すことができ、これにより高速での抄紙操業が可能となる。
また、シュープレス用の抄紙搬送フェルト200によれば、基層11と湿紙接触繊維層15との間に親水性不織布層23が配置されているので、一旦湿紙Wから抄紙搬送フェルト200に吸い取られた水分の湿紙Wへの再移行(即ち、所謂再湿現象)が親水性不織布層23により阻止される。
また、シュープレス型抄紙機のプレス装置300によれば、複数のプレス機構51,53のうち湿紙Wの搬送方向Aの下流側に配置されたプレス機構53に抄紙搬送フェルト200を配置すれば、抄紙搬送フェルト100と比べて透水性能についてはやや低下する場合も考えられるが、抄紙搬送フェルト200は湿紙表面の平滑化機能だけでなく高い再湿防止機能を有するので、特に再湿現象を防止する上で好適且つ湿紙表面を平滑化する上で好適である。
また、シュープレス用の抄紙搬送フェルト(100;200)によれば、分割繊維15A各々の分割前の繊度が3.3デシテックス以下であるので、仮に分割繊維15Aの分割前の繊度が3.3デシテックスであったとしても、分割繊維15Aの分割により形成された細繊維の繊度は3.3デシテックスよりも小さくなる。このように、分割することにより湿紙Wの繊維の繊度に限り無く近い繊度の細繊維となる分割繊維15Aを含む湿紙接触繊維層15を形成すれば、表面平滑性に非常に優れた高品質の紙を製造することができる。また、分割繊維各々の分割前の繊度が、1.9デシテックスといった小さい値であれば、更に好ましい。
また、湿紙接触繊維層15を分割繊維(15A)15重量%〜100重量%、残部非分割繊維からなるものにすれば湿紙接触繊維層15を分割繊維15Aからなるものにしたり、或いは分割繊維15Aと非分割繊維との混紡比率を適宜変更することによって、シュープレス用の抄紙搬送フェルト(100;200)の特性を変えることができる。ここで、混紡の重量比率は、「分割繊維15Aの重量/(分割繊維15Aの重量+非分割繊維の重量)×100」で定義される。シュープレス用の抄紙搬送フェルト(100;200)に求められる特性である表面平滑性と搾水性とは反比例の関係にあり、湿紙W表面の平滑化性能を向上させるためにシュープレス用の抄紙搬送フェルト(100;200)の密度を高めると搾水性が悪くなる傾向がある。一方、搬送される湿紙Wの搬送方向上流から下流に向かって配置された複数のプレス機構51,53には、それぞれ微妙に異なる機能が要求され、上流側に配置されたプレス機構51の抄紙搬送フェルト100には搾水性が重視され、そして下流側に配置されたプレス機構53の抄紙搬送フェルト200には湿紙W表面の平滑化性能が求められる。従って、非分割繊維と分割繊維15Aとの混紡比率を適宜変更することにより、それぞれのプレス機構51,53に最適な特性(表面平滑性、搾水性、等)を抄紙搬送フェルト100,200に持たせることができる。
また、シュープレス型抄紙機のプレス装置300によれば、クローズドドロータイプのプレス装置であるので、湿紙Wが一対のシュープレス用の抄紙搬送フェルト(100;200)により挟持された状態で搬送される。これにより、強度が弱く且つ切れ易い湿紙Wに力を掛けることなく、極めて高速で湿紙Wを搬送することができる。従って、効率の良い抄紙が可能となる。
尚、シュープレス用の抄紙搬送フェルト(100;200)の湿紙接触繊維層15の分割繊維15Aの分割は、シュープレス型抄紙機のプレス装置300の試運転(即ち、所謂ならし運転)時に行なわれることが望ましい。シュープレス用の抄紙搬送フェルト(100;200)に用いられる分割繊維15Aは、シュープレスにより加圧されることで分割される繊維であることが好ましく、抄紙搬送フェルト製造工程であるカーディング工程やニードリング工程では分割せずに比較的太い状態を維持する。例えば、仮にカーディングの際に細繊維に分割されてしまう分割繊維をカーディングすると繊維塊ができ易い。当該繊維塊は、ニードリング工程でフェルトに植設されてしまい、抄紙搬送フェルトの表面に凹凸を形成するので、湿紙の表面平滑度が低下する。従って、シュープレスにより加圧されることで分割されて更に細繊維となる分割繊維15Aを含む湿紙接触繊維層15を用いることで、そのような不具合を克服できる。
尚、本発明は、前述した実施形態および変形例に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、前述した実施形態および変形例における各構成要素の材質、形状、寸法、数値、形態、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。
例えば、搬送の途中で湿紙Wが単独で搬送される部分を有するオープンドロータイプのシュープレス型抄紙機にシュープレス用の抄紙搬送フェルト(100;200)を装着しても同様に有効に作用する。
本発明に係るシュープレス用の抄紙搬送フェルトの第1実施形態の縦断面図である。 本発明に係るシュープレス用の抄紙搬送フェルトの第2実施形態の縦断面図である。 図1および図2に示される抄紙搬送フェルトの湿紙接触繊維層を形成する分割繊維の拡大断面図である。 本発明に係るシュープレス型抄紙機のプレス装置の一実施形態の概略構成を示す平面図である。
符号の説明
100 シュープレス用の抄紙搬送フェルト
200 シュープレス用の抄紙搬送フェルト
300 シュープレス型抄紙機のプレス装置
11 基層
13 バット層
13A 第1バット層
13B 第2バット層
15 湿紙接触繊維層
15A 分割繊維
23 親水性不織布層
51 湿紙の搬送方向上流側に配置されたプレス機構
53 湿紙の搬送方向下流側に配置されたプレス機構
A 湿紙の搬送方向
W 湿紙

Claims (9)

  1. シュープレス型抄紙機のプレスパートに設けられたプレス装置に配置され、当該プレス装置におけるロールおよびシューを有するシュープレスと共に一つのプレス機構を形成し、湿紙を挟持しながら前記ロールおよび前記シューにより加圧され、それにより前記湿紙から搾り出された水分を吸収する一対のシュープレス用の抄紙搬送フェルトのうち少なくとも一方の抄紙搬送フェルトであって、
    基層と、
    前記基層の湿紙側の表面に形成された第1バット層と、
    前記基層のロール側またはシュー側の表面に形成された第2バット層と、
    分割繊維を含み且つ、前記湿紙と直接接触するように前記第1バット層の湿紙側の表面に形成された湿紙接触繊維層と、
    を備え、
    分割前の繊度が3.3デシテックス以下の分割する複合繊維を用いることにより、カーディング工程またはニードリング工程で前記分割繊維が分割されず、前記ロールおよび前記シューにより加圧されることにより分割されることを特徴とするシュープレス用の抄紙搬送フェルト。
  2. 前記湿紙接触繊維層が、前記分割繊維15重量%〜100重量%、残部非分割繊維からなることを特徴とする請求項1に記載したシュープレス用の抄紙搬送フェルト。
  3. 前記基層と前記湿紙接触繊維層との間に配置された親水性不織布層を更に備えることを特徴とする請求項1または請求項2に記載したシュープレス用の抄紙搬送フェルト。
  4. 前記分割繊維各々の分割前の繊度が、1.9デシテックスであることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載したシュープレス用の抄紙搬送フェルト。
  5. 請求項1〜請求項4のいずれか一つに記載したシュープレス用の抄紙搬送フェルトを備えたシュープレス型抄紙機のプレス装置
  6. 請求項1または請求項2に記載したシュープレス用の抄紙搬送フェルトを有する前記プレス機構を複数備えたシュープレス型抄紙機のプレス装置であって、当該複数のプレス機構が、それらの前記抄紙搬送フェルトにより搬送される湿紙の搬送方向に沿って直列に並設されていることを特徴とするシュープレス型抄紙機のプレス装置。
  7. 請求項1または請求項2に記載したシュープレス用の抄紙搬送フェルトを有する前記プレス機構を複数備えたシュープレス型抄紙機のプレス装置であって、当該複数のプレス機構が、それらの前記抄紙搬送フェルトにより搬送される湿紙の搬送方向に沿って直列に並設され、
    前記複数のプレス機構のうち前記搬送方向の下流側に配置されたプレス機構に、請求項3に記載したシュープレス用の抄紙搬送フェルトが配置されることを特徴とするシュープレス型抄紙機のプレス装置。
  8. 前記分割繊維各々の分割前の繊度が、1.9デシテックスであることを特徴とする請求項6または請求項7に記載したシュープレス型抄紙機のプレス装置。
  9. クローズドドロータイプのプレス装置であることを特徴とする請求項5〜請求項8のいずれか一つに記載したシュープレス型抄紙機のプレス装置。
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