(57)【要約】【課題】付加的な材料の帯状領域を有するシガレット紙を生産するための高速度の方法及び機器を提供する。【解決手段】製造中にシガレット紙に材料を付加するための高速機器（２）は、長網抄紙ワイヤ（６）の乾燥端部において紙ウェブ（２２）上に材料の水平方向の帯を堆積させるように各々が位置決めされた少なくとも２つの独立に作動可能な移動オリフィス装置（１０、１０’）を使用する。得られるウェブは、移動オリフィス装置の有効幅に対応する幅を各々が有する複数のウェブに切断することができる。機器は、シガレット製造中にタバコを包装するための帯状及び非帯状紙の両方を同時に生成することができる。【選択図】図１
2008534795.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
追加材料の付加されたパターンを有するウェブを製造する方法であって、
繊維状材料と液体との第１のスラリを調製する段階と、
縦方向、該縦方向に対して横のワイヤ幅、及び定格線速度を有する移動ワイヤに前記第１のスラリを送出する段階と、
前記移動ワイヤを通して前記第１のスラリから前記液体を排出し、繊維状ウェブを形成する段階と、
追加材料の第２のスラリを調製する段階と、
各装置が、複数の離間したオリフィスが貫通した連続ベルトと、リザーバと、主要な長さとを有し、かつ各装置が、前記ワイヤ幅の対応する部分を覆うように前記縦方向に対して傾斜した、複数の分配装置の少なくとも１つを作動させる段階と、
少なくとも１つの分配装置の前記リザーバに前記追加スラリを送出する段階と、
前記定格線速度と実質的に同じ前記縦方向の速度成分を有する定格帯速度で前記連続ベルトを移動する段階と、
各帯の長さが前記分配装置に対応する前記ワイヤ幅の部分よりも大きくない前記追加スラリの横帯を前記オリフィスを通して前記繊維状ウェブ上に堆積させる段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
各分配装置の前記リザーバに前記追加スラリを送出する段階と、
互いに平行で、かつ共に実質的に前記ワイヤ幅にわたって延びている複数の縦方向に延びる区間に追加スラリの横帯を堆積させる段階と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
前記ウェブを、横ストライプを堆積させた前記分配装置に対応する幅を各ウェブが有する少なくとも２つのより狭いウェブに細く分割する段階を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項４】
その後の使用のために前記より狭いウェブの各々を独立に巻き取る更に別の段階を含むことを特徴とする請求項３に記載の製造方法。
【請求項５】
前記ウェブ上の前記横ストライプを光学的に検査して、幅及び間隔特性を判断する段階と、
前記光学検査段階に応答して前記分配装置の少なくとも１つの作動を動的に調節し、前記ウェブ上に前記横ストライプの均一な幅及び均一な間隔を設ける段階と、
を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項６】
前記リザーバの複数の直線的に配置された区画に前記追加スラリを供給する段階と、
前記複数の直線的に配置された区画を通して少なくとも１つのオリフィスを連続的に前進させる段階と、
を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項７】
前記ウェブ上の前記横ストライプを光学的に検査して、幅及び間隔特性を該ウェブ上の横方向位置の関数として判断する段階と、
前記光学検査段階に応答して前記分配装置の各区画における圧力を動的に調節し、前記ウェブ上に前記横ストライプの均一な幅及び均一な間隔を設ける段階と、
を更に含むことを特徴とする請求項６に記載の製造方法。
【請求項８】
前記第１のスラリ及び前記追加材料は、シガレット紙の原料であることを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項９】
前記ワイヤは、３メートルよりも大きな幅、及び２．５メートル／秒（５００フィート／分）よりも大きな前記線速度を有することを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項１０】
追加材料の付加されたパターンを有するウェブを製造するための機器であって、
定格線速度で縦方向に移動し、かつその縦方向に対して横の幅とほぼ平坦な表面とを有する繊維状材料の連続ウェブを調製するように作動可能な長網抄紙ワイヤと、
追加材料の流れを前記ウェブの前記ほぼ平坦な表面上に堆積させるように各々が作動可能であり、かつ追加材料のためのリザーバと、主要長さと、ベルト速度で該リザーバ及び該平坦な表面間を移動するように作動可能であり、少なくとも１つのオリフィスを含み、そのために該オリフィスが該リザーバと整列する時に追加材料の流れが該ほぼ平坦な表面上に堆積する連続ベルトとを各々が有する、少なくとも２つの分配装置と、
を含み、
各分配装置は、各分配装置が前記ウェブ幅の対応する部分を覆うように前記縦方向に対して傾斜しており、
前記ベルト速度は、前記縦方向とほぼ平行で前記定格線速度と実質的に等しい縦方向成分と、該縦方向とほぼ垂直な横方向成分とを有し、
前記分配装置の各々を選択的に作動する制御システム、
を更に含むことを特徴とする機器。
【請求項１１】
各分配装置は、前記ウェブの前記幅の一部分を覆い、かつ
各分配装置は、前記ウェブの前記表面上に追加材料の複数のほぼ水平な帯を堆積させる、
ことを特徴とする請求項１０に記載の機器。
【請求項１２】
前記ウェブを縦方向に細長く切って、前記それぞれの分配装置によって形成された帯状領域に対応する幅を各ウェブが有する平行なより狭いウェブにする切断装置を更に含むことを特徴とする請求項１０に記載の機器。
【請求項１３】
前記分配装置の下流に位置決めされて前記ウェブを乾燥させるように作動可能な乾燥システムと、
前記乾燥システムの下流に位置決めされ、かつ前記分配装置と作動可能に接続されて追加材料の前記帯の前記幅を判断するように作動可能な光学検査システムと、
前記光学検査システムに応答して前記分配装置への追加材料の供給を調節し、帯に均一な幅及び／又は厚みのもたらす制御システムと、
を更に含むことを特徴とする請求項１０に記載の機器。
【請求項１４】
前記分配装置の下流に位置決めされて前記ウェブを乾燥させるように作動可能な乾燥システムと、
前記乾燥システムの下流に位置決めされ、かつ前記分配装置と作動可能に接続されて追加材料の帯の間の間隔を判断するように作動可能な光学検査システムと、
前記光学検査システムに応答して分配装置ベルト速度の作動を調節し、均一な間隔の帯をもたらす制御システムと、
を更に含むことを特徴とする請求項１０に記載の機器。
【請求項１５】
前記分配装置の下流に位置決めされて前記ウェブを乾燥させるように作動可能な乾燥システムと、
前記乾燥システムの下流に位置決めされ、かつ前記分配装置と作動可能に接続されて追加材料の帯の均一性及び間隔を判断するように作動可能な光学検査システムと、
前記光学検査システムに応答して前記分配装置の作動を調節し、帯に均一な幅及び間隔をもたらす制御システムと、
を更に含むことを特徴とする請求項１０に記載の機器。
【請求項１６】
前記分配装置は、互いに平行であり、かつ横方向にオフセットしていることを特徴とする請求項１０に記載の機器。
【請求項１７】
シガレット紙製造機械であることを特徴とする機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、好ましくは帯の形態をしたベースウェブに所定パターンの追加材料を付加する方法及び機器に関し、より具体的には、付加的な材料の帯状領域を有するシガレット紙を生産するための高速度の方法及び機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明に関する従来技術は、以下に参照する本出願人に譲渡された米国特許に説明されている。
【０００３】
【特許文献１】米国特許第５，９９７，６９１号
【発明の開示】
【０００４】
追加材料の帯状領域を有するウェブ、より具体的には、付加された付加的セルロース材料のストライプが追加されたシガレット紙の高速生産の方法及び機器を開示する。本方法は、繊維状材料と液体との第１のスラリを調製して、そのスラリを製紙機械の移動ワイヤに送出する段階と、第１のスラリから液体を排出して、第１の定格線速度で前進する繊維状ウェブを形成する段階とを含む。追加材料の第２のスラリが調製されて、１つ又はそれよりも多くのオリフィスを備えた移動ベルトを各々が有する複数の分配装置の少なくとも１つに送出される。ベルトは、ウェブが移動する方向のその速度成分が、実質的にウェブの定格線速度と等しくなるように移動する。第２のスラリは、オリフィスを通じてウェブ上に横ストライプとして堆積され、各ストライプの長さは、ウェブの横寸法上に投影された関連する分配装置の幅に対応している。乾燥の後に、ウェブは、次の使用のために２つ又はそれよりも多くのより狭いウェブに分割又は分解することができる。乾燥ウェブの横ストライプは、分配装置の作動を動的に調節してウェブ上の横ストライプの均一な幅と間隔を提供することができるように、幅及び間隔特性を評価するために光学的に検査することができる。
【０００５】
開示した機器は、製紙機械によって生成されたウェブに追加材料のパターンを付加するための少なくとも２つのアプリケータを含む。各アプリケータは、各アプリケータがウェブ幅の対応する部分を覆うように、ウェブの移動の方向に対してある一定の角度に位置決めされる。各アプリケータは、更に、追加材料のリザーバとウェブの上部との間の連通を制御するように移動可能な連続ベルトを含む。アプリケータの連続ベルトは、ウェブが移動する方向のウェブ表面に平行なその速度の成分がウェブの移動の線速度に対応し、かつ各オリフィスがウェブ上に横ストライプを堆積させるように作動可能である。機器は、更に、ストライプのパターンをウェブの幅全体又は幅の一部分に付加することができるように、アプリケータの各々を選択的に作動させるための手段を含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
既存の製紙機械設備は、同一の広さ、大きさ、及び稼働速度などを有していない。帯状シガレット紙を作るためにそのような機械を使用するのに、帯を付加する機器は、大幅な付加的な資本投資を避けるために、既存の物理的な配置内に適合すべきである。更に、シガレット紙製造機械は、帯状紙だけでなく非帯状紙もまた生成することを必要とする場合もある。移動オリフィス装置が追加材料をウェブに付加する時に、アプリケータオフセット角は、より広い機械に対して小さくなり、これは、アプリケータが製紙機械の定格ワイヤ速度の倍数になる可能性がある速度で作動することを必要とする。製紙機械が７．５メートル／秒（１５００フィート／分）の速度で作動する時に、アプリケータに対する速度要件は、帯幅の非均一性と帯間隔の非均一性とをもたらすことがある。更に、帯状紙に対する現在の紙検査技術は、一般的に、製紙作動が完了した後に行われる。
【０００７】
図１を参照すると、好ましい実施形態は、互いに離間した均一な幅の帯５を有する帯状紙３（図２を参照）を製造するように作動可能なシガレット紙製造機械２を含む。そのような帯状紙３は、帯５がシガレットを自己消火するように設計された領域を含むシガレット（図３を参照）の製造で使用することができる。製紙機械２（図１）は、好ましくは長網抄紙ワイヤ６の一端に作動的に位置したヘッドボックス４を含み、供給原料スラリが調製されて、ヘッドボックス４と連通した稼働タンク８のような供給原料スラリの供給源に送出される。機械２はまた、デイタンク１２のような調製された追加スラリの供給源と作動的に連通した移動オリフィスアプリケータ１０、１０’のような少なくとも２つの分配装置を含む。
【０００８】
ヘッドボックス４は、一般的に長網抄紙ワイヤ６上にセルロースパルプを敷くために製紙産業で利用されるものとすることができる。通常の状況では、ヘッドボックス４は、複数の導管１４を通じて稼働タンク８と連通している。好ましくは、稼働タンク８からの供給原料は、シガレット製紙産業における慣例として、精製された亜麻又は木質パルプのような精製されたセルロースパルプを構成する。パルプは、通常は、水と、繊維と、チョークのような充填物を含む添加剤との混合物を構成する。
【０００９】
長網抄紙ワイヤ６は、縦方向に移動し、その縦方向に対して横の幅を有し、ほぼ一定の定格線速度で作動する。稼働タンク８からの第１のスラリは、ヘッドボックス４を通じて移動長網抄紙ワイヤ６まで送出される。
長網抄紙ワイヤ６は、調製されたスラリパルプをヘッドボックス４から経路に沿って概略図１の矢印方向１６に搬送する。ワイヤ６が前方に進むと、重力の影響で液体水がワイヤ６を通ってパルプから流出して繊維状ウェブを形成する。長網抄紙ワイヤ６に沿っていくつかの場所に真空箱１８を設け、シガレット製造産業分野で確立された慣例として、スラリからの水分の除去を助けることができる。長網抄紙ワイヤ６に沿った何らかの地点で、ベースウェブパルプから十分な水が排出及び／又は除去されて、一般的に乾燥ライン２０と呼ばれるものを確立する。乾燥ライン２０において、スラリの生地は、光沢のある水っぽい外観のものから仕上がったベースウェブのものにより密接に近似する表面外観に変質する（しかし、湿った条件で）。乾燥ライン２０の付近で、パルプ材料の水分含有率は、約８５から９０％であるが、作動条件などに応じて変動することがある。ウェブ２２の表面は、ほぼ平坦で長網抄紙ワイヤ６によって支持されている。
【００１０】
乾燥ライン２０の下流側で、ベースウェブ２２は、カウチロール２４のところで長網抄紙ワイヤ６から分離する。そこから、長網抄紙ワイヤ６は、そのエンドレス経路の返りのループを続ける。カウチロール２４以降では、ベースウェブ２２は、ベースウェブ２２を更に乾燥させて加圧し、それを望ましい最終水分含有率と生地まで表面調節する乾燥区域２７を含む製紙機械システムの残りの部分を通じて続く。そのような乾燥機器は、製紙の技術分野で公知であり、乾燥用フェルト２６などを含むことができる。
【００１１】
製紙機械の最終端には、適切な従来型の巻き取り装置２８、２９が設けられ、次の処理及び／又は使用のためにスプール上に紙を収集する。そのような巻き取り装置２８、２９は、製紙の技術分野で公知である。
製紙工程中に、例えば、印刷のような表面処理ではなくパターンが紙ウェブ自体の一部になるように、ウェブを乾燥させる前にウェブにパターンを付加することが望ましい場合がある。好ましいパターンは、ベースウェブ上に複数の均一に離間した横帯を含む。帯は、例えば、得られる紙ウェブの燃焼性に影響を及ぼすのに有用な追加材料を含むことができる。シガレットの自己消火性を達成するのに使用される材料は、そのようなパターンの候補になる。
【００１２】
シガレット紙を作るために現在使用されている製紙機器は、多くの点で異なっている。製紙機械は、少し列挙しても、長網抄紙ワイヤ６の横幅、長網抄紙ワイヤ６の公称速度、ヘッドボックス４とカウチロール２４の間の縦方向の間隔、及び乾燥ライン２０とカウチロール２４の間の縦方向間隔の点で変動する。例えば、製紙機器は、３メートルよりも小さく５メートルよりも大きい範囲のワイヤ幅を有することができる。同様に、機械は、１２０メートル／秒（４００フィート／秒）よりも遅く４５０メートル／秒（１５００フィート／秒）よりも速い線速度で作動する長網抄紙ワイヤを有することができる。この説明の目的ために、３メートルよりも広い幅は、広いと考えられ、１５０メートル／秒（５００フィート／秒）を超える線速度は、高速と考えられる。
【００１３】
製紙機械の湿った端部でウェブに追加材料のパターンを付加する工程及び機器は、好ましくは、既存の機械設備の特異性に適合するように適応可能である。幅広く高速の製紙機械に追加材料を付加するために、ベースウェブにわたる区間で帯のパターンを付加する複数の分配装置が使用される。分配装置の各々は、本明細書においてその開示内容が引用により組み込まれている、１９９９年１２月７日にＧａｕｔａｍ他に付与され、本出願人に譲渡された米国特許第５，９９７，６９１号に説明されている追加材料のための移動オリフィスアプリケータの特徴を取り入れることができる。
【００１４】
図１を参照すると、乾燥ライン２０とカウチロール２４の間に移動アプリケータオリフィス１０、１０’のような２つ又はそれよりも多くのアプリケータが設けられ、追加材料の別々のパターンをウェブ２２に付加する。各アプリケータは、ウェブの幅の対応する部分にパターンを付加するように作動可能である。アプリケータ１０、１０’は、図示のように互いに平行にし、かつオフセットさせることができる。アプリケータ１０、１０’はまた、必要に応じて製紙機械に対する既存のサイト内の障害物に適合させるために、長網抄紙ワイヤ６に沿って縦方向に互いにオフセットさせることができる。アプリケータ１０、１０’は、必要に応じて機械の縦方向に対して同じ角度又は異なる角度に配置することができる。
【００１５】
そのような移動オリフィスアプリケータ１０、１０’の要求長さは、（ｉ）ウェブの幅、（ｉｉ）製紙機械の縦方向速度、及び（ｉｉｉ）アプリケータと長網抄紙ワイヤ６に沿ってウェブが前方に進む縦方向との間の角度の関数なので、複数アプリケータを使用すると、長網抄紙ワイヤ６に沿って必要とされる物理的な長さは、使用されるアプリケータの数の逆数だけ減少する。従って、上に指摘した製紙機械の物理的特性によってその他の方法で課せられる場合がある制限を不要にするために複数アプリケータを使用することができる。
【００１６】
アプリケータオフセット角度は、長網抄紙ワイヤ６の移動の縦方向と移動オリフィス装置のベルト移動の傾斜方向との間の鋭角として定めることができる。代替的に、アプリケータオフセット角度は、機械の縦方向と移動オリフィスベルトの端部がその中で作動する平面との間の鋭角に対する余角として定めることができる。アプリケータオフセット角度の値が小さい場合、移動オリフィスベルトの線速度は、長網抄紙ワイヤ６の定格線速度の倍数になる。例えば、アプリケータオフセット角度が３０度では、ベルト速度は、定格線ワイヤ速度の２倍であり、アプリケータオフセット角度が１９．５度の場合、ベルト速度は、定格線ワイヤ速度の３倍であり、アプリケータオフセット角度が１４．５度の場合、ベルト速度は、定格線ワイヤ速度の４倍である。高速製紙機械設備は、４２０メートル／秒から４５０メートル／秒（１４００フィート／秒から１５００フィート／秒）の定格線速度で作動する。小さいアプリケータオフセット角度の場合に要求される帯速度では、追加材料の流体力学特性とアプリケータ作動の物理的な制限とが組み合わされて、跳ね及び／又は不十分な均一性を引き起こすことがある。複数アプリケータ１０、１０’が採用され、各アプリケータに対するアプリケータオフセット角度を大きくすることを可能にし、それによってベルト速度を満足できるレベルまで下げ、そのために跳ねを回避し、堆積パターンを均一にすることができる。
【００１７】
更に、アプリケータ１０、１０’が選択的に作動可能な場合、すなわち、それらを同時に又は別々に使用することができ、又はオフにすることができる場合には、製紙の作動は、ウェブにわたって帯状パターン、ウェブの一部分だけに対して帯状パターン、又はウェブにわたって非帯状パターンを生成することができる。例えば、シガレット製造のために帯状紙と非帯状紙の両方が同時に必要とされる場合には、製紙機械２は、２つのアプリケータ１０、１０’の一方が運転状態、及び他のアプリケータがアイドル状態で作動することができる。このようにして、得られるシガレット包装紙製品の半分が帯状とされ、他の半分が非帯状とされる。
【００１８】
移動オリフィスアプリケータ１０の詳細をここで説明する。各付加的な移動オリフィスアプリケータ１０’の詳細は、予想される長さの例外を除けば実質的に同一であることは当業者によって理解されるであろう。図１と４を参照すると、デイタンク１２からの追加スラリは、移動オリフィスアプリケータ１０に送出される。好ましくは、移動オリフィスアプリケータ１０は、長網抄紙ワイヤ６の経路１６にわたって斜めの関係にある追加スラリのリザーバを確立するための細長いチャンバボックス３０を含む。リザーバは、デイタンク１２から追加スラリを受け取る。移動オリフィスアプリケータ１０はまた、アプリケータの下流側端部において駆動ホイール３４の近くにその経路が導かれたエンドレス連続穿孔スチールベルト３２と、移動オリフィスアプリケータ１０の頂点の案内ホイール３６と、チャンバボックス３０の上流側端部、すなわち、駆動ホイール３４の反対側の従動ホイール３８とを含む。上流側と下流側は、長網抄紙ワイヤ６とウェブ２２の動きに対して見るものとする。
エンドレスベルト３２は、チャンバボックス３０の底部部分を通って移動し、それがチャンバボックス３０を離れる時に、ベルト３２は、洗浄ボックス４２を通って移動する。次に、ベルト３２は、駆動ホイール３４に向って移動して、その周囲の残りに沿って続く。
【００１９】
ベルト３２（図８を参照）は、その長さに沿って均一に配置された好ましくは複数のオリフィスを有する。ベルト３２の各穿孔又はオリフィス４４（図８）がチャンバボックス３０の底部部分を通過する時に、オリフィス４４は、チャンバボックス３０内に確立された追加スラリのリザーバと連通する。そのような時、追加スラリの流れ４０（図４）は、オリフィス４４がチャンバボックス３０の長さを横切る時にオリフィス４４から排出される。排出流４０は、移動オリフィスアプリケータ１０の下方を通過するベースウェブ２２と衝突し、ベースウェブ２２上の付加的な（追加）材料の横帯を送出又は作成する。ベルト３２の作動速度は、レイアウト毎に変動するが、一例として、ベルト３２は、長網抄紙ワイヤが約５００フィート／分で移動し、かつチャンバボックス３０がワイヤの方向に対して２７度のオフセット角度で配向される時に、約１１１１フィート／分で駆動される。ベルト３２に沿ったオリフィス４４の間隔とベルト３２の作動速度は、移動オリフィスアプリケーションの作動時に、複数の流れ４０、４０’がチャンバボックス３０の下方から同時に発するように選択される。ベースウェブ２２の経路１６に対する移動オリフィスアプリケータ１０の斜めの向きと、長網抄紙ワイヤ６及びエンドレスベルト３２の相対速度とのために、追加材料の各流れ４０は、ベースウェブ２２上に追加材料の帯を作り出すことになり、ここで、帯の長さは、移動オリフィスアプリケータ１０の作動的長さに対応する。作動的長さは、ワイヤ６に対して横の方向の長さであり、そこを通してオリフィス４４は、追加材料を堆積させることができる。上述の速度と角度の状態で、移動オリフィスアプリケータ１０は、ベースウェブ２２の縦方向端部に対して直角に配向されてウェブ２２に沿って互いに均一に離間した追加材料の横帯を繰返して生成又は堆積することになる。組合せでは、複数のアプリケータ１０、１０’は、整列又はオフセットされた帯を実質的に長網抄紙ワイヤ６の全幅にわたって堆積するように作動可能である。必要とあれば、角度及び／又は速度は、ベースウェブ２２の端部に対して斜めに傾斜した帯を生成するように変えることができる。
ベルト３２がチャンバボックス３０から出た後に、各オリフィス４４に隣接するベルト３２の部分は、洗浄ステーション４２で同伴追加スラリが洗浄される。ベルト３２と各関連オリフィスは、次に、エンドレスベルト３２の回路に沿って処理され、チャンバボックス３０に再入して、ベースウェブ２２上で帯の付加を繰り返す。
【００２０】
特に図１を参照すると、移動オリフィスアプリケータ１０は、好ましくは、乾燥ライン２０の下流側の位置で長網抄紙ワイヤ６を横切って斜めに位置しており、ベースウェブ２２の状態は、それが、追加材料がベースウェブスラリの局所的な質量を通してそれ自体あまりにも薄く分散することなく追加材料を受け入れることができるようなものである。アプリケータ１０は、オリフィス４４から発する追加材料の流れ４０、４０’が、アプリケータ１０とウェブ２２の平坦な上面との間で同じ距離を通って落下するように、ウェブの上方で均一に離間している。アプリケータ１０のその場所で、ベースウェブ２２は、追加材料をベースウェブ２２と結合して一体化するのに十分な程度まで追加スラリの浸透（又は水素結合の確立）を可能にする十分な水分含有率（約８５から９０％）を維持する。
【００２１】
好ましくは、移動オリフィスアプリケータ１０のチャンバボックス３０の下方に配置された真空ボックス１９は、追加スラリとベースウェブ２２との結合／一体化を容易にすると同時に、長網抄紙ワイヤ６のための局所的支持を提供するアプリケータと同一の広がりをもって延びる。真空ボックス１９は、一般的に製紙産業で利用される設計（真空ボックス１８のような）に従って構成される。真空ボックス１９は、比較的適度な、好ましくは、水柱で約６０インチ又はそれよりも低い真空レベルで作動する。移動オリフィスアプリケータ１０の下流側に付加的な真空ボックス１８’を任意的に配置し、追加スラリがもたらすことがある付加的な量の水を除去することができる。追加材料からの水分除去の大部分は、水銀柱で約５６０ミリメートルから６４０ミリメートル（２２から２５インチ）の真空が付加されるカウチロール２４で発生することが見出されている。
【００２２】
移動オリフィスアプリケータ１０は、移動オリフィスアプリケータ１０が、好ましくはチャンバボックス３０の底部が長網抄紙ワイヤ６の上のベースウェブ２２を約１から２インチだけ、好ましくは４０ミリメートル（１．５インチ）よりも少なく除くように、長網抄紙ワイヤ６の上方の望ましい場所まで一貫して下げることができるように、適切な従来の方法で長網抄紙ワイヤ６の上方のその位置に支持される。
【００２３】
好ましくは、チャンバボックス３０は、チャンバボックス３０が製紙機械に対して横方向に測定されたウェブ２２の幅の一部分を覆うように選択された長さを有する。複数アプリケータ１０、１０’は、それぞれのチャンバボックス３０の隣接する端部が、隣接するアプリケータ１０、１０’の横帯が重ならないようにウェブ２２の共通縦方向線の上方に位置するように配置されている。アプリケータ１０、１０’はまた、対応するウェブ端部に隣接するアプリケータの最外端部がベースウェブ２２の端部を超えて延びるように配置されている。３つ又はそれよりも多くのアプリケータがある時に、最外アプリケータの端部は、ウェブ端部と重なる関係を有する。内側のアプリケータの端部は、ベースウェブを横切って横方向に重なるか、又は重なることができない。ウェブ端部におけるチャンバボックス３０の過度の延長は、流れ４０がベースウェブ２２の上に追加材料を堆積する時に、チャンバボックス３０の端部部分で存在又は発生するいかなる流体の不連続性も排出流れ４０に影響を及ぼさないことを保証する。そのような構成により、チャンバボックス３０の端部から発するいかなる向きの不規則なスプレイも、カウチロール２４で又はその付近で切り落とされたベースウェブ２２の端部部分の上方で発生する。同様に、ベースウェブにわたる帯の重複又は非重複は、切り落とされて均一に帯状された紙の連続したリールを提供することができる。
【００２４】
移動オリフィスアプリケータ１０、１０’の垂直支持構造は、長網抄紙ワイヤ６に対するアプリケータ１０、１０’のアプリケータオフセット角度を調節するために、他方の周りでピボット回転させることができる。しかし、好ましい実施は、垂直支持構造を固定する段階と、製紙機械２の作動条件の変化に応答して単にエンドレスベルト３２の速度を調節する段階とを包含する。
チャンバボックス３０は、チャンバボックス３０に沿って離間した場所でデイタンク１２から追加スラリを受け取る。チャンバボックス３０のリザーバはまた、複数の直線的に配置された区画を含み、そこをエンドレスベルト３２が通過する。ベルト２２のポンプ作用とチャンバボックス３０の長さに沿った他の流量変動とが局所的に連続的に補償され、チャンバボックス３０の長さを通して望ましい圧力均一性を達成するように、流量配分システム６０、圧力モニタリングシステム６２、及びプログラマブル論理コントローラ６４の相互作用によってチャンバボックス３０の長さに沿って均一な圧力が好ましく維持される。主循環パルプ１５は、デイタンク１２から流量配分システム６０に追加スラリを送出する。
コントローラが、チャンバボックス３０に沿って均一な圧力を開始して維持する方法に関連する詳細事項は公知であり、例えば、本出願人に譲渡された米国特許第５，９９７，６９１号を参照されたい。
【００２５】
選択可能な速度のモータが、駆動ホイール３４を駆動し、かつ適切な従来型の駆動ベルトによってそれと作動的に接続される。好ましくは、モータは、移動オリフィスアプリケータ１０のフレームによって支持され、モータと駆動ベルトの両方がハウジング内に入れられてあらゆる外部材料（少量のスラリなど）を捕捉し、この材料は、駆動ホイール３４の駆動システムへの方向に進み、そうでなければそこから放出されるであろう。
【００２６】
駆動ホイール３４は、有利な態様においては、ベルト３２がチャンバボックス３０によって引き寄せられるように、ベルト３２の経路に沿ってチャンバボックス３０の下流側端部に配置される。ボックス３０の長さを通したベルト３２と細長いチャンバボックス３０の間の緊密な適合によって有意な程度の方向安定性が達成される。しかし、経路の回路の周りでベルト３２の追跡の精密な制御は、案内ホイール３６に隣接した場所への赤外線近接センサ５４の配置によって達成される。赤外線近接センサ５４は、ベルトがその意図したコースから横方向にそれた場合にセンサからの信号が縁部のエミッタビームとの干渉の相対的な増加又は減少によって影響されるように、ベルト３２の縁部の１つに対して相互に整列したエミッタ５６及びセンサ５８を含む。コントローラ５９は、センサ５８と連通してセンサ５８からの信号の変化を読み、垂直軸の周りの案内ホイール３６のヨーを調節し、ベルト３２の縁部をエミッタ５６のビームに対して適正な所定の位置に戻す。
【００２７】
ここで図６も参照すると、案内ホイール３６は、水平に配置された車軸３６ａの周りで回転し、この車軸自体は、空気圧アクチュエータ６１の制御された作動により、ピボット式接続部５７において垂直軸の周りでピボット回転する。アクチュエータ６１は、車軸３６ａの自由端部分３６ｂと作動的に接続され、コントローラ５９から受信した信号に応答する。好ましくは、ピボット式接続部５７とアクチュエータ６１の両方は、センサ５４が、案内ホイール３６のヨーが調節される時に回転するように、アプリケータ１０の作動時にアプリケータ１０の通常のフレームに固定される一方、接続部５４ａが、センサ５４と車軸３６ａの自由端３６ｂの間に設けられる。接続部５４ａは、案内ホイール３６が調節を受ける時にセンサ５４がベルト３２の縁部に隣接して留まることを保証する。
【００２８】
好ましくは、アクチュエータ６１とピボット式接続部５７は、固定された垂直ガイド３９ｂ及び３９ｃに沿って垂直方向に転置可能なプレート３９ａに取り付けられる。好ましくは、案内ホイール３６をその作動位置内に強く押してエンドレスベルト３２に張力を付与するために、除去可能な垂直付勢力がプレート３９ａに印加される。
案内ホイール３６の上方の駆動ホイール３４から元の従動ホイール３８までのエンドレスベルト３２の戻りの経路に沿って、ベルト３２は、外側ハウジング６８、６８’と、追跡システム５５の赤外線近接センサ５４及びコントローラ５９も囲む中央ハウジング７０とを含む複数のハウジングによって囲まれる。ハウジング６８、６８’とハウジング７０は、ベルト３２がその回路の戻り部分を横切る時にベースウェブ２２上への誤ったスラリの溢出を回避する。
【００２９】
特に図４を参照すると、ハウジング７０とアプリケータ１０の様々な他の構成要素（ホイール３４、３６、及び３８、チャンバボックス３０、洗浄ボックス４２、及びモータ５２など）は、平坦なフレーム部材７２によって及び／又はそれから支持される。平坦なフレーム部材７２自体は、保持ポイント７３、７３’において垂直支持構造によって支持された横材（Ｉ形梁又は箱形梁など）に取り付けられる。代替として、Ｉ形梁部材又は箱形梁部材は、フレーム部材７２の代替品として使用することができ、チャンバボックス３０と他の装置が梁部材から支持される。
【００３０】
図５を参照すると、いずれの支持配置でも、チャンバボックス３０は、好ましくは２つ又はそれよりも多くの離間した調節可能なマウント７７ａ、７７ｂを用いて支持部材から吊り下げられ、このマウントは、チャンバボックス３０が、長網抄紙ワイヤ６に対して正確に高さ調節及び正確に傾斜調節することができ、かつチャンバボックス３０が、ベルト３２と正確に整列して摩擦を最小にすることができるように、チャンバボックス３０の各縁部の垂直方向及び横方向の調節を可能にする（それぞれ、図５の矢印ｙ及びｘに沿って）。
【００３１】
ここで図７を参照すると、チャンバボックス３０は、エンドレスベルト３２の縁部部分を摺動可能に収容するベースプレート７８と協働して、１対の対向する細長い溝８１及び８２を形成する第１及び第２の摩耗ストリップ７９及び８０に加えて、その底部部分７６に溝付きベースプレート７８も有する。好ましくは、細長い溝８１及び８２は、ベースプレート７８の中央底部部分に沿って形成されるが、代替的に、少なくとも部分的に又は全体的に摩耗ストリップ７９及び８０内に形成することができると考えられる。
【００３２】
ベースプレート７８の中央溝８４は、チャンバボックス３０の縁部部分５０、５０’に隣接するチャンバボックス３０の範囲内で終端する。好ましくは、中央溝８４の各終端は、その場所にスラリ固体が蓄積するのを回避するために波形にされる。中央溝８４の幅は、ベルト３２のポンプ作用に対してチャンバボックス３０内で流体の露出を最小にするように選択される。好ましい実施形態では、溝の幅は、約１０ミリメートル（３／８インチ）であるのに対して、エンドレスベルト３２のオリフィス４４の直径は、好ましくは、約２．４ミリメートル（３／３２インチ）である。
【００３３】
各摩耗ストリップ７９、８０は、ベースプレート７８と同延にスラリボックス３０の底部部分７６の対応する対向側面に沿って延びている。細長いシム８６と複数の離間した留め具８８（好ましくはボルト）は、ベースプレート７８の隣接する重ね合わせられた部分に摩耗ストリップ７９、８０を取り付ける。しかし、オリフィス４４は、対称又は非対称の非円形開口部のようなあらゆる望ましい構成を有することができる。
【００３４】
ベルト３２の各縁部部分とスロット８１、８２の間の公差は、チャンバボックス３０の底部部分７６のシールを促進するために最小にされる。しかし、ベルト３２と溝８１、８２の間の嵌め合いは、溝８１、８２内でエンドレスベルト３２の固着を助長するほど緊密にすべきではない。好ましい実施形態では、エンドレスベルト３２を横切る幅方向に溝８１、８２が１．６ミリメートル（１／１６インチ）の全体公差を呈するように構成された時に、これらの相反する考え方が満足される。ベルトの平面に直角の方向では、好ましくは、ベルトの厚みが０．５０８ミリメートル（０．０２０インチ）であるのに対して、スロット８１、８２の深さは、０．５８ミリメートル（０．０２３インチ）である。これらの関係は、適正な密封と、チャンバボックス３０の底部部分７６を通るベルト３２の容易な通路の必要性との望ましい均衡を達成する。
好ましくは、摩耗ストリップ７９、８０は、超高分子量ポリエチレン又は「Ｄａｌｒｏｎ」から構成される。
【００３５】
チャンバボックス３０の境界内に含まれるのは、ベースプレート７８とチャンバボックス３０の垂直壁９１、９２の各々との間に形成され、コーナに沿って延びてコーナを充填する傾斜付きインサート８９、９０である。インサートは、好ましくは、垂直壁９１、９２からベースプレート７８の中央溝８４に向けて４５度の傾斜を呈する。この構成は、ともすればスラリの固体成分を蓄積してチャンバボックス３０とエンドレスベルト３２のオリフィス４４とを詰まらせることになる傾向があるチャンバボックス３０の境界内での流体のよどみを回避する。
【００３６】
チャンバボックス３０の底部部分７６の近くで、複数の離間した圧力ポート９４は、圧力モニタリングシステム６２をスラリボックス３０の内部と連通させる。
チャンバボックス３０の上の部分に沿って、複数の離間した給送ポート９６が、垂直壁９１に沿って配置される。給送ポート９６は、流量配分システムをスラリボックス３０の内部と連通させる。好ましくは、給送ポート９６は、チャンバボックス３０の蓋プレート３１の近くに配置される。流量配分システム６０は、既に図１に関連して言及している。
【００３７】
給送ポート９６は、距離ｈだけ垂直に離間したエンドレスベルト３２がチャンバボックス３０の底部部分７６を通って横切る場所の上方に配置される。給送ポート９６は、スラリを実質的に横方向にチャンバボックス３０に取り入れる。ポート９６の垂直な配置と水平な向きとは、チャンバボックス３０の底部部分７６におけるエンドレスベルト３２の領域又はその近くで流体の垂直速度成分を減衰させる。この配置はまた、給送ポート９６において、オリフィス４４を通る排出流れ４０を入口流れから切り離す。
【００３８】
好ましい実施形態における高さｈは、約８インチ又はそれよりも大きいが、給送ポート９６とエンドレスベルト３２の間の垂直距離ｈは、６インチほどにすることができる。ｈの距離がより長ければ、エンドレスベルト３２に隣接する流体と給送ポート９６における流体条件との間の変動及び相互作用はより少ない。
好ましい実施形態では、１２の給送ポート９６が使用されるが、アプリケータは、６つしかない入口給送ポート９６でも機能可能である。好ましくはないが、アプリケータは、４つしかない入口給送ポート９６で機能するように予想されている。給送ポート９６の数は、特定のアプリケータが網羅すべきであるウェブ幅の部分に応じて決まる。給送ポート９６間の好ましい間隔は、約１２インチであり、好ましくは、約０．６メートル（２４インチ）よりも大きくないが、より大きく分離しても作動可能である。
【００３９】
図８を参照すると、エンドレスベルト３２に沿った各オリフィス４４は、チャンバボックス３０の中に面するエンドレスベルト３２の側に隣接した傾斜部分４５を含む。そのような構成では、スラリの固体成分は、アプリケータ１０の作動時にオリフィス４４で又はその近くで収集されることを許可されない。より具体的には、スラリ繊維は、オリフィスの近くで収集されて、排出されるスラリの噴流を偏向させることを許可されない。従って、オリフィス４４の傾斜部分４５は、アプリケータ１０からのスラリの一貫した送出を促進して故障と保守を軽減する。
【００４０】
図９を参照すると、チャンバボックス３０’の代替的な実施形態では、垂直壁９１’、９２’は、ベースプレート７８’及び傾斜構成要素８９’、９０’と共に、その作動可能な縁部部分で細長い摩耗ストリップ１０２を支持する収納式アーマチュア１００と協働する。細長い摩耗ストリップ１０２は、チャンバボックス３０の長さを延ばし、複数の収納式アーマチュア１００及び１０１によってチャンバ３０’の各側面に沿って離間した場所で支持される。この実施形態では、摩耗ストリップ７９’及び８０’は、それぞれアーマチュア１００及び１０１の上に収納可能に組み込まれる。図９では、チャンバボックス３０の一側面に沿ったアーマチュア１００は、収納された位置で示され、一方、チャンバボックス３０’の一側面に沿ったアーマチュア１０１は、係合した位置で示されており、そこで各摩耗ストリップ９０’は、ベースプレート７８’に対して付勢されている。実際の作動では、アーマチュア１００及び１０１は、収納及び係合した位置の間で同時にピボット回転する。
【００４１】
各収納式アーマチュア１００、１０１は、１つ又は１対の垂直フランジ１０６上にピボット式に装置され、これは、好ましくは、摩耗ストリップ８９’、９０’がベースプレート７８’に対して押される作動的係合位置から、摩耗ストリップ８９’、９０’がベースプレート７８’から離れて離間する収納位置まで収納式アーマチュア１００、１０１を移動するためのアクチュエータ機構１０７に対する支持を提供する。
アクチュエータ機構１０７は、好ましくは、アーマチュア１００及び１０１のそれぞれのピボットアーム１０９及び１１０と作動的に接続した空気シリンダ１０８である。本発明の開示を読めば当業者には容易に明らかなように、収納式アーマチュア１００及び１０１をピボット回転させるための他の機械的な便法を選択することができると考えられる。
【００４２】
チャンバボックス壁９１’、９２’の下部部分とベースプレート７８’の間にエラストマー性シール１０４が施され、ベースプレート７８’の周囲全体の回りに流体密封シールを作り出す。
作動時には、摩耗ストリップ７９’、８９’が、それらの作動的及び係合位置の行き帰りにユニットとして移動するように、チャンバボックス３０’の両側面に沿ったアーマチュア１００、１０１の全ては、同時にピボット回転する。収納式アーマチュア１００、１０１は、エンドレスベルト３２’、摩耗ストリップ７９’、８０’、及びベースプレート７８’の迅速で即座の保守、修理、及び／又は交換を容易にする。
【００４３】
上述のように、ウェブ２２がカウチロール２４（図１を参照）を離れた後に、ウェブは、乾燥区域２７を通って進み、そこで余分な水分が除去されて、セルロース繊維ウェブを望ましい水分含有率レベルまで乾燥させる。ウェブ２２が乾燥区域２７を離れると、それは、追加材料の横帯を検査する光学検査手段１２０を通過し、帯幅の均一性と隣接する帯又は線の間の間隔の均一性とを評価する。この光学検査を有効にするために、光学検査システムは、ウェブ２２の上方に直線的なアレイに配備され、ハウジング１２２内のウェブの上面において下方に向けられた複数の適切な従来型のカメラを含むことができる。カメラは、カメラの位置が、ウェブ上の横方向の場所、すなわち、ウェブの縦方向の区間を表示することができるように、互いに均一に離間している。更に、隣接するカメラの視野は、僅かに重複させて、ウェブの幅全体が確実に光学検査を受けるようにすることができる。一例として、アレイ内に１６のカメラを配備することができる。
【００４４】
光学検査システム１２０は、その検査信号を適切な従来型の配線１２４を通じてアプリケータのプログラマブルコントローラ６４、６４’まで通信する。光学検査システム１２０のカメラによってモニタされたウェブの縦方向の区間は、給送ポート９６によって給送されたアプリケータ１０、１０’の領域に対応する。従って、線の一部分に線−幅の均一性の欠如が検出された場合、プログラマブルコントローラは、検査システム１２０からのフィードバック信号を使用して、帯−幅均一性の欠如が検出されたウェブの縦方向区間に対応する給送ポート９６に供給される追加材料を適切に調節する。給送ポート９６におけるこの調節は、動的に、すなわち、紙が生成されている間に行われ、それによって廃棄又は再処理されるべきである多量の欠陥紙が生成されるのを回避する。更に、動的なフィードバック調節及び制御は、製紙後の検査の必要性を回避する。
【００４５】
光学検査システム１２０によって帯−間隔の均一性の欠如が検出された場合、フィードバック信号が利用されて適切なアプリケータ１０、１０’の移動オリフィスベルト３２の線速度を適切に調節する。このようにして、ウェブ上の横帯の帯−間隔は、帯から帯の間隔に対する設計許容値の範囲内に留まるように動的に調節することができる。ここでもまた、光学検査システムによって提供された帯間隔に対する動的なフィードバック調節及び制御を使用して、製造された紙の製造後の検査を回避することができる。
【００４６】
光学検査システム１２０を通過した後に、ウェブは、ウェブ２２を２つ又はそれよりも多くの縦方向ウェブ部分１３０，１３２に分割するための分割器１２５に入る。分割器１２５は、例えば、ウェブ２２の上方に横方向に配置され、ウェブを望ましい縦方向部分１３０、１３２に切る適切な数の分割ディスク１２６を含むことができる。分割ディスク１２６は、ディスク１２６とロール１２８が協働して、ウェブがディスク１２６とロール１２８の間を通る時にディスク１２６の位置でウェブを切断するように、アンビルロール１２８に係合することができる。
【００４７】
単一の分割ディスク１２６を説明したが、その配置は、２つの移動オリフィスアプリケータ１０、１０’を使用する設備に適するであろう。例えば、３つのアプリケータが使用される場合、ウェブ２２を３つの縦方向部分に分割することが望ましい。その場合には、同じアンビルロール１２８で２つの分割ディスク１２６を使用し、ディスクは、互いに離間して望ましい幅のウェブ部分を提供することになる。
【００４８】
分割器１２５の下流側に、対応する巻き取り機器２８、２９によって個々のウェブ部分１３０、１３２が集められる。ここでもまた、２つだけの巻き取り機器が示されているが、元のウェブ２２が２つよりも多い部分に分割される用途では、各縦方向ウェブ部分に対して１つが設けられるであろう。
帯状及び非帯状紙の両方を必要とする製造手法では、製紙機械は、アプリケータ１０、１０’の一方を非作動にして作動させることができる。その結果、ウェブの一方の縦方向部分１３２を帯状にして集めることができるが、同時に、ウェブの他方の縦方向部分１３０は、帯状にせずに集められる。この機能は、製紙機器の製造柔軟性を大きくする。
【００４９】
本開示によるパターン化された紙を作るための一般的な方法を機器の先の説明に関連して示した。更に、シガレット紙製造機械の作動と好ましい実施形態の方法は、典型的に、亜麻繊維の供給原料を使用する。しかし、機器及び関連する方法は、製紙産業で使用される硬材及び軟材パルプ、ユーカリパルプ、及び他の種類のパルプのような他の供給原料を用いて容易に機能可能である。代替のパルプは、平均繊維長の差のような亜麻とは異なる特性を有する場合があり、これは、他のパルプを用いたベースシートスラリの調製において精製の調節を必要とするであろう。どの種類のパルプが使用されるかには関係なく、追加スラリは、十分に処理され、ベルトのオリフィス４４又はその近くで繊維の蓄積を回避すべきであり、これは、次に、オリフィス４４での噴流偏向を回避する。
【００５０】
オリフィス４４がチャンバボックス３０の底部部分に沿って通過している時に各オリフィス４４から発する流体流れ４０の流量は、オリフィス４４にわたる圧力差に比例するので、流体圧力は、チャンバボックス３０の底部部分７６に沿った各オリフィス４４の行路全体に沿って確立され、次に、できるだけ均一に保持されることが望ましい。
ウェブに材料を付加するための新しい高速方法及び機器を本明細書に説明した。特許請求の範囲に列挙した本発明の様々な特徴に対して多くの修正、変形、置換、及び均等物が存在することは、当業者には明白であろう。従って、特許請求の範囲に示す本発明の精神及び範囲に該当する全てのそのような修正、変形、置換、及び均等物は、特許請求の範囲に包含されるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】好ましい実施形態に従って構成された製紙機械の概略図である。
【図２】好ましい実施形態の方法及び機器に従って構成された紙の斜視図である。
【図３】図２の紙を用いて構成されたシガレットの斜視図である。
【図４】好ましい実施形態に従って構成された移動オリフィスアプリケータの側面図である。
【図５】図４のアプリケータの分解斜視図である。
【図６】図５の二重尖頭矢印Ｂ−Ｂの方向で見たアプリケータのトラッキング制御システムの上面図である。
【図７】図４の線ＶＩＩ−ＶＩＩでとったチャンバボックスの断面図である。
【図８】図４に示すアプリケータのエンドレスベルトの詳細斜視図である。
【図９】図４のアプリケータのチャンバボックスの代替的な実施形態の詳細部分断面図である。
【符号の説明】
【００５２】
２  本発明の高速機器
６  長網抄紙ワイヤ
１０、１０’  移動オリフィス装置
２２  紙ウェブ
【図１】
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【図２】
2008534795.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
2008534795.tif 000012
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