JP2002504196A - ティシュ・ペーパーの湿潤押圧加工方法 - Google Patents

ティシュ・ペーパーの湿潤押圧加工方法

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アンプルスキー・ロバート・スタンリー
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ザ・プロクター・エンド・ギャンブル・カンパニー
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Abstract

(57)【要約】 本発明は湿潤押圧したペーパー・ウエブを製造する方法を提供する。抄紙用繊維の初期ウエブ(120)は多孔型フォーミング部材(11)上に形成され、圧痕形成用部材(219)に搬送されて、この初期ウエブの一部分が圧痕形成用部材中の偏向路の中に偏向する。ウエブ(120)、圧痕形成用部材(219)、及び2つのフェルト層(320、360)は、圧搾ニップ(300)で、多孔型バッキング部材(350)と共に、このウエブの成形及び脱水のために圧搾される。

Description

【発明の詳細な説明】 ティシュ・ペーパーの湿潤押圧加工方法 発明の分野 本発明は抄紙に係り、より詳細にはプレス・ニップでペーパー・ウエブを湿潤 押圧して湿潤押圧ペーパー・ウエブを製造する方法に関する。 発明の背景 顔用ティシュ・ペーパー、衛生ティシュ・ペーパー、ペーパー・タオル、及び これらの類似物等の使捨て製品は典型的には1つ又はそれ以上のペーパー・ウエ ブで作られる。もしその製品が、その製品に対して意図された仕事を行うために は、その製品を形成するペーパー・ウエブがある物理特性を示さなければならな い。その特性の中で強さ、柔軟性、及び吸収性がより重要である。強さは使用中 のペーパー・ウエブの物理的一体性を維持するペーパー・ウエブの能力である。 柔軟性は、使用者がペーパーを手の中でも揉んだ時及び使用者の手や体の各構造 部がペーパー・ウエブに触れた時に、その使用者が受ける心地よい触感である。 柔軟性は一般的にペーパー・ウエブのこわさが減少するにつれて増大する。吸収 性は流体を吸い上げて保持し得るペーパー・ウエブの特性である。典型的にはペ ーパー・ウエブの柔軟性及び/又は吸収性は、そのペーパー・ウエブの強さが減 耗するにつれて増加する。したがって抄紙方法は、望ましい強さ特性を有し柔軟 で吸収性の良いペーパー・ウエブを提供しようとする努力によって開発されてき た。 米国特許第3,301,746号明細書(サンフォード(Sanford)他)は、 通気空気乾燥機による加熱で予乾燥するペーパー・ウエブを開示した。このウエ ブを次に乾燥ドラムでファブリック・ナックル・パターンで圧縮した。サンフォ ード等のこの方法は引張強さを犠牲にすることなく柔軟性と吸収性を改良するこ とを意図したものであるか、サンフォード等の空気通気乾燥機を使用する水分除 去はエネルギーの消耗が著しく、したがって費用が嵩んだ。 米国特許第3,537,954号明細書(ジャスタス(Justus))は上側のファ ブリックと下側のフォーミング・ワイヤとの間に形成するウエブを開示した。パ ターンはニップで付与し、このニップで、ファブリックと比較的柔軟で弾力のあ るフェルトとの間にウエブを挟む。米国特許第4,309,246号明細書(フ リット(Huht)他)は、織った構成要素で作られた目の粗い圧痕形成用ファブリッ クに、圧縮していない湿潤ウエブを送り込み、このウエブを抄紙機のフェルトと 第1押圧ニップで挟んで押圧することを開示した。次に、このウエブを、圧痕形 成用ファブリックを用いて、乾燥ドラムで第1押圧ニップから第2押圧ニップに 運ぶ。米国特許第4,144,124号明細書(ツルネン(Turunen)他)は1 対の無端ファブリックのあるツイン・ワイヤ・フォーマーを有する抄紙機を開示 し、この抄紙機がフェルトでも良いとするものであった。その1つの無端ファブ リックがペーパー・ウエブをプレス部に運ぶ。その押圧部はペーパー・ウエブを プレス部に運ぶ無端ファブリックと、フェルトでも良い無端ファブリックと、ウ エブ圧痕形成用のワイヤとを有することが出来る。 国際出願第WO95/17548号公報(米国優先日1993年12月20日、 発行日1995年6月29日、名義人アンプルスキー(Ampulski));及び国際出 願第WO96/00813号公報(米国優先日1994年6月29日、発行日19 96年1月11日、名義人トロクハン(Trokhan))は脱水用フェルト採用の抄紙方 法を開示した。 エンボス加工はウエブにパターンを付与する為に使用することが出来る。しか しながら、ウエブ乾燥後にエンボス加工を施すと、繊維の結合を損ね、最終的に はウエブの強さを低下させることがあり得る。 ペーパー・ウエブの製造に適した方法が従来技術で開示されてはいるが、紙の 研究者は、柔軟性と吸収性を犠牲にすることなく、経済的であって強さを増した 型模様付きペーパー構造体を製造するのにより良い方法の探索さえも続けている 。 したがって、本発明の1つの目的はティシュ・ペーパー・ウエブを脱水して成 形する為の方法を提供することにある。 本発明の他の目的は非エンボス加工で模様を付けたティシュ・ペーパー・ウエ ブを提供することにある。 本発明の他の目的はウエブ押圧中のウエブの脱水を強化する方法を提供するこ とにある。 本発明の他の目的は、ウエブへの型模様の付与とそのウエブの脱水の強化のた めに、フェルト層の間のウエブと圧痕形成用部材を押圧することにある。 発明の要約 本発明は、エンボス加工なしに型模様を付与されたティシュ・ペーパー・ウエ ブを提供する為に、ペーパー・ウエブの成形加工と脱水を行う方法を提供する。 この方法は抄紙用繊維の初期ウエブをフォーミング部材上で形成する加工を有し 、このウエブには第1面と第2面がある。次に、このウエブを多孔型フォーミン グ部材から圧痕形成部材に搬送し、この圧痕形成部材がウエブに圧痕を形成する 面を有する。このウエブを圧痕形成用部材上で偏向させて、面が単一でない抄紙 用繊維ウエブを形成する。 このウエブ、圧痕形成用部材、2つのフェルト層、及び多孔型バッキング部材 を圧搾ニップの中に送り込む。フェルト層中の1つのフェルト層を圧痕形成用部 材に隣接する位置に設定し、多孔型バッキング部材を1つのフェルト層に隣接す る位置に設定する。 1つの実施例では、圧痕形成用部材を用いて非単一面ウエブを圧搾ニップに送 り込む。このウエブ、圧痕形成用部材、及び第1脱水用フェルト層を、圧搾ニッ プの第2脱水用フェルト層と多孔型バッキング部材との中間に設定する。第1脱 水用フェルト層をウエブと多孔型バッキング部材との中間の位置に設定し、その 位置で、第1脱水用フェルト層の表面をウエブの第1面に隣接する位置に置く。 このウエブ圧痕形成用部材をウエブと第2脱水用フェルト層との中間の位置に、 ウエブの第2面に隣接する位置にある圧痕形成用部材のウエブ圧痕形成用加工面 を用いて設定する。 この方法は抄紙用繊維を、ウエブ圧痕形成用部材の偏向用導路部の中に更に偏 向させるために、中間ウエブをニップの中で押圧する段階を有する。ウエブから 押し出して第1脱水用フェルト層の第1面に受け入れた水は、多孔型バッキング 部材を通過させて、第1脱水用フェルト層の反対側の面から外に出すことが出来 る。 多孔型バッキング部材は第1脱水用フェルト層を通過した水を受け入れる為の 流路を形成し、これによって、ウエブから押し出された後続の水を第1脱水用フ ェルト層の中に受け入れ得るようにする。多孔型バッキング部材は、好ましくは ウエブから第1脱水用フェルト層を通過する水を受け入れるために少なくとも約 100g毎平方メートルの空隙率を有する。多孔型バッキング部材は好ましくは 少なくとも約200g毎平方メートルの空隙率を有し、更により好ましくは少な くとも約400ないし約600g毎平方メートルの空隙率を有する。 多孔型バッキング部材は更に約50%未満の圧縮性をも有することが出来るの で、その多孔型バッキング部材のニップ通過の間、その多孔型バッキング部材の 空隙率を維持することが出来る。好ましくは多孔型バッキング部材の表面は、第 1脱水用フェルト層に隣接する位置にあって、ウエブと第1脱水用フェルト層が ニップで押圧された時に第1脱水用フェルト層から出る水を受け入れる為に、少 なくとも約20%の粗い領域を有する。 多孔型バッキング部材を織ったフィラメントで形成することが出来、連続した ベルトの形にすることも可能である。他の実施例では多孔型バッキング部材を型 模様付き樹脂層からなるようにすることが出来る。 1つの実施例では多孔型バッキング部材を、脱水用フェルト層に結合された型 模様付き樹脂層からなるようにすることが出来る。例えば型模様付き樹脂層を第 1脱水用フェルト層に結合させることが出来る。 型模様付き樹脂層は、第1フェルト層からの流域を充分に確保する為に少なく とも約20%の粗い領域を有することが出来る。この型模様付き樹脂層は好まし くは樹脂層圧縮防止用に約80%又は80%未満の粗い領域を有し、これが第1 フェルト層から出る水を受け入れる為の空隙率を減少させるという結果をもたら す。 第1脱水用フェルト層はウエブに接触する第1紙面と、これに対向するように 対面する第2紙面とを有する。第1フェルト層を、製織された強化要素に結合さ れている不織繊維の詰綿で作ることが出来る。型模様付き樹脂層を第1紙面の第 2の側に結合する。第1紙面側の詰綿の坪量を、第1フェルト層の第2紙面側の 詰綿の坪量より大きくすることが出来る。第1紙面側にある詰綿の繊維のデニー ルを、第2紙面側にある詰綿の繊維のデニールより細くすることが出来る。1つ の実施例では、実質的に全てのバットを、第1フェルト層の紙面側(ウエブに接 触する側)に使用する。 図面の簡単な説明 本明細書は本発明を詳細に示し厳密に権利請求する請求の範囲で締め括るが、 添付図面と関連させた以下の説明によって本発明を更によく理解されるであろう 。 図1は多孔型フォーミング部材から多孔型圧痕形成用部材へのペーパー・ウエ ブの搬送、圧搾ニップへの、多孔型圧痕形成用部材上のペーパー・ウエブの搬送 、及び圧搾ニップによる多孔型圧痕形成用部材上のペーパー・ウエブの押圧を示 す連続抄紙機の実施例の1例を表す全体概略図である。 図2は目視的に単一面であって型模様が付き連続網状構造のウエブ圧痕形成用 表面からなる第1ウエブ接触面を有し、このウエブ接触面が多孔型圧痕形成用部 材の中に、明瞭に分離され識別されかつ非接続の複数の偏向導路を形成している 多孔型圧痕形成用部材の平面略図である。 図3は図2の線3‐3に沿って示す多孔型圧痕形成用部材の部分断面略図であ る。 図4は多孔型バッキング部材として使用可能の製織フィラメント・ファブリッ クの平面略図である。 図5は第1排水用フェルト層、ウエブ、及びウエブ圧痕形成用部材を有し、ウ エブ圧痕形成用部材が第2排水用フェルト層と圧搾ニップ中の多孔型バッキング 部材との中間の位置にあり、多孔型バッキング部材が製織フィラメントのファブ リックの形であることを示す圧搾ニップの拡大略図である。 図6はペーパー・ウエブの平面略図である。 図7は図6の線7−7に沿った断面略図である。 図8は図7のペーパー・ウエブの拡大略図である。 図9は多孔型フォーミング部材からフェルト層を有する複合圧痕形成用部材へ のペーパー・ウエブの搬送、圧搾ニップへの、複合圧痕形成用部材上のペーパー ・ウエブの搬送、ニップの多孔型バッキング部材に結合されたフェルト層の紙面 側に対するウエブの位置決め、及び圧搾ニップにおけるウエブの押圧を示す、連 続抄紙機の一実施例を説明する略図である。 図10は複合の圧痕形成用部材と第1フェルト層との中間に位置にあるウエブ を示す図9の圧搾ニップの拡大略図であり、型模様付き樹脂層を有する多孔型バ ッキング部材が第1排水用フェルト層に結合され、この複合圧痕形成用部材が第 2排水用フェルト層に結合された型模様付き樹脂層を有する。 図11は第1脱水用フェルト層に結合された型模様付き樹脂層からなる多孔型 バッキング部材の断面略図である。 図12は第2脱水用フェルト層に結合された型模様付き樹脂層からなる多孔型 バッキング部材の断面略図である。 図13は図5に示した実施例の代替的実施例を示す拡大略図である。 図14は図10に示した実施例の代替的実施例を示す拡大略図である。 発明の詳細な説明 図1は連続抄紙機を示し、この抄紙機は本発明の実施に使用することが出来る 。本発明の工程は多数の作業段階からなり、この段階は逐次的に行う。本発明の 工程は連続的に実施するのが好ましいがバッチ作業(例えば手漉き工程等)で構 成し得ることも理解されるであろう。好ましい一連の段階を、本発明の範囲が本 明細書記載の請求の範囲によって決められることの理解と共に説明する。 本発明の1つの実施例に基づいて説明すれば、抄紙用繊維の初期ウエブ120 を多孔型フォーミング部材11上に、抄紙用繊維の水溶性分散液を用いて形成す る。次に、この初期ウエブ120を、好ましくは真空搬送装置によって、偏向路 部を有する第1ウエブ接触面220のある多孔型圧痕形成用部材219に搬送す る。初期ウエブ120の抄紙用繊維の一部分を、ウエブの密度を上げることなく 、多孔型圧痕形成用部材219の偏向路部の中に偏向させ、それによって非単一 面の中間ウエブ120Aを形成する。 中間ウエブ120Aを、多孔型圧痕形成用部材219に乗せて、多孔型フォー ミング部材11から圧搾ニップ300に搬送する。このニップ300を、縦方向 が少なくとも約7.62cm(約3.0インチ)で、凸形圧搾面と凹形圧搾面と を有し、この凸形圧搾面を圧搾ロール362で形成し、これに対向する凹形圧搾 面をシュー・プレス・アッセンブリー700で形成することが出来る。代替的に 、ニップ300を2本のプレス・ロールの間に形成することが出来る。 中間ウエブ120Aを多孔型圧痕形成用部材219に支持されたニップ300 の中に搬送する。図1と図5を参照して説明すれば、第1脱水用フェルト層32 0と中間ウエブ120Aと多孔型圧痕形成用部材219は、第2脱水用フェルト 層360と、ニップ300の中の多孔型バッキング部材350との中間に位置す る。図5で、多孔型バッキング部材350は製織フィラメントの形である。 第1脱水フェルト層320は第1面325を有し、この第1面325がニップ 300の中の中間ウエブ120Aの第1面122に隣接する位置にある。第1脱 水フェルト層320は中間ウエブ120Aと、ニップ300の中の多孔型バッキ ング部材350との中間に位置する。図5に示すように、第1脱水フェルト層3 20の第2面327は多孔型バッキング部材350に隣接する位置にある。 中間ウエブ120Aから押し出して第1脱水フェルト層320の第1面325 に入れた水を、直ちに第1脱水フェルト層320の第2面327から出して多孔 型バッキング部材350の開口部に入れる。この多孔型バッキング部材350の 開口部は、第1脱水用フェルト層320から出して多孔型バッキング部材350 に入れた水のリザーバーの役割を果たす。水が第2面327から出て多孔型バッ キング部材350の開口部に入った時に、付加的な水を中間ウエブ120Aから 第1脱水フェルト層320に受け入れることが出来る。したがって、多孔型バッ キング部材350を追加すれば、付加的な真空装置を圧搾ニップ300に組み込 むことなく、圧搾ニップ300の脱水能力が向上する。 更に抄紙用繊維を部分的に偏向路部の一部分の中に偏向させ、かつ、ウエブ圧 痕形成用部材のウエブ圧痕形成面に組み込まれている中間ウエブ120Aの密度 を部分的に上げるために、多孔型圧痕形成用部材219と第1フェルト層320 との間で、中間ウエブ120Aを押圧する。ウエブ120Aから押し出した水は ウエブ120Aの第1面122から既に説明したように外に出す。付加的に、ウ エブ120Aから押し出した水をウエブ120Aの第2面124からも外に出し 、多孔型圧痕形成用部材219の開口部を通して第2脱水フェルト層360に入 れることが出来る。したがって、このウエブ120Aがウエブの両側部からの脱 水によって効率良く脱水され、それによって、成形ウエブ120Bが形成され、 これが中間ウエブ120Aよりも相対的に乾いている。 圧搾ニップ300の出口で、図5で説明したように、第1脱水フェルト層32 0を成形されたウエブ120Bから分離することが出来、第2脱水フェルト層3 60が多孔型圧痕形成用部材219から分離することが出来る。したがって、ニ ップ300による圧搾の後に、第2脱水フェルト層360に保持した水を圧痕形 成用部材219から隔離する。この隔離はウエブ120Bの再湿潤の防止を支援 する。 成形したウエブ120Bを多孔型圧痕形成用部材219に乗せて圧搾ニップ3 00まで搬送する。この成形したウエブ120Bを通気空気乾燥機に通し、この ウエブ120Bを先ず加熱空気が通るように導いて予乾燥可能とし、次に多孔型 圧痕形成用部材219に通し、これによって、成形したウエブ120Bを更に乾 燥させる。 多孔型圧痕形成用部材219のウエブ圧痕形成面を、次に、ロール209と乾 燥ドラム510との間に形成されたニップのように、成形されたウエブ120B の中で圧痕形成し、それによって、圧痕形成したウエブ120Cを形成すること が出来る。ロール209は真空圧力ロールにすることが出来、あるいは代替的に 中実ロール又はめくら孔ロールにすることが出来る。 ウエブ圧痕形成面を成形したウエブの中に押付ければ、ウエブ圧痕形成面と一 体になったウエブの密度を部分的に更に上げることが出来る。圧痕形成したウエ ブ120Cを、次に乾燥ドラム510上で乾燥し、ドクターブレード524で乾 燥ドラムから剥ぎ取る。 本発明に基づく方法の段階をより詳細に調べれば、本発明の実施の第1段階は 、初期ウエブ120を形成するために木材パルプから作った抄紙用繊維の水溶性 分散液を供給することである。本発明のために利用する抄紙用繊維は、通常、木 材パルプから製造した繊維を含有している。他のセルロース繊維系パルプ繊維( 例えばコットン・リンター、バガッセ等)が利用可能であり、これを本発明の範 囲に含むことを意図している。合成繊維(例えばナイロン、ポリエチレン、及び ポリプロピレン等の繊維)も、天然セルロース繊維と組合せて利用することが出 来る。1つの例として挙げるポリエチレン繊維は、デラウエア州、ウィルミント ンのハーキュリーズ社(Hercules,Inc.,Wilmington,Delaware)から購入できる パルペックス(Pulpex)(登録商標)を利用しても良い。使用可能の木材パルプに は化学パルプ(例えばクラフト・パルプ、サルファイト・パルプ、及び硫酸塩パ ルプ等)があり、更に機械パルプ(例えば砕木パルプ、サーモ・メカニカル・パ ルプ、及び化学的に改質されたサーモ・メカニカル・パルプ)がある。広葉樹( 以下硬質木材という)から誘導されたパルプも、針葉樹(以下軟質木材という) から誘導されたパルプも、更に硬質木材と軟質木材との組合せから誘導されたパ ルプも利用して差し支えない。本発明にはリサイクル・ペーパーから誘導された 繊維も使用可能であり、この繊維は上述の範疇の任意又は全ての繊維を含んでい ても、更に本来抄紙を行うために使用される填料や接着剤のような他の非繊維材 料を含んでいても差し支えない。 抄紙用繊維の他に、他の構成要素又は材料を抄紙用完成紙料に加えても差し支 えない。望ましい接着剤のタイプは予想されるティシュのシートの特定の最終用 途によって決まる。例えばトイレット・ペーパー、ペーパー・タオル、顔用ティ シュ、及びこれらに類似する製品にとっては、大きい湿潤強度が望ましい特性で ある。それ故、抄紙用完成紙料に“湿潤強力”樹脂として従来公知の物質を加え ることは、しばしば、望ましいことである。 抄紙技術に利用されるタイプの湿潤強力樹脂に関する一般的文献はTAPPIノモ グラフ・シリーズ第29巻の「ペーパー及び厚紙における湿潤強さ」(パルプ及び ペーパー産業技術協会(Technical Association of the Pulp and Paper Indust ry)(ニューヨーク州)、1965年)に記載されている。最も有用な湿潤強力樹 脂は一般的にカチオンとしての特性を有する。ポリアミドエピクロルヒドリン樹 脂は湿潤強力樹脂であり、これは特定の利用のために見出された。この様な適当 なタイプの樹脂は1972年10月24日発行の米国特許第3,700,623 号明細書、1973年11月13日発行の米国特許第3,772,076号明細 書に記載され、この両米国特許明細書はカイム(Keim)のもので、参照して本明 細書に取りこまれている。ポリアミドエピクロルヒドリン樹脂の1つの有用な商 業的供給源はデラウエア州、ウィルミントンのハーキュリーズ社(Hercules Inc .)であり、同社はこの様な樹脂をKymene(登録商標)557Hの商標名で市販 している。 ポリアクリルアミド樹脂も湿潤強力樹脂として利用し得ることが見出されてい る。これらの樹脂は1971年1月19日発行のコスキア(Coscia)他の米国特 許第3,556,932号明細書、及び1971年1月19日発行のウイリアム ス(Williams)の米国特許第3,556,933号明細書に記載され、この両米 国特許明細書は共に参照として本明細書に取りこまれている。ポリアクリルアミ ド樹脂の1つの有用な商業的供給源はコネチカット州、スタンフォードのアメリ カン・シアナミッド社(American Cyanamid Co.)であり、同社はこの様な樹脂 をParez(登録商標)630NCの商標名で市販している。 本発明に利用可能の更に他の水溶性カチオン樹脂は尿素フォルムアルデヒド樹 脂とメラミンフォルムアルデヒド樹脂である。多機能樹脂の、より一般的な官能 基は窒素含有官能基であり、この官能基には例えばアミノ基、及び窒素に結合し たメチロール基がある。ポリエチレンイミン型樹脂も本発明に利用し得ることが 判っている。更に、一時的湿潤強力樹脂、例えばCaldas10(日本のカーリット 社が製造)及びCoBond1000(ナショナル・スターチ・アンド・ケミカル・カ ンパニー社(National Starch and Chemical Co.)が製造)等を本発明に使用し ても良い。上述の湿潤強力樹脂及び一時的湿潤強力樹脂の様な化学的化合物をパ ルプ完成紙料に添加することは任意的なものであって、本発明の実施にとって必 要不可欠なものではないと理解すべきである。 初期ウエブ120は、水以外の液体の繊維分散液を使用することもあり得るが 、抄紙用繊維の水性分散液を用いて調整するのが好ましい。この繊維は濃度が約 0.1から約0.3%の水性分散液の形で分散している。分散液、スラリー液、 ウエブ、その他のシステムの%濃度は、後述の様なシステムの中の乾燥繊維の重 量を、そのシステムの総重量で除して算出した値の100倍として求められる。 繊維の重量は常に、対象とする乾燥繊維の坪量で表される。 本発明実施のため第2段階は、抄紙用繊維の初期ウエブ120を形成すること である。図1を参照すれば、抄紙用繊維の水性分散液はヘッド・ボックス18に 供給され、このヘッド・ボックス18は任意の形状にすることが出来る。抄紙用 繊維の水性分散液はヘッド・ボックス18から多孔型フォーミング部材11に、 初期ウエブ120を形成するために送り出される。多孔型フォーミング部材11 は連続型長網ワイヤを有することが出来る。代替的に、多孔型フォーミング部材 11が坪量の異なる2つ以上の領域(例えば1993年9月14日発行のトロク ハン(Trokhan)他の米国特許第5,245,025号明細書、及び1996年 6月18日発行の(Trokhan)他の米国特許第5,527,428号明細書に開 示のもの等、この両米国特許明細書は共に参照として本明細書に取り込まれてい る)を有する初期ウエブ120を供給するために、連続型強化用構造体に結合さ れたポリマーの突出部を有することが出来る。多孔型フォーミング部材11を図 1に示したが、1つか2つのワイヤ・フォーミング装置、三日月型フォーミング 装置、さらに例えばS形又はC形に重ねた構造体等、他の構造のフォーミング・ ワイヤ装置を使用することも出来る。 さらに、層状の初期ウエブを供給するために、特性の異なる2つ以上の層の繊 維(例えばタイプの異なる繊維等)の完成紙料をフォーミング部材に送り出して も良い。カーステンス(Carstens)他の米国特許第4,300,981号明細書 、及びモーガン(Morgan)他の米国特許第3,994,771号明細書は、繊維 を層にする方法の開示の目的で、参照として本明細書に取りこまれている。 多孔型フォーミング部材11は張出しロールと複数のリターン・ロールによっ て支持され、これらのロールのうち、2つのリターン・ロール13、14のみを 図1に示す。多孔型フォーミング部材11は駆動装置(図示せず)によって矢印 81の方向に駆動される。初期ウエブ120は、抄紙用繊維の水性分散液から多 孔型フォーミング部材11上に、分散液を堆積させ、この水性分散液の媒体を部 分的に除去することによって形成する。初期ウエブ120は、多孔型フォーミン グ部材11に接触するウエブの第1面122と、その反対側を向くウエブの第2 面124とを有する。 初期ウエブ120は図1に示したような連続抄紙方法で形成し、又は代替的に バッチ方式の手漉き抄紙方法で形成することが出来る。抄紙用繊維の水性分散液 を多孔型フォーミング部材11上に堆積させた後に、初期ウエブ120を従来周 知の技法による水性分散液の媒体の部分的除去によって形成する。真空ボックス 、フォーミング・ボード、及びこれらに類似の物は、多孔型フォーミング部材1 1上の水性分散液から水を効率良く除去するのに有用である。初期ウエブ120 は多孔型フォーミング部材11と共にリターン・ロール13の周囲で移動させて 多 孔型圧痕形成用部材219の近傍まで搬送する。 多孔型圧痕形成用部材219は第1ウエブ接触面220と第2面240を有す る。図2及び図3に示す実施例では第1ウエブ接触面220はウエブの圧痕形成 面222と偏向路部分230を有する。この偏向路部分230は、多孔型圧痕形 成用部材219を通して水を移動させるに、第1ウエブ接触面220から第2面 240まで延びる連続的通路を少なくとも部分的に形成する。したがって、水を 抄紙用繊維のウエブから多孔型圧痕形成用部材219の方向に除去する時に、こ の水を抄紙用繊維に再度接触させることなく排出することが出来る。多孔型圧痕 形成用部材219は図1に示すように無端ベルトを有することが出来、かつ複数 のロール201乃至217で支持することが出来る。 多孔型圧痕形成用部材219は、図1に示す方向281(縦方向に対応)に、 駆動手段(図示せず)によって駆動される。多孔型圧痕形成用部材219の第1 ウエブ接触面220に、水を約90%、石油を約8%、セチルアルコールを約1 %、アドゲンTA−100(Adgen TA-100)等の界面活性剤を約1%有する乳濁 液を噴霧する。この様な乳濁液はウエブを多孔型圧痕形成用部材219から乾燥 ドラム510まで搬送する作用をする。もちろん、多孔型圧痕形成用部材219 をバッチ方式の手漉きに使用するときには無端ベルトを必要としないことは理解 されるであろう。 図2及び図3に示す実施例では、多孔型圧痕形成用部材219の第1ウエブ接 触面220が、目視的に単一面で型模様が付き連続的なウエブの圧痕形成面22 2を有する型模様付き樹脂層からなる。連続的なウエブの圧痕形成面222は、 圧痕形成用部材219の多孔型樹脂層の中に、複数の離散し隔離された不連続な 偏向路230を形成する。この偏向路230は開口部239を有し、この開口部 239は形状も分布もランダムにすることが出来るが、均一な形状で第1ウエブ 接触面220上に予め選択された連続模様で反復する分布であるのが好ましい。 この様な連続網状構造のウエブの圧痕形成面222を有する型模様付き樹脂層と 離散した偏向路230は、参照として本明細書に取り込まれる1985年7月9 日発行のトロクハン(Trokhan)の米国特許第4,528,239号明細書に開 示されたように、連続で密度が比較的高い領域と、この連続で密度が比較的高い 領域の全域に亘って分散した比較的小さい密度の複数のドームとを有するペーパ ー構造体を形成するのに有用である。 開口部239のために適当な形状は非限定的に円、楕円、及び多角形であり、 これを図2に六角形の開口部239で示す。この開口部239は行と列に整列さ せて規則正しく均等な間隔にすることが出来る。代替的に、図2に示すように、 開口部239は縦方向(MD)及び横方向(CD)に双方向千鳥足状にすること が出来、ここに、縦方向は装置を通るウエブの流れに平行な方向を意味し、横方 向は縦方向に直角であることを意味する。連続網状構造のウエブ圧痕形成面22 2と、離散して隔離された偏向路230とを有する多孔型圧痕形成用部材219 は、以下の米国特許明細書、即ち:1985年4月30日発行のジョンソン(Jo hnson)他の米国特許第4,514,345号明細書、1985年7月16日発 行のトロクハン(Trokhan)の米国特許第4,529,480号明細書、199 2年3月24日発行のスマルコスキ(Smurkoski)他の米国特許第5,098, 522号明細書、及び、1996年5月7日発行のトロクハン(Trokhan)の米 国特許第5,514,523号明細書の教示に基づいて製造することが出来、こ れらの米国特許明細書は参照として本明細書に取り込まれている。 図2及び図3を参照すれば、多孔型圧痕形成用部材219は、多孔型圧痕形成 用部材219を強化するための織った強化用構成要素243を有することが出来 る。この強化用構成要素243は、使い易い任意の型模様織物を使用出来るが、 強化用縦糸242と強化用横糸241とを有することが出来る。縦糸242と横 糸241との間の小間隙によって形成された、製織された強化用構成要素243 の開口部は、偏向路230の開口部239よりサイズが小さい。織られた強化用 構成要素243の開口部と偏向路230の開口部239は協働して、水を多孔型 圧痕形成用部材219に通して運ぶための、第1ウエブ接触面220から第2面 240まで延びる連続の通路を形成する。 ウエブの圧痕形成面222の面積は、第1ウエブ接触面220の総面積の%と して、約15%ないし約65%、より好ましくは約20%ないし約50%にすべ きである。偏向路230は約0.1mmないし約1.0mmの深さ232(図3 )を有することが出来る。 代替的実施例では、多孔型圧痕形成用部材219は製織したフィラメントで形 成した織布ベルトを有することが出来る。ウエブの圧痕形成面222は、織った フィラメントを重ねる点に形成する離散形ナックルで形成することが出来る。多 孔型圧痕形成用部材219として使用するための適当な織ったフィラメントのベ ルトは、次の米国特許明細書、即ち:1967年1月31日発行のスタンフォー ド(Sanford)他の米国特許第3,301,746号明細書、1975年9月1 6日発行のエイヤース(Ayers)の米国特許第3,905,863号明細書、1 980年3月4日発行のトロクハン(Trokhan)の米国特許第4,191,60 9号明細書、及び、1980年12月16日発行のトロクハン(Trokhan)の米 国特許第4,239,065号明細書に開示され、これらの米国特許明細書は参 照として本明細書に取り込まれている。 他の代替的実施例では、多孔型圧痕形成用部材219は第1ウエブ接触面22 0を有することが出来、この第1ウエブ接触面220は離散し隔離された複数の ウエブの圧痕形成面を取り囲む連続的型模様付き偏向路を有する。この様な多孔 型圧痕形成用部材219は、成形されたウエブの形成に使用することが出来、こ のウエブは連続的で比較的低密度の網状構造領域と、この連続的で比較的低密度 の網状構造領域の全域に分散した複数の比較的高密度の領域とを有する。この様 な多孔型圧痕形成用部材は1985年4月30日発行のジョンソン(Johnson) 他の米国特許第4,514,345号明細書に開示され、この米国特許明細書は 参照として本明細書に取り込まれている。代替的に多孔型圧痕形成用部材は、参 照として本明細書に取り込まれている、1995年2月6日発行のエイヤース( Ayers)他の米国特許出願第08/384,199号明細書に開示されたように 、半ば連続的なウエブ圧痕形成面からなる第1ウエブ接触面220を有すること が出来る。 本発明実施のための第3段階は、ウエブの第2面124を多孔型圧痕形成用部 材219の第1ウエブ接触面220上に位置付けるために、初期ウエブ120を 多孔型フォーミング部材11から多孔型圧痕形成用部材219に搬送することを 備えている。 本発明実施のための第4段階は、初期ウエブ120の中の抄紙用繊維を部分的 に第1ウエブ接触面220の偏向路230の中に偏向させること、及び偏向路部 230を通る初期ウエブ120から水を除去することからなる。初期ウエブ12 0は偏向路230の中への抄紙用繊維の偏向を行うための搬送位置で約4ないし 約20%の濃度を有することが出来る。 初期ウエブ120を圧痕形成用部材219に搬送し、初期ウエブ120中の抄 紙用繊維を部分的に偏向路部230の中に偏向させる段階は、初期ウエブ120 に対して異なる流体圧力を加えることによって実施することが出来る。例えば初 期ウエブ120を多孔型フォーミング部材11から圧痕形成用部材219に、図 1に示す真空ボックス126により又は代替的に回転ピックアップ型真空ロール (図示せず)の使用等の方法で、搬送することが出来る。真空源(例えば真空ボ ックス126)から供給する初期ウエブ120の厚さ方向の圧力差は、繊維を偏 向路部230の中に偏向させ、かつ好ましくはウエブの濃度を約18ないし約3 0%に増加させるために、水をウエブから偏向路部230を通して除去する。初 期ウエブ120の厚さ方向の圧力差は約13.5kPaないし約77.8kPa(水 銀柱約4ないし約23インチ)にすることが出来る。真空ボックス126が供給 する真空は、初期ウエブ120を圧縮することなく、初期ウエブ120を多孔型 圧痕形成用部材219に搬送することを可能にし、繊維を偏向路部230の中に 偏向させることを可能にする。中間ウエブ120Aをさらに脱水するために付加 的な真空ボックスを設けることが出来る。 図5を参照すれば、中間ウエブ120Aの一部分が偏向路230の中に偏向さ れ、したがって、この中間ウエブ120Aが非単一面であるように示されている 。中間ウエブ120Aは、圧搾ニップ300の上流で中間ウエブ120Aの局部 的密度の増加、又はコンパクト化をすることなく、中間ウエブ120Aが部分的 に圧痕形成用部材219の中に偏向されていることを示すために、圧搾ニップ3 00の上流で概ね均一な厚さ(第1ウエブ面120と第2ウエブ面124との間 の距離)を有するように示されている。初期ウエブ120の搬送と、偏向路23 0の中への初期ウエブ中の繊維の偏向は、基本的に同時実施可能である。上述の 参照米国特許第4,529,480号明細書は、初期ウエブを多孔型部材に搬送 し初期ウエブ中の抄紙用繊維を部分的に多孔型部材の中に偏向させる方法を教示 する目的で、本明細書に取り込まれている。 図1と図5を参照すれば、ウエブはニップ300の上流で、圧痕形成用部材2 19上に支持される。圧痕形成用部材219は比較的大きい透気度と比較的目の 粗い構造を有する。圧痕形成用部材219は少なくとも約250scfm(stand ard cubic feet per minuteの略、標準状態における立方フィート毎分)の透気度 を有する。透気度が比較的大きく、圧痕形成用部材219が目の粗い構造である から、真空ボックス126が水を圧痕形成用部材219を通してウエブから効率 良く除去し、ウエブを圧痕形成用部材219まで搬送した後に(もし必要であれ ば)圧痕形成用部材219に水がほとんど含まれないようにすることが出 来る。その結果、圧痕形成用部材219中の水でウエブを再湿潤することが最も 少なくなる。 さらに、フェルト層320、360は、ニップ300の上流で、ウエブと多孔 型圧痕形成用部材219から分離される。したがって、フェルト層320、36 0はニップ300の上流でウエブ及び多孔型圧痕形成用部材219に隣接せず、 フェルト層320、360がウエブを効率良く乾燥するためにニップ300に入 った時に、このフェルト層320、360が比較的乾燥している。 本発明実施のための第5段階は、成形されたウエブ120Bを形成するために 、湿潤状態の中間ウエブ120Aを圧搾ニップ300で押圧することを有する。 図1と図5を参照すれば、中間ウエブ120Aは多孔型圧痕形成用部材219上 で、多孔型フォーミング部材11から、押圧ロール362の反対側の表面とシュ ー・プレス・アッセンブリー700との間に形成されている圧搾ニップ300を 通して、搬送される。圧搾ニップ300の運転を説明するために、多孔型圧痕形 成用部材219、脱水用フェルト層320、360、多孔型バッキング部材35 0、及びペーパー・ウエブを、ロール362とシュー・プレス・アッセンブリー 700から引き出し拡大して示す。 第1脱水フェルト層320は、多孔型バッキング部材350が第1フェルト3 20とシュー・プレス・アッセンブリー700との間に位置するように、圧搾ニ ップの中に支持された状態で示してある。シュー・プレス・アッセンブリー70 0は流体不透過性圧力ベルト710、圧力シュー720、及び圧力源Pを有する 。圧力ベルト710はほぼ凹形の面722と案内ロール712との上方の連続経 路の中を移動する。圧力源Pは圧力を用いて作動油を圧力シュー720の中のキ ャビティー(図示せず)に供給する。キャビティーの中で加圧された流体は圧力 ベルト710をフェルト320に押付けて圧搾ニップ300の荷重を伝達する。 シュー・プレス・アッセンブリーは以下の米国特許明細書、即ち:キウチ(Kiuc hi) の米国特許第4,559,258号明細書;エムソン(Emson)他の米国特許第 3,974,026号明細書;ジャスティス(Justus)他の米国特許第4,28 7,021号明細書;モーア(Mohr)他の米国特許第4,201,624号明細 書;クロニン(Cronin)の米国特許第4,229,253号明細書;ジャスティ ス(Justus)の米国特許第4,561,939号明細書;パジュラ(Pajula)他 の米国特許第5,389,205号明細書;スタイナー(Steiner)他の米国特 許第5,178,732号明細書;ブラウン(Braun)他の米国特許第5,30 8,450号明細書に開示され、これらの米国特許明細書は参照として本明細書 に取り込まれている。 圧力ベルト710の外面は、圧力シュー720の上方を通過するときに概ねア ーチ型で凹形であり、かつ凹形の圧縮面を形成し、この凹形の圧縮面が押圧ロー ル362の提供する凸形の圧縮面に対向する。圧力シューの上方を通過する圧力 ベルト710の外面のこの部分を、図5に符号711で示す。圧力ベルト710 の外面は円滑又は有溝形にすることが出来る。 押圧ロール362によって形成される凸形の圧縮面は、シュー・プレス・アッ センブリー700によって形成される凹形の圧縮面に対向するように組み合わさ れて縦長のアーチ型の圧縮ニップを形成し、このニップが少なくとも約7.62 cm(約3.0インチ)である。一実施例では、圧搾ニップ300が縦長で、約 7.62ないし50.80cm(約3.0ないし20.0インチ)、好ましくは約 10.16ないし25.40cm(約4.0ないし10.0インチ)である。 第1脱水用フェルト層320は、複数の支持ロール324の周囲を移動し得る ように支持出来、かつ、ウエブ120Aと多孔型バッキング部材350との間に 位置する圧搾ニップ300を通って移動する。多孔型バッキング部材350は複 数の支持ロール354(図1)の周囲を移動し得るように支持することが出来、 かつ、第1脱水用フェルト層320と圧力ベルト710との間にある圧搾ニップ 300を通って移動する。第2脱水用フェルト層360は複数の支持ロール36 4の周囲を移動し得るように支持可能であり、圧痕形成用部材219と押圧ロー ル362との間にある圧搾ニップ300を通って移動する。 フェルト脱水装置370(例えばユール真空ボックス等)は、中間ウエブ12 0Aから脱水用フェルト層に移動した水を除去するために、各脱水用フェルト3 20、360に組み込むことが出来る。 押圧ロール362は、ほぼ円滑な面である。代替的に、押圧ロール362は溝 を付けることが出来、又は中間ウエブ120Aからの水を除去するために真空源 に流体を通し得るように接続された複数の開口部を有することが出来る。押圧ロ ール362はゴム被覆363、例えば骨の様に硬いゴム被覆物を有することが出 来、このゴム被覆は円滑、有溝、又は穴明きにすることが出来る。図5に示すゴ ム被覆363は凸面を有し、この面はシュー・プレス・アッセンブリー700に よって形成された凹形圧縮面711に対向している。 図5に示す多孔型バッキング部材350は製織したフィラメントの織物の形で ある。この様なファブリックを図4に平面図で概略的に示す。図4に示す多孔型 バッキング部材350は縦糸1352と横糸1354を有する。縦糸1352と 横糸1354は開口部1356を形成する寸法で相互に離間し、この開口部を通 って水が通過することが出来る。 図4の多孔型バッキング部材350はフィラメントの織物の形であり、この多 孔型バッキング部材350は多孔型樹脂層をも有することが出来る。例えば多孔 型バッキング部材350は、製織された強化用構成要素(例えばウエブ圧痕形成 用部材として使用するためのもの)に結合された型模様付きの樹脂層を有するこ とが出来る。型模様付き樹脂層は連続形、不連続形、又は半ば連続した形にする ことが出来る。 例示としてであるが、図2及び図3に示すような構造物は第1脱水用フェルト 層320とベルト710との間に位置することが出来る。面222は脱水用フェ ルト320の第2面327に対向する位置を占めることが出来るので、水が脱水 用フェルト層320から面222の開口部230を経て偏向路230の中に流れ ることが出来る。代替的に、もしも第2面240が第1脱水用フェルト層320 に対向する位置にあれば、水は第1脱水用フェルト層320から強化用構成要素 243の開口部を経由して偏向路230の中に流れることが出来る。 多孔型バッキング部材350は好ましくは、図5に見られるように、多孔型バ ッキング部材の突出面の単位面積当りの有効な量の水を受け入れるために少なく とも約100g/m2、より好ましくは200g、さらにより好ましくは約40 0ないし約600g/m2の空隙率を有する。この空隙率は次の手順で測定する 。 この図4に示すような織った構成要素の空隙率は次の様にして求める。先ず最 初に、織った構成要素のサンプルを約30cm(長さ)×30cm(幅)に測定 して切断する。次に、このサンプルの長さ、幅、及び厚さを測定する。この長さ と幅はmm単位で測定することが出来る。このサンプルの厚さは、14.725 g/m2(95g毎平方インチ)の圧力で、直径が5.08cm(2.0インチ )の圧力脚を有するスイング・アルバート(Thwing Albert)厚さ計型式89− 100(ペンシルバニア州、フィラデルフィアのスイング・アルバート社(Thwi ng Albert Co.)製)を用いて直近の0.010mmまで測定する。 構成要素の幾何学的面積は長さ×幅で求める。この構成要素の幾何学的容積は 長さ×幅×厚さで求める。次にこの構成要素を、側管まで水を満たした分別フラ スコの中に浸漬する。構成要素をフラスコの中に浸漬した時に、水がフラスコの 側管から排出される。排出した水の重量は排出した水の容積を計算するために使 用し、この容積は製織した構成要素のフィラメントが占める容積に等しいとする 。排出した水の容積は1g毎立方センチメートルの公称値を用いて計算する。 構成要素の空隙率はサンプルの幾何学的容積から排出された水の容積を差し引 いて求める。この空隙率を、次に水の重量に変換し、この水の重量は1グラム毎 立方センチメートルの公称値を用いて計算することが出来る。水重量毎単位面積 は水の重量をサンプルの幾何学的面積で割って求める。その値を製織構成要素の 平方メートル当りの水のグラム数に標準化する。空隙率はサンプル1平方メート ル当りの水のグラム数で報告する。 図11を参照すれば、脱水用フェルトに結合された注入成形樹脂層1221に よって形成される空隙率は、樹脂層1222の面における樹脂層1221の孔面 積パーセントと、フェルト面327の上方の樹脂層1221の厚さを測定して求 める。面1222におけるサンプルの孔面積パーセントは任意の使い易い方法で 測定することが出来る。この様な方法の1つは、面の拡大写真(約10ないし4 0倍)を撮り、画像分析プログラム(例えば米国の国立衛生研究所(National I nstitute of Health)から入手可能のソフトウエアIMAGE等)に基づく適当なパ ーソナル・コンピュータを使用して面1222に於けるサンプルの孔面積パーセ ントを求めることである。注入成形樹脂層の厚さは適当なダイアル・インディケ ータ型深さ計(例えばミツトヨ・コーポレーション社(Mitutoyo Corp.)製の、 直径が0.45mmの測定ヘッドを有し、60gの測定ヘッドの力を供給する型 式IDC−1012E等)を使用して求めることが出来る。 もし開口部1239がテーパーの非常に大きい側壁を有する場合には、孔面積 パーセントをテーパー表示に修正することが出来る。例えば表面1222の面で 測定された孔面積パーセントを、平均孔面積パーセントを求めるために、フェル ト表面327の面で測定した孔面積パーセントで平均することが出来る。 次に、注入成形樹脂層の空隙率は、サンプルの面積に孔面積パーセントを掛け 、次に注入成形樹脂層の厚さを掛けて算出することが出来る。水の重量は1g/ ccの公称値を用いて算出した容積に含めることが出来る。その値はサンプルの 平方メートル当りの水のグラム数に標準化する。空隙率はサンプルの平方メート ル 当りの水のグラム数で報告する。 用語“脱水用フェルト”は、本明細書で使用するときには、吸収性と圧縮性と 可撓性があるので、圧痕形成用部材219上の非単一面の中間ウエブ120Aの 輪郭に追随して変形可能であり、中間ウエブ120Aから押し出された水を受け 入れて保持する能力を有する部材を意味する。脱水フェルト層320、360は 天然材料、合成材料、又はそれらの組合せ物で形成することが出来る。適当な脱 水フェルト層320は、製織したフィラメントで形成された支持構造体に例えば 縫合等で結合された天然材料又は合成材料の不織詰綿を有する。不織詰綿から作 る適当な材料は非限定的に天然繊維(例えばウール等)及び合成繊維(例えばポ リエステルやナイロン等)を有することが出来る。詰綿で形成された繊維はフィ ラメントの長さ9000m当り約3ないし約40デニールを有することが出来る 。このフェルトは層状構造を有することが出来、かつタイプ及びサイズの異なる 繊維の混合物を有することが出来る。 脱水用フェルト層320は密度が比較的大きくて孔のサイズが比較的小さい第 1面325と、密度が比較的小さくて孔のサイズが比較的大きい第2面327と を有することが出来る。これと同様に、第2脱水用フェルト層360は密度が比 較的大きくて孔のサイズが比較的小さい第1面365と、密度が比較的小さくて 孔のサイズが比較的大きい第2面367とを有することが出来る。 第1脱水用フェルト層320は約2mmないし約5mmの厚さと、約800な いし約2000g毎平方メートルの坪量と、約0.35g毎立方センチメートル ないし約0.45g毎立方センチメートルの平均密度(坪量を厚さで割った値) を有することが出来る。 第1脱水フェルト層320と第2脱水フェルト層360はそれそれ、約200 scfm(標準状態における立方フィート毎分)、より好ましくは約5ないし約1 00scfm、さらにより好ましくは約20ないし約75scfmの透気度を有 することが出来る。一実施例では、第1脱水フェルト層320が、約20scf mより大きく約50scfm未満の透気度を有する。scfm単位の透気度は1 平方フィートのフェルト層をこのフェルト層の厚さ方向に水柱約12.7mm( 約0.5インチ)の圧力低下で通過する空気の量を、標準状態における立方フィ ート毎分の数字で表した値である。この透気度は、フィンランドのパンシオのヴ ァルメット社(Valmet Corp.)から入手可能のヴァルメット透過度測定装置(Wi go Taifun型式1000、#1オリフィスを使用)を用い、水柱12.7mm(0. 5インチ)の圧力差でフェルト層の厚さ方向に測定する。この透気度が抄紙機に 最初に使用する前に測定されることは理解されるであろう。 第1フェルト層320は、表面積の平方センチメートル当り少なくとも約15 0ミリグラムの水を保持する保水力、及び平方センチメートル当り少なくとも約 100ミリグラムの小孔容量を有することが出来る。この保水力は、フェルトの 1平方センチメートル当り約5ないし約500μmの有効半径を有する孔に保持 される水の量の測定値である。この小孔容量は、脱水用フェルト1平方センチメ ートル当りの比較的小さいキャピラリー開口部が含み得る水の量の測定値である 。断面積が比較的小さい開口部を用いて、約5ないし約75マイクロメータの有 効半径を有するキャピラリーの開口部を表す。この様なキャピラリー開口部はサ イズが湿潤ペーパー・ウエブのキャピラリー開口部のサイズに類似している。 フェルトの保水力と小孔容量はポロシメーター(例えばニュージャージー州、 プリンストンのTRI/プリンストン社(TRI/Princeton Inc.)からTRI 自動ポロシメーターとして入手可能のもの等)を用いて測定する。この保水力と 小孔容量は、1995年6月5日発行のトロクハン(Trokhan)他の米国特許出願 第08/461,832号“フェルト層と感光性樹脂層とを有する湿潤型模様加 工用装置”の明細書(これは参照として本明細書に取り込まれている)に記載さ れた方法論に基づいて作られる。 適当な第1脱水フェルト層320はAmSeam-2,Style 2732であり、これは詰綿 対坪量の比率が1:1(織った基本構造体各1ポンド当り1ポンドの詰綿材料) と、3層より多く6層詰綿構造体(3デニールの繊維より多く6デニールの繊維 より少ない)とを有し、ここでは3デニール繊維がフェルト層の面325に隣接 している。この様なフェルトはウイスコンシン州、アップルトンのアップルトン ・ミルズ社(Appleton Mills)から取得可能であり、約25立方フィート毎分毎 平方フィートの透気度を有することが出来る。 第2脱水用フェルト層360は第1脱水用フェルト層320と類似の特性を有 する。適当な第2脱水用フェルト層350はAmSeam-2,Style 2732である。 脱水用フェルト層320、360は20ないし80%、好ましくは30ないし 70%、より好ましくは40ないし60%の圧縮性を有する。この“圧縮性”は 、本明細書で使用するときには、所与の荷重の下における脱水用フェルトの厚さ の変化の%の測定値であり、圧縮性の測定は1995年6月29日発行のアンプ ルスキー(Ampulski)の名義のPCT特許出願第WO/95/17548号公開公 報(参照として本明細書に取り込まれている)が提供している。 中間ウエブ120Aは圧搾ニップ300への入口で約14ないし約80%の濃 度を有するべきである。より好ましくは、この中間ウエブ120Aは圧搾ニップ 300への入口で約15ないし約35%の濃度を有する。この様な好ましい濃度 を有する中間ウエブ120Aの抄紙用繊維は繊維対繊維の結合が相対的に非常に 少なく、第1脱水用フェルト層320を用いて比較的容易に再配置して偏向路部 230の中に偏向することが出来る。 中間ウエブ120Aは好ましくは圧搾ニップ300で、少なくとも7.031 kg/m2(100ポンド毎平方インチ(psi))、好ましくは少なくとも14.06 2kg/m2(200psi)のニップ圧で押圧される。好ましい実施例では、中間 ウエブ120Aは圧搾ニップ300の中で、28.124kg/m2(約40 0psi)より大きいニップ圧で押圧される。 縦方向のニップの長さは約7.62cm(約3.0インチ)ないし約50.8 0cm(約20.0インチ)にすることが出来る。この縦方向の長さが10.1 6cm(4.0インチ)ないし25.4cm(10.0インチ)のニップのため に、プレス組立体700は好ましくはニップの横方向の幅の直線の長さ1cm当 り71.433ないし1785.827kg(1インチ当り約400ないし10 000ポンド)の力を供給するように運転する。この横方向のニップの幅は図4 の面に直角に測定する。 ウエブ、フェルト、及び圧痕形成用部材を、縦方向の長さが少なくとも約7. 62cm(約3.0インチ)のニップの中で押圧すれば、ウエブの脱水を向上さ せることが出来る。所与の抄紙機の速度のためには、長さの比較的長いニップが ウエブとフェルトをニップの中に留める時間を増加させる。したがって、水をウ エブから、高速機械さえもしのぐ効率で除去することが出来る。 psi単位のニップの圧力は、ウエブに加えるニップの力を圧搾ニップ300の 面積で割って算出する。圧搾ニップ300が加える力は圧力源Pで制御し、業界 の熟達者に馴染みの深い各種の力、又は圧力トランスデューサを用いて算出する ことが出来る。圧搾ニップ300の面積はカーボン紙と白色普通紙を用いて測定 する。 カーボン紙を普通紙の上に置く。このカーボン紙と普通紙を、脱水フェルト層 320、360及び圧痕形成用部材219と共に圧搾ニップ300の上に置く。 このカーボン紙を第1脱水フェルト層320に隣接する位置に置き、普通紙を多 孔型圧痕形成用部材219に隣接する位置に置く。次に、シュー・プレス・アッ センブリー700を所要の押圧量の供給のために起動し、その力のレベルでのニ ップ300の面積を、カーボン紙で白い普通紙に付与する圧痕形成によって測定 する。これと同様に、ニップの縦方向の長さと横方向の長さを、カーボン紙で白 い普通紙に付与する圧痕形成によって測定することが出来る。 成形したウエブ120Bは、好ましくは、圧搾ニップ300の出口で少なくと も約30%の濃度を有する。中間ウエブ120Aを押圧することは、図1に示す ように、ウエブの圧痕形成面222に取り込まれた比較的密度の高い第1領域1 083と、偏向路230に取り込まれたウエブの比較的密度の低い第2領域10 84とを形成するために、ウエブを成形する。目視的に単一面で形模様が付き連 続的なウエブ圧痕形成面222を有する圧痕形成用部材219上で中間ウエブ1 20Aを押圧することは、図2ないし図4に示すように、比較的密度が高く巨視 的に単一面で形模様が付き連続的な網状構造領域1083と、連続的で比較的密 度が高い網状構造領域1083の全域に亘り離散して密度が比較的小さい複数の ドーム1084とを有する成形ウエブ120Bを形成する。この様な成形された ウエブ120Bを図6ないし図8に示す。この様な成形ウエブは、連続的で比較 的密度が高い網状構造領域1083が引張り荷重を担持するための連続的な荷重 経路を形成する。 成形したウエブ120Bは、図7に示すように、第1領域1083と第2領域 1084を延ばす第3の中間密度領域1074をも有することが出来る。第3領 域1074は比較的密度の大きい第1領域1083を有する。中間の密度の領域 1074は、第1脱水用フェルト層320が抄紙用繊維を偏向路230の中に引 き込んだ時に形成され、テーパーが付いたほぼ台形の断面を有する。 移行領域1073は偏向路部230の周辺部における中間ウエブ120Aの圧 縮によって形成される。この領域1073は比較的密度の小さいドーム1084 を少なくとも部分的に取り囲む中間密度の領域1074を取り囲んでいる。移行 領域1073は厚さTを有し、この厚さTが局部的に最少であり、これが比較的 密度の大きい領域1083の厚さKより薄く、局部的密度が比較的密度の大きい 領域1083の密度より大きいことを特徴としている。比較的密度の小さいドー ム1084は厚さPが局部的に最大であり、これが比較的高密度の連続的な網状 構造の領域1083の厚さKよりも厚い。理論に束縛されることなく、移行領域 1073がヒンジとして作用し、これがウエブの可撓性を強めると信じている。 図1に示したプロセスで形成した成形ウエブ120Bは、所与の程度のウエブの 坪量と、ウエブのキャリパH(図8)の割に比較的大きい引張強さと、可撓性と を有することを特徴とする。 本発明実施のための第6段階は、例えば図1に示すような通気空気乾燥機40 0等を用いて、成形ウエブ120Bを予乾燥する段階を有することが出来る。こ の成形ウエブ120Bは、乾燥用気体(例えば加熱空気等)を成形ウエブ120 Bに通すように導いて予乾燥することが出来る。一実施例では、加熱空気を、先 ず最初に第1ウエブ面122から成形ウエブ120Bを通し、引き続いて成形ウ エブ120Bを載せて運ぶ圧痕形成用部材219の偏向路部230を通してウエ ブの第2面124に導く。成形ウエブ120Bを通して導いた空気は成形ウエブ 120Bを部分的に乾燥する。一実施例では、成形ウエブ120Bは通気空気乾 燥機400に入ることによって約30ないし約65%の濃度を有することが出来 る。 図1を参照すれば、通気空気乾燥機400は中空の回転ドラム410を有する ことが出来る。成形したウエブ120Bは圧痕形成用部材219上の中空のドラ ム410の周囲を巡るような搬送が可能であり、加熱空気は先ず最初に成形ウエ ブ120Bに通し、次に多孔型圧痕形成用部材219に通すために、中空のドラ ム410から半径方向かつ外側方向に導くことが出来る。代替的に、加熱空気を 半径方向かつ内側方向(図示せず)に導くことも出来る。本発明の実施に使用す るのに適当な通気空気乾燥機は1965年5月26日発行のシソン(Sisson)の 米国特許第3,303,576号明細書、及び1994年1月4日発行のエンサ イン(Ensign)他の米国特許第5,274,930号明細書(この両米国特許明 細書は参照として本明細書に取り込まれる)に開示されている。代替的に、1台 以上の通気空気乾燥機400、又はその他の適当な乾燥装置を、ウエブが圧搾ニ ップ300を通過する前に、そのウエブを部分的に乾燥するために、ニップ30 0の上流に配置することが出来る。 本発明実施のための第7の段階は、圧痕形成されたウエブ120Cを形成する ために、多孔型圧痕形成用部材219のウエブの圧痕形成面222を、成形され たウエブ120Bの中に押しつける段階を設けることが出来る。ウエブの圧痕形 成面222を成形ウエブ120Bの中に押しつける段階は、成形ウエブの比較的 密度の高い領域1083、1084の密度をさらに高め、それによって領域10 83、1084の密度の差を増加させる作用をする。図1を参照すれば、成形ウ エブ120Bは圧痕形成用部材219上で運ばれて、ニップ490で多孔型圧痕 形成用部材219と圧痕形成面との間に入る。この圧痕形成面は乾燥ドラム51 0の表面512を有することが出来、ニップ490はロール209と乾燥ドラム 510との間に形成することが出来る。次に、圧痕形成されたウエブ120Cは クレープ加工用接着剤で支援して乾燥ドラム510の表面512に接着して最終 乾燥する。乾燥した圧痕形成ウエブ120Cは、この圧痕形成ウエブ120Cを 例えばドクター・ブレード524を用いて乾燥ドラムから剥離する等の方法によ って乾燥ドラム510から取り外すときに、縮小することが出来る。 本発明が提供する方法は、約10g毎平方メートルないし約65g毎平方メー トルの坪量を有するペーパー・ウエブを製造するために特に有用である。この様 なペーパー・ウエブは、顔用ティシュ、トイレット・ティシュ、及びペーパー・ タオル製品として使用するための単一又は多数の紙層の製造に使用するのに適当 である。 本発明の代替的実施例を図9ないし図12に示し、この実施例ではウエブ圧痕 形成用部材1219が脱水用フェルト層に結合された樹脂層を有し、またこの実 施例では、多孔型バッキング部材1350が脱水用フェルト層に結合された樹脂 層を有する。 図11を参照すれば、バッキング部材1350は脱水用フェルト層(例えば既 に図5を参照して概ね説明した第1脱水用フェルト層320等)に結合された形 模様付き樹脂層1221を有する。第1脱水フェルト層320は、製織したフィ ラメント3620で作った強化用部材に、例えば縫合などによって結合された不 織布繊維の詰綿1320を有する。この詰綿1320は、ウエブに面する第1ウ エブ対面側325に対応する第1紙面側と、その第2面327に対応する反対側 を向く第2側部とを有する。第1面325に隣接する詰綿1320は、第2面3 27に隣接する詰綿1320と部分的に比較すれば、部分的に比較的高い密度と 比較的小さい孔サイズとを有する。 形模様付き樹脂層1221は、詰綿1320の第2表面327を部分的にでは あるが全部ではなく被覆するために、詰綿1320に結合される。樹脂層122 1は、詰綿1320から離間した面1222を有するために、図11に示すよう に第2面327から延びている。面1222の開口部1239は注入成形樹脂層 1221の偏向路1230に通じている。一実施例では、樹脂層1221は、離 散し離間した偏向路1230が付いた連続的網状構造面1222を有する。代替 的に樹脂層1221は、フェルト層320の第2面327から延びている離散し た樹脂製突出部が形成する複数の離散面1222を有することが出来る。 面1222は連続的、不連続的、又は半ば連続的にすることが出来る。一実施 例では、面1222は目視的に単一な面の連続網状構造の面(例えば図2に示す ような面222等)にすることが出来る。面1222の複数の離散し離間した開 口部1239は、偏向路1230を経由して第2面327に流体的に接続され、 偏向路1230が樹脂層1221の厚さの全体に亘って延びている。 導路1230は約40ないし約600g毎平方メートルの空隙率を形成し、面 1222の開口部1239は面1222に約20%ないし約80%の目の粗い領 域を形成する。樹脂層1221は約3.875ないし約93.000個毎平方セ ンチメートル(約25ないし約600個毎平方インチ)の開口部1239を有す ることが出来る。 強化部材のフィラメント3620と第1脱水用フェルト層320の第1シート 側の面325との中間の詰綿1320の部分の坪量は、好ましくは少なくとも強 化用部材と面327との中間の詰綿1320の部分の坪量にほぼ等しい。一実施 例では、ほとんど全ての詰綿1320が強化用部材と面325との中間に配置さ れる。バット1320の全坪量は約500ないし約2000グラム毎平方メート ルである。 図12を参照すれば、複合圧痕形成用部材1219は第1ウエブ接触面220 と第2面240を有する。この複合圧痕形成用部材1219は、第2脱水用フェ ルト層360(例えば既に図5について概略説明した脱水用フェルト層360等) に結合された形模様付き樹脂層221を有する。第2脱水用フェルト層360は 、織ったフィラメント3620で形成された強化用部材に、例えば縫合等によっ て結合された不織繊維の詰綿1360を有する。詰綿1360は第1面365と 第2面367を有する。第1ウエブに対面する面365に隣接する詰綿1360 の部分は、第2面367に隣接する詰綿1360の部分と比較すると、相対的に 密度が高く、かつ相対的に孔のサイズが小さい。 形模様付き樹脂層221は、詰綿1360の第1面365を部分的にであって 全てではなく覆うために、詰綿1360に結合される。この樹脂層221は、詰 綿1360から離間したウエブの圧痕形成面222を有するために、図12に示 すように面365から延びている。樹脂層221は導路部分を有する。一実施例 では、樹脂層221は網状構造のウエブの圧痕形成面222と、図2に示すタイ プの開口部239を有する離散した偏向路230を有する。代替的に、樹脂層2 21は、離散し離間したウエブの圧痕形成面222を形成するために、第1面3 65から延びている離散し離間した複数の突出部を有する。 次の刊行物と特許出願明細書、即ち:1996年9月17日発行のトロクハン (Trokhan)他の米国特許第5,556,509号明細書;1996年1月11日 発行のトロクハン(Trokhan)他の名義のPCT公報第WO96/00812号; 1996年8月22日発行のトロクハン(Trokhan)名義のPCT公報第WO96 /25547号;1996年8月22日発行のオステンドルフ(Ostendorf)名義 の米国特許出願第08/701,600号明細書;及び1996年4月30日発 行のアンプルスキー(Amplulski)他の米国特許第08/640,452号明細書 は、脱水用フェルト層に結合された形模様付き樹脂層を有するウエブ形模様付け 装置を開示する目的で、参照として本明細書に取り込まれている。 図12の樹脂層221には型模様を付けることが出来、この型模様は図11に 示す樹脂層1221の型模様とほぼ同じ、又は代替的に異なるものである。例え ば樹脂層221の開口部239は、樹脂層1221の開口部1239と数、サイ ズ、及び間隔を等しくすることが出来る。代替的に、樹脂層221は開口部23 9を有することが出来、この開口部239は開口部1239と数、サイズ、及び /又は間隔において異なる。 図9及び図10を参照すれば、初期ウエブはフォーミング部材11から真空ボ ックス126を有する複合圧痕形成用部材1219に搬送されるので、初期ウエ ブの面124は圧痕形成用部材1219の第1面220に支持される。 複合圧痕形成用部材1219はウエブをニップ300に運ぶ。図10を参照す れば、ウエブ120Aはニップ300の複合圧痕形成用部材1219と第1フェ ルト層320との間で押圧される。ウエブ120Aの面122はフェルト層32 0の面325に対向する位置にある。ウエブ120Aの面124は圧痕形成用部 材219の第1面220に対向する位置にある。ウエブ120Aは成形されたウ エブ120Bを形成するためにニップ300の中で押圧される。成形したウエブ 120Bは図9の複合圧痕形成用部材1219に支持されたニップ300から出 るところを示してある。 ウエブ120Aをニップ300の中で押圧した時にウエブ120Aから出た水 は、第1フェルト層320と第2フェルト層360に受け入れる。第1フェルト 層320に受け入れた水は、見方を変えれば、バット1320を出、第2面32 7を通って、樹脂層1221の中の導路1230に入る。導路1230は詰綿1 320からの水を受け入れる為の容積を形成し、それによって、第1フェルト層 320にウエブ120Aからの付加的な水を受け入れることが出来る。 成形したウエブ120Bが圧搾ニップ300の中で形成された後に、このウエ ブ120Bが、複合圧痕形成用部材1219のウエブ圧痕形成面222をウェブ の中に押しつけるために、ロール299と加熱乾燥ドラム510との間で押圧可 能となり、それによって、圧痕形成されたウエブ120Cを形成する。圧痕形成 されたウエブ120Cは乾燥ドラム510で乾燥し、このドラム510から、ド クター・ブレードを用いて剥離する。 図13は図5に示した例の代替的実施例を示す。図13で、多孔型バッキング 部材350A、350Bは圧搾ニップの中に位置する。多孔型バッキング部材3 50Aは第1フェルト層320の第2面327に相対する位置にある。多孔型バ ッキング部材350Bは第2脱水用フェルト層360の第2面367に相対する 位置にある。多孔型バッキング部材350Bが形成した空隙率は圧痕形成用部材 219と第2フェルト層360を通る水の流路を形成し、それによってウエブの 両側からの脱水を強める。ウエブ、圧痕形成用部材、フェルト層、及び、2つの 多孔型バッキング部材350A、350Bは圧搾ニップの中で押圧する。 図14は図10に示した実施例の代替的実施例を示す。図14で、形模様付き 樹脂層1221Aは、フェルト層320の第2面327をある程度、ただし全て ではなく被覆するために、フェルト層320に結合される。形模様付き樹脂層1 221Aは第2面327に隣接する空隙率を形成する。これに対応する形模様付 き樹脂層1221Bは、フェルト層360の第2面367を、ある程度であって 全てではなく被覆するために、フェルト層360に結合される。樹脂層1221 Bは面367に隣接する空隙率を形成する。 図14に示す配置は、第1フェルト層320と形模様付き樹脂層1221Aを 1つの織物の流れの中に組み合わせ、かつ、第2フェルト層360、ウエブ圧痕 形成用部材1219、及び形模様付き樹脂層1221Bが単一の織物の流れの中 に組み合わせるという長所を提供する。したがって2つの流れのみが要求される 。 本発明の特定な実施例を図で示して説明したが、当業者にとって他の各種の変 形や改良が本発明の精神と範囲から逸脱することなく可能であることは明らかで ある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,ML,MR, NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,KE,L S,MW,SD,SZ,UG,ZW),EA(AM,AZ ,BY,KG,KZ,MD,RU,TJ,TM),AL ,AM,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BR, BY,CA,CH,CN,CU,CZ,DE,DK,E E,ES,FI,GB,GE,GH,GM,GW,HU ,ID,IL,IS,JP,KE,KG,KP,KR, KZ,LC,LK,LR,LS,LT,LU,LV,M D,MG,MK,MN,MW,MX,NO,NZ,PL ,PT,RO,RU,SD,SE,SG,SI,SK, SL,TJ,TM,TR,TT,UA,UG,UZ,V N,YU,ZW (72)発明者 オステンドルフ・ワード・ウイリアム アメリカ合衆国 オハイオ州,ウエスト・ チェスター,オレゴン・パス,6331

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1. 抄紙用繊維の水性分散液を提供する段階と; 多孔型フォーミング部材を提供する段階と; ウエブから押圧されて出る水を受け入れて保持し得る第1脱水用フェルト 層を提供する段階と; ウエブから押圧されて出る水を受け入れて保持し得る第2脱水用フェルト 層を提供する段階と; ウエブを圧痕形成する部材を提供する段階と; 多孔型のバッキング部材を提供する段階と; 第1及び第2の対向する圧縮面の間に圧搾ニップを提供する段階と; 多孔型フォーミング部材に抄紙用繊維の初期ウエブを形成し、該初期ウエ ブが第1面と第2面を有する段階と; 初期ウエブを多孔型フォーミング部材から圧痕形成用部材に搬送する段階 と; ウエブ圧痕形成用部材に支持された抄紙用繊維の非単一面で中間のウエブ を形成するために、初期ウエブの中の抄紙用繊維を部分的に偏向させる段階と; 圧搾ニップの中の第2脱水用フェルト層と多孔型バッキング部材との中間 で、第1脱水用フェルト層、ウエブ、及びウエブ圧痕形成用部材の位置を決める 段階であって、該段階で第1脱水用フェルト層が中間のウエブの第1面に隣接す る位置にあり、該段階でウエブ圧痕形成用部材が中間のウエブの第2面に隣接す る位置にあり、かつ該段階で第1脱水用フェルト層がウエブと多孔型バッキング 部材との中間の位置にあるようにする段階と; 抄紙用繊維をウエブ圧痕形成用部材の偏向路部の中にさらに偏向させて成 形ウエブを形成するために中間のウエブを圧搾ニップの中で押圧する段階とから なるペーパー・ウエブを形成する方法。 2.ウエブ圧痕形成用部材が、複数の離散し隔離された偏向路を形成する目視的 に単一面で連続的網状構造のウエブ圧痕形成用部材からなるウエブ接触面を有す る請求の範囲第1項記載の方法。 3. 多孔型バッキング部材を提供する段階が、織ったフィラメントで形成され た多孔型バッキング部材を提供する請求の範囲第1項又は第2項の何れか1項に 記載の方法。 4. 多孔型バッキング部材を提供する段階が、脱水用フェルト層に結合された 多孔型バッキング部材を提供する請求の範囲第1項、第2項、又は第3項の何れ か1項に記載の方法。 5. 多孔型バッキング部材を提供する段階が、脱水用フェルト層に結合された 形模様付き樹脂層からなる多孔型バッキング部材を提供する請求の範囲第1項、 第2項、第3項、又は第4項の何れか1項に記載の方法。 6. 多孔型バッキング部材が、複数の離散し隔離された偏向路を形成する連続 的網状構造の面を有する型模様付き樹脂層からなる請求の範囲第1項、第2項、 第3項、第4項、又は第5項の何れか1項に記載の方法。 7. 多孔型バッキング部材が、少なくとも約200g毎平方メートル、より好 ましくは約400ないし600g毎平方メートルの空隙率を有する請求の範囲第 1項、第2項、第3項、第4項、第5項、又は第6項の何れか1項に記載の方法 。 8. 少なくとも1つの圧痕形成用部材及び多孔型バッキング部材が、形模様付 き樹脂層からなり、好ましくは圧痕形成用部材と多孔型バッキング部材とが共に 脱水用フェルト層に結合された形模様付き樹脂層からなる請求の範囲第1項、第 2項、第3項、第4項、第5項、第6項、又は第7項の何れか1項に記載の方法 。
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