JP2002513100A - 流動性が潜在する天然ポリマーを含有し密度差のあるセルロース系構造体を製造する超音波付与方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 第一の複数個の高密度微小域と第二の複数個の低密度微小域とからなる密度差を有するセルロース系ウエブを製造する方法と装置が開示される。本方法は、流動性潜在の天然ポリマーと水を含有する繊維ウエブを作成する工程；流体透過成形ファブリック（２０）上にウエブを堆積する工程；超音波エネルギーをウエブに付与することにより、ウエブの少なくとも選択部分において流動性潜在の天然ポリマーの軟化に寄与する工程；成形ファブリック（２０）をウエブ内に押圧することにより、ウエブの選択部分を濃密化し、また流動性潜在の天然ポリマーを流動させ、そして選択部分に相互近接配置される繊維を相互接続する工程；および流動性潜在の天然ポリマーを不動にすることにより、それらの結合を、選択部分に相互接続される繊維間につくる工程からなる。装置は、超音波エネルギーを、成形ファブリック（２０）と協同するウエブに超音波を付与する超音波手段（９０）と、成形ファブリックをウエブ内に押圧するプレス手段（６１，６２）とを含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 発明の分野 本発明は、強力、柔軟、かつ吸収性のあるセルロース系ウエブを製造する方法
に関する。特に、この発明は、高密度微小域と低密度微小域とを有するセルロー
ス系ウエブ、およびこのようなセルロース系ウエブを製造する方法および装置に
係る。

【０００２】 発明の背景 紙製品は多様な目的に使用される。紙タオル、顔用ティシュ、トイレット・テ
ィシュ等は現代産業化社会で常時使用されている。このような紙製品の大きな需
要により製品の改善の要請が生じている。紙タオル、顔用ティシュ、トイレット
・ティシュ等の紙製品がその企図した課題を達成しかつ広い受容を見いだすこと
になれば、それらは一定の物理的特性を持たねばならない。これら特性のより重
要な点は吸収性、柔軟性および強さである。

【０００３】 吸収性は、紙に、流体、特に水、水溶液および懸濁液を吸収保持させる特性で
ある。重要なのは、一定量の紙が保持する流体の絶対量だけでなく、かつまた紙
が流体を吸収する速度である。柔軟性は、消費者が紙を企図された目的に使用す
る際感知する気持よい触感である。強さは、紙ウエブが使用中その物理的一体性
を保持する能力である。

【０００４】 ウエブの強さと密度との間には良好に確立された関係がある。そのため、高密
度化紙ウエブを製造する努力がなされている。このような方法の１つは、すべて
レチネン（Lehtinen）に発行された、１９７８年９月１２日発行の米国特許第４
，１１２，５８６号明細書；ともに１９８５年３月２６日発行の米国特許第４，
５０６，４５６号および第４，５０６，４５７明細書；１９９０年２月１３日発
行の米国特許第４，８９９，４６１号明細書；１９９０年１月１２日発行の米国
特許第４，９３２，１３９号明細書；１９９７年１月２１日発行の米国特許第５
，５９４，９９７号明細書；およびレチネン（Lehtinen）他に１９８６年１１月
１８日発行の米国特許第４，６２２，７５８号明細書；ラウタコピィ（Rautakor
pi）他に１９９０年９月２５日発行の米国特許第４，９５８，４４４号明細書に
開示されている。前記全ての特許はヴァルメット社（Valmet Corp.）に譲渡され
、ここに文献として組み入れる。

【０００５】 この技術は、１対の移動無端バンドを使用して、プレスされそしてバンド間を
バンドと平行に移動するウエブを乾燥する。バンドは異なる温度を有する。熱勾
配により比較的温暖側から水を追出し、水は比較的冷却側のファブリック中に凝
縮する。ウエブはウエットでありまた圧力および高温下に存在する間に、温度、
圧力、ウエブの水分含有量、および滞留時間の組み合わせにより、ウエブの製紙
用繊維に含有されるヘミセルロースとリグニンとを軟化し流動させることにより
、製紙用繊維を一体に相互接続し“溶着”する。

【０００６】 上記技術は、包装需要に適する高密度化強力紙を生産させるが、この方法は、
顔用ティシュー、紙タオル、ナプキン、トイレット・ティシュー等消費者使い捨
て製品に適する強力（同時に）柔軟紙の製造には適切でない。紙の密度を増大す
ると一般に紙の吸収性および柔軟度の特性を減少するもので、これらは上述の消
費者使い捨て製品にとって重要なことは周知である。

【０００７】 本譲受人により現在製造されるセルロース系構造体は、もっとも典型的に密度
差により定まる複数微小域を含む。密度差を持つセルロース系構造体は、第一に
、成形ベルトと協同する湿潤ウエブに真空圧を加えることにより、製紙用繊維の
一部を偏向して低密度微小域を発生させ、第二に、非偏向製紙繊維からなるウエ
ブ部分を、たとえばヤンキー乾燥ドラムの表面等硬質面に対しプレスして高密度
微小域を形成することによってつくられる。得られたセルロース系構造体の高密
度微小域は強さを発生し、一方低密度微小域は柔軟度、嵩および吸収性に寄与す
る。

【０００８】 このような密度差を持つセルロース系構造体は、補強構造体と樹脂フレーム構
造体とからなる通気空気乾燥用製紙ベルトを使用して製造され、前記ベルトは、
１９８５年４月３０日にジョンソン（Johnson）他に発行された米国特許第４，
５１４，３４５号明細書；１９８５年７月９日にトロカーン（Trokhan）に発行
された米国特許第４，５２８，２３９号明細書；１９８５年７月１６日にトロカ
ーン（Trokhan）に発行された米国特許第４，５２９，４８０号明細書；１９８
７年１月２０日にトロカーン（Trokhan）に発行された米国特許第４，６３７，
８５９号明細書；１９９４年８月２日にトロカーン（Trokhan）他に発行された
米国特許第５，３３４，２８９号明細書に記載されている。前記特許はここに文
献として組み入れる。

【０００９】 製紙技術において周知のように、製紙に典型的に使用される木材は本質的に、
セルロース（約４５％）、ヘミセルロース（約２５−３５％）、リグニン（約２
１−２５％）および抽出物（約２−８％）からなる。パルプ・紙技術ハンドブッ
ク（G.A. Smook, Handbook for Pulp & Paper Technologists, TAPPI, 第４刷,
1987, pages 6-7）、この本はここに文献として組み入れる。ヘミセルロースは
、ヘキソース（グルコース、マンノースおよびガラクトース）とペントース（キ
シロースおよびアラビノース）とのポリマーである。リグニンは、繊維の外層を
構成する無定型高分子物質である。抽出物は、樹脂酸、脂肪酸、ターペノイド化
合物およびアルコール等天然繊維に存在する種々多様な物質である。本明細書で
使用されるように、セルロース系繊維に本質的に存在するヘミセルロース、リグ
ニンおよび重合抽出物は、総称用語“流動性が潜在化している天然ポリマー”ま
たは“ＦＬＩＰ”で定義される。ヘミセルロース、リグニンおよび重合抽出物は
典型的にセルロース系繊維の一部であるが、製紙方法の部分として、複数個の製
紙セルロース系繊維、またはウエブに別個に添加してもよい。

【００１０】 ヤンキー・ドライヤーへの湿りウエブの移送中のウエブの温度および圧力付与
時間等伝統的製紙条件は、ＦＬＩＰを高密度微小域で軟化し流動させるには適切
ではない。

【００１１】 ここに文献として組み入れる同時継続出願である１９９７年６月６日に出願さ
れた名称が“密度差のあるセルロース系構造体およびその製造方法”および１９
９７年８月１５日に出願された名称が“繊維構造体およびその製造方法”は、セ
ルロース系製紙繊維に本質的に含有され、および／または添加される流動性が潜
在している天然ポリマーを軟化して、ついで流動性が潜在している天然ポリマー
を流動させることにより高密度微小域の隣接製紙繊維を相互接続して、最後に高
密度微小域で流動性潜在の天然ポリマーを不動にする方法によって形成される微
小域を備えるセルロース系構造体および繊維構造体を製造する方法を開示する。
ウエブに含有される流動性潜在の天然ポリマーの十分な流動化を達成するために
は、ウエブは一定時間（滞留時間）強力加熱を受けなければならない。滞留時間
の減少により製紙工程速度を有意に高めることができ、その結果、十分な経済的
利益が得られる。

【００１２】 １９８８年３月８日にベアード（Beard）他に発行された米国特許第４，７２
９，１７５号明細書は、超音波エネルギーを板紙の連続移動ウエブに付与し、同
時にウエブをプレス乾燥し加熱する方法と装置を開示する。現在、ウエブに含有
される流動性潜在の天然ポリマーの流動化を開始するために適当な超音波エネル
ギー界がウエブに結合されると信じられている。付加的にまたは別に、超音波エ
ネルギーが、ウエブが加熱されている間に、ウエブに付与されれば、超音波エネ
ルギーの付与は流動性潜在の天然ポリマーの流動化を向上させる。ウエブに結合
される超音波振動は、流動性潜在の天然ポリマーと、その剪断減粘化、すなわち
、流動性潜在の天然ポリマーの粘度減少とによる超音波エネルギーの内部吸収に
より流動性潜在の天然ポリマーの流動化に助力すると信じられている。そのため
、超音波エネルギー使用の助力により、流動性潜在の天然ポリマーの流動化を達
成するのに必要な滞留時間を減少して、製紙工程全体を高速化する条件をつくり
出すことができる。

【００１３】 従って、本発明の目的は、ウエブに含有される流動性潜在の天然ポリマーの超
音波助力軟化工程を含む改良製紙方法を提供することにある。 本発明の他の目的は、通常の加熱手段により発生する加熱エネルギーと超音波手
段により発生する超音波エネルギーとが一体に結合されウエブに含有する流動性
潜在の天然ポリマーの流動化の促進に協同作動する、改良製紙方法を提供するこ
とにある。

【００１４】 本発明の他の目的は、ウエブに含有される流動性潜在の天然ポリマーの結合を
有する複数個の高密度微小域と複数個の低密度微小域とを有するセルロース系構
造体を製造する改良製紙方法を提供することにある。

【００１５】 本発明のさらに他の目的は、流動性潜在の天然ポリマーの結合を有する複数個
の高密度微小域を有するセルロース系構造体を製造する方法のための装置であっ
て、結合の形成に寄与する超音波手段を有する、装置を提供することにある。

【００１６】 発明の概要 本発明の方法は下記の工程からなる：流動性潜在の天然ポリマーを含む繊維ウ
エブを作成する工程と；ウエブ側面と前記ウエブ側面とは反対の裏側面とを有す
る目視的単一平面で流体透過性成形ファブリックを用意する工程と；繊維ウエブ
を成形ファブリックのウエブ側面上に堆積する工程と；超音波振動を繊維ウエブ
の少なくとも選択部分に加えることにより、選択部分における流動性潜在の天然
ポリマーの軟化に寄与する工程と；成形ファブリックのウエブ側面を加圧下で繊
維ウエブ内に押圧することにより、ウエブの選択部分を密集し、また流動性潜在
の天然ポリマーを流動させ選択部分に互いに近接配置されたセルロース系繊維を
相互連結する工程と；流動性潜在の天然ポリマーを不動にし、また繊維ウエブの
少なくとも選択部分において相互接続されるセルロース系繊維間で流動性潜在の
天然ポリマーの結合をつくることにより、選択部分から第一の複数個の高密度微
小域を形成する工程とである。

【００１７】 好ましくは、この方法はさらに、繊維ウエブの少なくとも選択部分を加熱する
工程を備える。さらに好ましくは、超音波エネルギーを加える工程と加熱工程と
は結合され協同して作動して繊維ウエブの少なくとも選択部分における流動性潜
在の天然ポリマーを軟化させる。超音波エネルギーを加える工程はウエブを加熱
する工程に先立ち、その後、および／または、それと同時に行われる。好ましく
は、選択部分を加熱する工程と押圧工程とは同時に行われる。ウエブを加熱する
工程は周知の種々の手段により行える。たとえば、ウエブはウエブと接触する熱
加熱バンドにより加熱でき、加熱バンドは加熱装置により加熱される。 超音波エネルギーの周波数の好ましい範囲は、約１６，０００Ｈｚと約１００，
０００Ｈｚの間である。より好ましい周波数範囲は、約２０，０００Ｈｚと約８
０，０００Ｈｚの間である。超音波エネルギーの好ましい量は、平方センチあた
り１ワット（Ｗ／ｃｍ²）から平方センチあたり１００Ｗ／ｃｍ²である。さらに
好ましい超音波エネルギーの量は約５Ｗ／ｃｍ²から約５０Ｗ／ｃｍ²である。好
ましい振幅範囲は、ピーク間で５マイクロ・メータから２００マイクロ・メータ
である。さらに好ましい振幅範囲は、ピーク間で２０マイクロ・メータから１０
０マイクロ・メータである。好ましい連続工程において、設備を通過するウエブ
の速度は、所望の滞留（または曝露）時間に基づいて選択されるが、これは超音
波がウエブに含有される流動性潜在の天然ポリマーをウエブの選択部分のウエブ
繊維内および繊維間に拡散させるのに十分でなければならない。好ましい滞留時
間は約１ミリ秒から１００ミリ秒、より好ましい滞留時間は１ミリ秒から１０ミ
リ秒である。

【００１８】 流動性潜在の天然ポリマーを不動にしそしてその結合をつくる工程は、下記の
いずれかまたは組み合わせにより行われる：ウエブの少なくとも第一部分を乾燥
する、ウエブの少なくとも第一部分を冷却する、および／または形成ベルトのウ
エブ側面をウエブ内に押圧する工程により生じた圧力を解放する。

【００１９】 本発明の連続方法において、成形ファブリックは、好ましくはベルトの相互対
向面間でＺ方向に伸長する偏向導管を有する無端製紙ベルトよりなる。より好ま
しくは、ベルトは補強構造体に接合される樹脂フレーム構造体を有する。

【００２０】 この方法はさらに、セルロース系繊維の第一部分をベルトのウエブ側面に残す
ように流体差圧をウエブに加える、一方セルロース系繊維の第二部分を偏向導管
内に偏向し、液体キャリヤをウエブから除去する工程を備える。

【００２１】 本発明の装置は、超音波エネルギーをウエブに付与する超音波手段とウエブを
加圧する加圧手段を有する。好ましくは、本発明の装置はさらに、ウエブの少な
くとも選択部分を加熱する加熱手段を備える。さらに好ましくは、本装置は、超
音波手段と加熱手段とが、少なくともウエブの選択部分で流動性潜在の天然ポリ
マーを軟化させるのに十分な量の総合エネルギーを与えるように設計される。加
圧手段は、ウエブを成形ファブリックに対し加圧することにより、ウエブの選択
部分を濃密化し、さらに軟化した流動性潜在の天然ポリマーを選択部分で流動さ
せることにより、選択部分において相互近接配置セルロース系繊維を相互接続さ
せる。

【００２２】 好ましい超音波手段は、その上にウエブを有する成形ベルトを支持するアンビ
ルと並置された超音波アプリケーターからなる。超音波アプリケーターとアンビ
ルとでそれらの間に超音波ニップを形成する。好ましい連続方法において、成形
ベルト上に配設されるウエブは超音波ニップを通過することにより超音波エネル
ギーの影響をうける。超音波アプリケーターは超音波周波数の振動を発生し、振
動をウエブに結合する。ウエブに結合される超音波振動の助力で、ウエブに含有
される流動性潜在の天然ポリマーをウエブの繊維中および繊維間に拡散させるこ
とにより流動性潜在の天然ポリマーの流動化の行程に寄与する。

【００２３】 加圧手段は圧力をウエブに与え、また流動性潜在の天然ポリマーの流動化の行
程に寄与する。ウエブの選択部分を濃密化することにより、加圧手段はまた、相
互接続繊維間に流動性潜在の天然ポリマーの結合をつくる助けとなる。一般に、
加圧手段は、１対の相互に対向するプレス面、ウエブ接触プレス面と、ベルト接
触プレス面とを有し、それらの間に協同ファブリックとともにウエブを受け入れ
る。ウエブ接触プレス面はパターンを有する。好ましくは、このパターンは目視
的平面で連続網状ネットワークからなる。一実施例において、ウエブ接触プレス
面は、支持ロールを備えるベルト接触プレス面と並置される少なくとも１つのパ
ターン化ロールを備え、パターン・ロールと支持ロールはそれらの間にニップを
有し、そこを通りウエブとベルトが抄紙方向に走行する。他の実施例において、
ウエブ接触プレス面はヤンキードラムの外面からなり、そしてウエブ接触プレス
面は少なくとも１つの刻印ロールを備える。好ましい実施例において、約６．９
０×１０５Ｐａ（約１００ｐｓｉ）から約６．９０×１０７Ｐａ（約１００００
ｐｓｉ）、好ましくは約３．４５×１０６Ｐａ（約５００ｐｓｉ）から約３．４
５×１０７Ｐａ（約５０００ｐｓｉ）程度の比較的高い機械的圧力が瞬時に、超
音波付与工程に続く直後にウエブの選択部分に加えられる。

【００２４】 好ましい実施例において、温度と、超音波エネルギーと圧力とは、流動性潜在
の天然ポリマーの流動化に協同して作用する。超音波エネルギーが加熱と圧力の
付与と同時にウエブに加えられる、実施例が可能であり、好ましくさえある。

【００２５】 発明の詳細な説明 本発明の製紙方法は、下記のように一般時系列で起こる多数の工程または操作
からなる。しかし、下記の工程は、本発明を理解する上で読者を助ける意図であ
ること、および発明は、ほんの少数のまたは一定配置の工程を持つ方法に限定さ
れないことを理解すべきである。なお、これに関し、少なくともいくつかの下記
の工程を結合して同時に行うことが可能で、場合によっては、好ましくさえある
。同様に、この発明の範囲から逸脱しないで少なくとも下記の工程のいくつかを
２つまたはそれ以上の工程に分けることができる。

【００２６】 本発明による方法の第一工程は、流動性潜在の天然ポリマーと水を含有する繊
維ウエブ１０を作成することである。本明細書に使用されている、用語“繊維ウ
エブ”はセルロース系繊維、合成繊維または、それらの任意の組み合わせを含む
。ウエブ１０の好ましい濃度は、約１０％から約７０％（すなわち、水が約９０
％−３０％）、より好ましい濃度は、約１５％から約３０％（すなわち、水が約
８５％−７０％）である。ウエブの好ましい秤量は、約１０グラム／平方メート
ルから約６５グラム／平方メートルである。しかし、他の秤量を有するウエブも
本発明の方法に使用できる。

【００２７】 繊維ウエブ１０は、従来の方法や通気空気乾燥方法を含むがそれに限定されな
い、周知の製紙方法により製造される。再湿化された乾燥ウエブの使用も本発明
において考えられる。再湿化ウエブの好ましい濃度は約３５％から約６５％であ
る。ウエブ１０を形成する適当な繊維１００（図１，１Ａおよび図１Ｃ）は、バ
ージン製紙繊維とともに、リサイクルまたは二次製紙繊維を含む。繊維１００は
、広葉樹、針葉樹および非木繊維でもよい。

【００２８】 もちろん、繊維ウエブ１０を作成する工程には、図１，１Ａおよび図１Ｃに略
示するように、このような繊維ウエブ１０を形成する工程が先行する。当業者は
、繊維ウエブ１０を作成する工程には複数個の繊維１００を準備する工程を含む
ことが容易に認識できる。典型的方法では、複数個の繊維１００は好ましくは、
流体キャリヤに懸濁される。さらに好ましくは、複数個の繊維１００は繊維１０
０の水性分散体からなる。繊維１００の水性分散体を作成する装置は公知である
ので、図１，１Ａおよび図１Ｃには示されていない。繊維１００の水性分散体は
ヘッドボックス１５に入れられる。単一ヘッドボックス１５が図１，１Ａおよび
図１Ｃに示されているが、本発明の方法による別の実施例では多ヘッドボックス
であることが理解される。ヘッドボックスおよび繊維の水性分散体を作成する装
置は典型的に、ここに文献として組み入れる、１９７６年１１月３０日にモルガ
ン（Morgan）およびリッチ（Rich）に発行された米国特許第３，９９４，７７１
号明細書に開示される形式である。製紙繊維の水性分散体の作成および、このよ
うな水性分散体の特性は、ここに文献として組み入れる、１９８５年７月１６日
にトロカーン（Trokhan）に発行された米国特許第４，５２９，４８０号明細書
に詳細に記載されている。繊維ウエブ１０は、長網、ツイン・ワイヤ，クレセン
ト・フォーマーまたはシリンダー・フォーマーを使用する方法を含む任意の紙層
形成方法により製造される。

【００２９】 本発明によれば、繊維ウエブ１０は流動性潜在の天然ポリマーを含む。本発明
の好ましい流動性潜在の天然ポリマーは、リグニン、ヘミセルロース、抽出物お
よび、それらの組み合わせよりなるグループから選択される。他の流動性潜在の
天然ポリマーも所望により利用される。ヨーロッパ特許出願ＥＰ第０６１６０７
４Ａ１号明細書は、湿潤プレス方法により、湿潤強力樹脂を製紙繊維に添加して
形成される紙シートを開示する。

【００３０】 製紙技術において公知なように、また背景技術として記載のように、典型的に
、製紙に使用される木材は、本質的に、セルロース、リグニン、ヘミセルロース
、および抽出物からなる。パルプを製造するための木材の機械的または化学的処
理の結果、ヘミセルロース、リグニン、および抽出物の部分は製紙繊維から除去
される。相当量のヘミセルロースを保持しつつ殆どのリグニンの除去は、リグニ
ンの除去は繊維間水素結合を形成する繊維１００の能力を増大しまた、得られる
ウエブの吸収性を増大するために、一般に望ましい事柄と考えられている。本質
的にパルプに含有される流動性潜在の天然ポリマーのある部分は木材の機械的ま
たは化学的処理中製紙繊維から除去されるが、製紙繊維はなお、化学処理の後で
も流動性潜在の天然ポリマーの一部を保持する。

【００３１】 別にまたは付加的に、流動性潜在の天然ポリマーは、ウエブ１０が形成される
前に繊維１００からとは独立的に供給され、ウエブ１０または繊維１００に添加
されてもよい。ウエブ１０または繊維１００における流体潜在固有ポリマーの独
立付着は、繊維１００が十分量の流動性潜在の天然ポリマーを本質的に含有せず
または、（たとえば、合成繊維として）全く流動性潜在の天然ポリマーを本質的
に含有しなければ、好ましく、また必要でさえある。流動性潜在の天然ポリマー
は、実質的に純化学化合物の形態でウエブ１０または繊維１００内または上に付
着される。別に、流動性潜在の天然ポリマーは、流動性潜在の天然ポリマーを含
有するセルロース系繊維の形態で付着されてよい。

【００３２】 次の工程は、目視的単平面成形ファブリックまたはベルト１０を準備すること
である。ここで使用される用語“成形ファブリック”は、図１、１Ａ、および図
１Ｃに略示される連続方法において、ともに好ましい形態の無端ベルトとして示
される、形成ベルト２０ａと製紙ベルト２０ｂの双方を含む総称用語である。典
型的に、製紙ベルトは、“成形”ベルト２０である。図１Ａ、１Ｂおよび図１Ｃ
において、形成ベルト２０ａは、方向矢印Ａ方向に戻りロール２８ａ，２８ｂお
よび２８ｃまわりを通り；製紙（成形）ベルト２０ｂは、方向矢印Ｂ方向に戻り
ロール２９ａ，２９ｂ、２９ｃおよび２９ｄのまわりを通る。

【００３３】 図１Ａ、１Ｂおよび図１Ｃに示すように、別ベルト２０ａと２０ｂの使用が好
ましいが、本発明は、形成ベルト２０ａと製紙ベルト２０ｂの双方として機能す
る単ベルト２０を使用する；この実施例は本発明の図面には示されていないが当
業者により容易に可視化される。当業者はまた、本発明は２つ以上のベルトを使
用し；たとえば、形成ベルト２０ａと製紙ベルト２０ｂの双方とは別の（図示せ
ざる）乾燥ベルトが使用されることが分かる。簡単化のため、属用語“ベルト２
０”が以下適切なときに使用される。

【００３４】 図１−図４に略示されるように、ベルト２０は、Ｘ−Ｙ平面を定めるウエブ側
面２１と、ウエブ側面２１と反対の裏側面２２と、Ｘ−Ｙ平面に垂直なＺ方向と
を含む。ベルト２０は、下記のここに文献として組み入れる米国特許により製造
される：１９８５年８月３０日にジョンソン（Johnson）他に発行された米国特
許第４，５１４，３４５号明細書；１９８５年７月９日にトロカーン（Trokhan
）に発行された米国特許第４，５２８，２３９号明細書；１９８５年７月１６日
にトロカーン（Trokhan）に発行された米国特許第４，５２９，４８０号明細書
；１９８７年１月２０日にトロカーン（Trokhan）に発行された米国特許第４，
６３７，８５９号明細書；１９９４年８月２日にトロカーン（Trokhan）に発行
された米国特許第５，３３４，２８９号明細書；１９９７年５月１３日にアイヤ
ズ（Ayers）に発行された米国特許第５，６２８，８７６号明細書。

【００３５】 また、ここに文献として組み入れるトロカーン（Trokhan）名で１９８０年１
２月１６日に発行された米国特許第４，２３９，０６５号明細書は、本発明に使
用できるベルト２０の形式を開示する。米国特許第４，２３９，０６５号明細書
に開示されるベルトは樹脂フレーム構造がなく、前記ベルトのウエブ側面がベル
ト中に一定パターンで分布された相互織りフィラメントの共平面交差により定め
られている。

【００３６】 本発明の方法においてベルト２０として利用できるベルトの他の形式は、１９
９５年４月１２日に出願された公告番号第０６７７６１２Ａ２号のヨーロッパ特
許出願に記載されている。

【００３７】 本発明において、図２，２Ａ、３，および図３Ａに示すように、補強構造体５
０として織要素を有するベルト２０が好ましい。しかし、ベルト２０は、トロカ
ーン（Trokhan）他に１９９６年９月１７日に発行された米国特許第５，５５６
，５０９号明細書および特許出願に記載されるように、補強構造体としてフェル
トを使用して製造できる。トロカーン（Trokhan）他名の１９９５年２月１５日
出願されたシーリアル番号第０８／３９１、３７２号明細書の名称は：“製紙に
使用される基材に硬化可能樹脂を付与する方法”；トロカーン（Trokhan）他名
の１９９５年６月５日出願された出願番号第０８／４６１、８３２号明細書の名
称は：“フェルト層と感光樹脂層とからなるウエブ・パターン付与装置”である
。これら特許および特許出願はザ・プロクター・エンド・ギャンブル・カンパニ
ー（The Procter & Gamble Co.）に譲渡され、ここに文献として組み入れる。

【００３８】 図１，１Ａ、１Ｂおよび図１Ｃに例示される実施例において、ベルト２０は方
向矢印Ｂにより示す方向に移動する。図１，１Ａ、および図１Ｃにおいて、ベル
ト２０は戻りロール２９ａ、２９ｂ、圧ニップ・ロール２９ｅおよび戻りロール
２９ｃおよび２９ｄを周り通過する。乳化剤分配ロール２９ｆはエマルションを
エマルション浴からベルト２０に分配する。所望により、ベルト２０が移動する
周りのループはまた、たとえば、真空ピック・アップ・シュー２７ａ、または真
空ボックス２７ｂ、または双方等のようなウエブ１０に流体圧力差を加える手段
を含む。ループはまた（図示せざる）予乾燥機を含む。好ましくは、（図示せざ
る）水シャワーを本発明の製紙方法に利用して、ベルト２０が方法の最終工程を
移動した後ベルト２０に付着したままの紙繊維、付着物等をベルト２０から清掃
する。製紙機械に普通使用され当業者にとって公知のベルト２０と協同する種々
付加的支持ロール、戻りロール、清掃手段、駆動手段等は、図１，１Ａ、および
図１Ｃには示されていない。

【００３９】 次の工程は、繊維ウエブ１０をベルト２０のウエブ側面２１に付着することで
ある。ウエブ１０がベルト２０ａからベルト２０ｂに移送されれば、真空ピック
・アップ・シュー２７ａ（図１，１Ａ、および図１Ｃ）等従来の装置を利用して
移送を行う。上記に指摘したように、単ベルトは形成ベルト２０ａと製紙ベルト
２０ｂの双方として利用され、この場合、当業者が容易に認めるように、移送工
程は適用できない。当業者はまた、図１および１Ａに示す真空ピック・アップ・
シュー２７ａは、形成ベルト２０ａから成形ベルト２０ｂにウエブ１０を移送す
る１つの好ましい手段である。中間ベルト等他の装置（図示せず）は、形成ベル
ト２０ａから成形ベルト２０ｂにウエブ１０を移送する目的に利用される。ウエ
ルズ（Wells）他に１９８４年４月３日に発行された米国特許第４，４４０，５
７９号明細書はここに文献として組み入れる。

【００４０】 本発明の方法における次の工程は、超音波エネルギーをウエブ１０に付与する
ことからなる。ここに使用される、用語“超音波エネルギー”とは、約１６，０
００Ｈｚ（サイクル／秒）より高い周波数を有する圧力波または弾力波からなる
エネルギーを意味する。本発明において、超音波周波数の好ましい範囲は約１６
，０００Ｈｚから約１００，０００Ｈｚである。より好ましい範囲は約２０，０
００Ｈｚから約８０，０００Ｈｚである。超音波エネルギーの付与により流動性
潜在の天然ポリマーを十分に流動化でき、または、流動性潜在の天然ポリマーを
圧力下で流動させてウエブ１０内の相互近接繊維を相互接続させる等、少なくと
も、その後の加熱（対流、伝導性または放射加熱）により早期流動化の条件を創
成することと信ずる。理論により限定されることを望まないで、出願人は、ウエ
ブに結合される超音波振動の助力により、剪断減粘化による流動性潜在の天然ポ
リマーの粘度を減少すると信ずる。ウエブ１０の加熱は、超音波エネルギーの付
与の前、それと同時にまたは、その後行われる。超音波エネルギーの、ウエブ１
０の幾何学的選択微小域への結合により、不動化された流動性潜在の天然ポリマ
ーの結合により形成される特定の予決定パターンの高密度微小域を有する紙が製
造される。ここに使用される用語“流動化する”および“流動化”は流動性潜在
の天然ポリマーの前進的軟化を説明するため使用される。

【００４１】 超音波エネルギーは、超音波エネルギー源、すなわち、超音波アプリケーター
９０は、超音波周波数で振動することによりウエブ１０と接するときに“ウェブ
１０と結合する”という。超音波アプリケーター９０はアンビル９１と並置され
それら間に超音波ニップを形成する。本発明の好ましい連続方法において、ウエ
ブ１０と成形ベルト２０は抄紙方向に超音波ニップを通過する。超音波アプリケ
ーター９０がウエブ１０と接するとき、アンビル９１はウエブ１０とそれと協同
するベルト２０とを支持する。図１において、超音波ニップは、超音波アプリケ
ーター９０と、アンビル９１を備える、ロール２９ａとの間に形成される。回転
アンビル９１が好ましいが、本発明の（図示せず）いくつかの実施例では静止ア
ンビルも使用される。図１Ａにおいて、超音波ニップは（下記の）２つの加熱帯
域ＤとＥの中間に形成される。図１Ｂにおいて、ウエブ１０は、ヤンキー乾燥機
ドラム１４と協同される前に超音波エネルギーの付与を受ける。

【００４２】 本発明において超音波アプリケーター９０として使用できる多様な超音波装置
がある。例として、限定されないが、能動面、すなわち、ウエブへの超音波エネ
ルギーの付与工程中ウエブに接触される表面に垂直な多様な横断面を有する長方
形バーホーン等装置を含む。これら横断面は、限定されないが、異なるレベルの
機械的増幅をうるため、指数的、カタノイダル、円錐または段付プロフィールを
含む。アプリケーター９０は、たとえば、電子発振器により駆動される圧電また
は起磁変換器等種々動力源により駆動される。

【００４３】 すべてのこれら装置は、ウエブ１０に接触する能動面で機械的振動を発生する
機械的共振ホーンまたは導波管を有する。機械的振動の周波数は選択超音波アプ
リケーターの共振周波数である。好ましくは、振動振幅の範囲は、５マイクロメ
ーターから２００マイクロメーター・ピークピーク、さらに好ましくは、２０マ
イクロメーターから１００マイクロメーター・ピークピークである。

【００４４】 ウエブ１０に結合される超音波振動の助力により、ウエブ１０に含有される流
動性潜在の天然ポリマーを、繊維１００内および、またはそれら間に拡散する。
超音波振動は、好ましくは、約３．４５×１０５Ｐａ（約５０ｐｓｉ）から約６
．９０×１０５Ｐａ（約１００ｐｓｉ）の範囲の圧力下でウエブ１０に結合され
る。超音波エネルギーの好ましいレベルは、約１Ｗ／ｃｍ²から約１００Ｗ／ｃ
ｍ²、より好ましい超音波エネルギーのレベルは、約５Ｗ／ｃｍ²から約５０Ｗ／
ｃｍ²である。暴露、または滞留時間、すなわち、ウエブ１０の特定部分が超音
波エネルギーの付与を受ける間中の時間は、好ましくは、約１ミリ秒から約１０
０ミリ秒、より好ましくは、約１ミリ秒から約１０ミリ秒である。

【００４５】 超音波エネルギーは順を追ってウエブ１０に付与される。この場合、２，３，
４個々の超音波ニップが抄紙方向に連続的に形成される。２シリーズからなるこ
のような実施例は、各超音波アプリケーター９０とアンビル９１間に形成される
、２つの超音波ニップと、圧ロール９５と支持ロール９６間に形成される二対の
押圧ニップとを示す図１Ｃに例示されている。図１Ｃにおいて、押圧ニップは超
音波ニップの直後にある。超音波エネルギーの逐次付与により、得られる滞留時
間を長くする能力によるウエブ１０に結合される超音波エネルギーの得られるレ
ベルの良好な制御とともに、工程の構成に関するより高い柔軟性が得られる。

【００４６】 次の工程は、ウエブ１０の選択面１１に圧力を加えることである。圧力を加え
る工程は、好ましくは、図２Ａ、３Ａに最も良く示すように、第一プレス面６１
と第二プレス面６２との、２つの相互対向プレス面間の圧力をウエブ１０とベル
ト２０とが受けることにより行われる。ウエブ１０とベルト２０は、第一プレス
面６１と第二プレス面６２との間に介そうされて、第一プレス面６１がウエブ１
０に接触し、第二プレス面６２がベルト２０の裏面２２に接触するようにする。
好ましくは第一プレス面６１はウエブ１０の選択部分１１に接触する。

【００４７】 第一プレス面６１と第二プレス面６２は互いに加圧される。図２Ａ、３Ａおよ
び図４において、圧力の方向は方向矢印Ｐにより略示される。好ましくは、第一
プレス面６１は、選択部分１１をベルト２０のウエブ対向面２１にたいし刻印す
ることにより、選択部分１１に相互並置される繊維１００を圧力Ｐ下で互いに順
応させる。圧力Ｐの付与の結果、選択部分１１における繊維１００間の得られる
接触面積は増大し、軟化された流動性潜在の天然ポリマーは流動可能となり、選
択部分１１における隣接相互並置繊維１００を相互接続する。

【００４８】 当業者は、ここに使用される、用語“流動化”、“軟化する”および“流動す
る”並びにそれらの派生語は、本方法のある時点での流動性潜在の天然ポリマー
の関連条件を説明する関連用語であると理解する。“流動化”の結果、流動性潜
在の天然ポリマーは“柔軟”になり；圧力はさらに、流動性潜在の天然ポリマー
を“流動”させ、ウエブ１０に圧力下で近接配置される繊維１００を相互接続す
る。本発明の方法の特定の実施例によっては、流動性潜在の天然ポリマーの状態
の変化は、必要ではないが、“軟化する”を介し“流動化”から“流動する”に
、連続的に生ずる。

【００４９】 図１において、ウエブ１０がプレス面６１と６２間で刻印される前、およびウ
エブ１０を加熱する前またはその開始時に、超音波エネルギーは、好ましくは加
圧下、超音波アプリケーター９０によりウエブ１０に付与される。本方法のこの
実施例において、超音波エネルギーは、内部吸収による剪断減粘化および急加熱
により流動性潜在の天然ポリマーの流動化を開始させることにより、結果的に付
与される温度と圧力の滞留時間を減少する条件をつくる。別にまたは付加的に、
ウエブ１０のこのような超音波予処理により、流動性潜在の天然ポリマーをウエ
ブ１０において流動させることにより繊維１００を相互接続するのに必要な温度
および／または圧力を減少させる。

【００５０】 図１Ａは、第一に、上記のように、ウエブ１０が加熱バンド８０により帯域Ｚ
で加熱されて流動性潜在の天然ポリマーの流動化を始める、本発明による方法の
他の実施例を示す。第二に、超音波エネルギーが、超音波アプリケーター９０と
アンビル９１間に形成される超音波ニップにおけるウエブ１０に付与されてウエ
ブ１０の流動化を増大する。そして最後に、ウエブ１０はそれぞれ第一、第二プ
レス部材６１と６２間で押圧される、一方、ウエブ１０はさらに帯域Ｅにおいて
他の加熱バンド８０により加熱される。

【００５１】 図１Ｂにおいて、ウエブ１０とベルト２０は、ヤンキー・ドラム１４と少なく
とも１つのプレス・ロール６０との間で刻印される。ヤンキードラム１４の表面
は、ウエブ１０に接触する、第一プレス面６１を、好ましくはウエブの選択部分
１１を、有する。プレス・ロール６０の表面は、ベルト２０の裏面２１に接触す
る、第二プレス面６２からなる。図１Ｂにおいて、第二プレス面６２は、２つの
連続プレス・ロール６０：各プレス・ロールはベルト２０の裏面２１に圧力を加
える、プレス・ロール６０ａとプレス・ロール６０ｂ：圧力Ｐ１を加えるプレス
・ロール６０ａおよび圧力Ｐ２を加えるプレス・ロール６０ｂからなる。複数個
のプレス・ロール６０の使用により、たとえば、圧力Ｐ２が圧力Ｐ１より高いま
たは、その逆も同じというように、別段階の圧力を加えさせる。好ましくは、各
プレス・ロール６０ａと６０ｂでの圧力は、ヤンキー乾燥ドラム１４の表面に垂
直に、すなわち、ヤンキー乾燥ドラム１４の回転中心に向けて加えられる。各プ
レス・ロール６０は、好ましくは、ヤンキー乾燥ドラム１４の表面に向けて加え
られる圧力下で弾性変形できる弾性ロールである。

【００５２】 図１Ｂにおいて、超音波手段は（ＭＤでみると）第一プレス・ロール６０ａの
前に位置している。従って、流動性潜在の天然ポリマーの流動化は、ウエブ１０
が圧力Ｐ１を受ける前に始まる。しかし、図１Ａに示す実施例と同様に、超音波
ニップば第一プレス・ロール６０ａの後で（図示せず）、第二プレス・ロール６
０ｂの前に位置される。

【００５３】 図１Ｃは、本発明の方法および装置の他の好ましい実施例を示す。図１Ｃにお
いて、超音波エネルギーがウエブ１０に結合された後、ウエブ１０は、１対のロ
ール：ウエブ接触ロール９５とベルト接触ロール９６間の比較的高圧を受ける。
ウエブ接触ロール９５はパターン化面９５ａを有する。図１Ｃにおいて、好まし
い圧力は、約６．９０×１０５Ｐａ（約１００Ｐｓｉ）から約６．９０×１０７
Ｐａ（約１００００Ｐｓｉ）で、より好ましくは、約３．４５×１０６Ｐａ（約
５００Ｐｓｉ）から約３．４５×１０７Ｐａ（約５０００Ｐｓｉ）である。

【００５４】 超音波エネルギーを最も有利に利用できるのは、超音波エネルギーがウエブの
加熱と結合して付与されるときである。超音波エネルギーと加圧は、互いに補足
しながら、協同して、ウエブに含有される流動性潜在の天然ポリマーを流動化す
る。しかしながら、超音波エネルギーのみ、および加熱なしで流動性潜在の天然
ポリマーを流動化することを除外しない。当業者は、ウエブ１０に結合された超
音波エネルギーはウエブ１０により吸収されることによって熱に変換されると認
識している。加えて、超音波エネルギーは、剪断減粘化により流動性潜在の天然
ポリマーの粘度を減少する。

【００５５】 そのため、好ましくは、本発明の方法は、ウエブ１０またはその選択部分を加
熱する工程を備える。ここに使用される、用語、ウエブ１０の“加熱”は、超音
波エネルギーの付与によらない加熱、すなわち、超音波振動以外のソースによる
導電、対流または放射加熱である。好ましくは、加熱は、（たとえば、熱面、熱
風、熱蒸気等）熱媒体をウエブ１０に接触させることによりウエブ１０の温度を
上昇させることである。ウエブ１０の加熱工程は、周知の種々手段により行われ
る。たとえば、ウエブ１０は図１に略示する熱加熱バンド８０により加熱される
。加熱バンド８０は方向矢印Ｃで示す方向に戻りロール８５ａ，８５ｂ，８５ｃ
および８５ｄ周りを移動する。加熱バンド８０はウエブ１０に接触する。加熱バ
ンド８０は加熱装置８５により加熱される。このような主構成は、（フィンラン
ドの）ヴァルメット社（Valmet Corp.）に譲渡され、ジャッカ・レチネン（Jukk
a Lhtinen）に１９７７年１月２１日に発行された米国特許第５，５９４，９９
７号明細書に開示されている。別にまたは付加的に、ウエブ１０は、ヴァルメッ
ト社（Valmet Corp.）に譲渡され、ジャッカ・レチネン（Jukka Lhtinen）に１
９８５年３月２６日に発行された米国特許第５，５０６，４５６号明細書に開示
される、蒸気により加熱される。両前記特許はここに文献として組み入れる。

【００５６】 本発明による方法の好ましい実施例において、温度、超音波エネルギーおよび
圧力は、流動性潜在の天然ポリマーを流動化するため協同して作用する。超音波
エネルギーは、プレス手段（図示せず）を介し、すなわち、図１のプレス部材を
介し、または図１Ｂのプレス・ロール６０を介し付与される。このような実施例
において、超音波エネルギーは、対流加熱および圧力の付与と同時にウエブ１０
に付与される。

【００５７】 上記で指摘したように、ウエブ１０が伝統的製紙条件でヤンキー乾燥ドラム１
４に移送されると、ウエブ１０がヤンキー乾燥ドラム１４の表面と刻印用ニップ
・ロール２９ｅ（図１）との間の圧力下にある滞留時間は、効果的に流動性潜在
の天然ポリマーを軟化し流動させるには短すぎる。ヤンキー乾燥ドラム１４の表
面と刻印用ニップ・ロール２９ｅの表面との間のニップでの移送中に濃密化は必
ず生じるが、伝統的製紙条件では、ウエブ１０を約２−５ミリ秒以上圧力下に維
持させない。この時間は、流動性潜在の天然ポリマーを流動させるには短すぎ；
軟化した流動性潜在の天然ポリマーを流動させ、選択部分１１における繊維を相
互接続させる目的では、好ましい滞留時間は少なくとも約０．１秒（１００ミリ
秒）とすべきと思われる。本発明の方法は滞留時間を有意に減少させる。

【００５８】 本方法の次の工程は、流動する流動性潜在の天然ポリマーを不動にし、ウエブ
１０の選択部分１１において相互接続されるセルロース系繊維１００間に繊維結
合をつくることである。流動性潜在の天然ポリマーを不動にする工程は、ウエブ
１０の第一部分１１を冷却するか、ウエブ１０の第一部分１１を乾燥するか、ま
たはウエブ１０の第一部分１１に加えられている圧力を解放することで行われる
。３つの前記方法は、選択的または結合して、同時または連続的に行われる。た
とえば、本方法の一実施例において、乾燥だけの工程、または、選択的な冷却だ
けの工程は、流動性潜在の天然ポリマーを不動にするのに十分である。他の実施
例において、冷却工程は圧力解放工程と結合される。もちろん、すべての３つの
工程は、同時にまたは、任意の順序で行われるように結合される。所望により、
得られたウエブは装置からクレープ加工されてよい。クレープ加工ブレードは、
ここに文献として組み入れる、ソーデイ（Sawdai）に発行された米国特許第４，
９１９，７５６号明細書により製造される。

【００５９】 流動性潜在の天然ポリマーの繊維結合が形成されているかどうかを定める１つ
の方法は、１９９３年、ＴＡＰＰＩジャーナル、第７６巻―４、“繊維結合構造
体に対するコンデベルト乾燥の効果（The Effect of Condebelt Drying on the
Structure of Fiber Bonds）”の名称の、リーナ・クナス（Leena Kunnas）他に
よる記事に記載されている。この記事はここに文献として組み入れ、資料として
添付される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の連続製紙方法の一典型的実施例の略側面図で、超音波エネルギーを受
け、熱バンドにより加熱され、１対のプレス面間でベルトにより刻印されている
ウエブを示す。

【図１Ａ】 本発明の連続製紙方法の他の典型的実施例の略側面図で、最初に加熱線により
加熱され、ついで超音波エネルギーを受け、最後に他の加熱線により加熱され、
同時に１対のプレス面間でベルトにより刻印されているウエブを示す。

【図１Ｂ】 本発明の方法の略部分側面図で、最初に超音波エネルギーを受け、ついで乾燥
ドラムと刻印ロール間でベルトにより刻印されているウエブを示す。

【図１Ｃ】 本発明の連続製紙方法の典型的実施例の略側面図で、超音波エネルギーを２回
受け、ついで１対のロール間で刻印されているウエブを示す。

【図２】 本質的に連続するウエブ側ネットワークと別々の偏向導管とを有する、本発明
の方法に使用される製紙ベルトの略上面図である。

【図２Ａ】 図２の２Ａ−２Ａ線で破断した製紙ベルトの略部分横断面図で、第一プレス部
材と第２プレス部材間で加圧される製紙ベルトと協同するセルロース系ウエブを
示す。

【図３】 偏向導管の本質的に連続する区域により包囲される別々の隆起により形成され
るフレーム構造体からなる製紙ベルトの略平面図で、別々の隆起はそれらに複数
個の別々の偏向導管を有する。

【図３Ａ】 図３の３Ａ−３Ａ線で破断した製紙ベルトの略部分横断面図で、第一プレス部
材と第２プレス部材間で加圧される製紙ベルトと協同するセルロース系ウエブを
示す。

【図４】 図３Ａに示す図と同様な略部分横断面図で、第一プレス面の実施例を示す。

【図４Ａ】 目視的平面で連続網状ネットワークの、図４の４Ａ−４Ａ線で破断した略部分平
面図である。

【図４Ｂ】 図４Ａに示す図と同様な図で、第一プレス面から伸長する目視的平面の複数個の
突起を備える該第一プレス面の実施例を示す。

───────────────────────────────────────────────────── 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，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，Ｅ Ａ(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，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，Ｇ Ｈ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ， ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，Ｍ Ｗ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ， ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (71)出願人 ＯＮＥ ＰＲＯＣＴＥＲ ＆ ＧＡＮＢＬ Ｅ ＰＬＡＺＡ，ＣＩＮＣＩＮＮＡＴＩ， ＯＨＩＯ，ＵＮＩＴＥＤ ＳＴＡＴＥＳ ＯＦ ＡＭＥＲＩＣＡ (72)発明者 セナパティ・ナガビュサン アメリカ合衆国 オハイオ州，ワーシント ン，キラム・コート，1188 Ｆターム(参考） 4L055 AG43 AH16 AJ06 AJ07 BD05 BD12 CE36 CE71 CF03 EA19 EA24 EA28 FA13 FA16 FA30 GA29

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第一の複数個の高密度微小域と第二の複数個の低密度微小域
   とを有し密度差のあるセルロース系ウエブを製造する方法において、 （ａ）流動性が潜在している天然ポリマーと水を有する繊維ウエブを作成する工
   程と； （ｂ）ウエブ側面と前記ウエブ側面とは反対の裏側面とを有する目視的単平面成
   形ファブリックを準備する工程と； （ｃ）前記繊維ウエブを前記成形ファブリックの前記ウエブ側面に堆積する工程
   と； （ｄ）超音波エネルギーを前記繊維ウエブの少なくとも選択部分に加えることに
   より前記選択部分における前記流動性潜在している天然ポリマーの軟化に寄与す
   る工程であって、前記超音波エネルギーが、好ましくは１６，０００Ｈｚから１
   ００，０００Ｈｚの周波数、より好ましくは２０，０００Ｈｚから８０，０００
   Ｈｚの周波数を有し、前記超音波エネルギーは、好ましくは平方センチあたり１
   ワットから平方センチあたり１００ワット、さらに好ましくは平方センチあたり
   ５ワットから平方センチあたり５０ワットの量でウエブに加えられ、前記超音波
   エネルギーが前記選択部分に加えられる間の好ましい滞留時間が１ミリ秒から１
   ００ミリ秒、より好ましい滞留時間が１ミリ秒から１０ミリ秒であり、 （ｅ）前記成形ファブリックの前記ウエブ側面を圧力下前記繊維ウエブ内に刻印
   することにより、前記ウエブの前記選択部分を濃密化して前記流動性が潜在して
   いる天然ポリマーを流動させ、かつ前記選択部分に近接配置された前記セルロー
   ス系繊維を相互連結する工程と；および （ｆ）前記流動可能な流動性潜在の天然ポリマーを不動にして、かつ前記繊維ウ
   エブの少なくとも前記選択部分において相互連結される前記セルロース系繊維間
   で前記流動性潜在の天然ポリマーの結合をつくることにより、前記選択部分から
   前記第一の複数個の高密度微小域を形成する工程を含む方法。
2. 【請求項２】 前記繊維ウエブの少なくとも前記選択部分を加熱する工程が
   備え、超音波エネルギーを加える前記工程と前記加熱工程とが好ましくは結合さ
   れ協同して作動して前記繊維ウエブの前記少なくとも選択部分における前記流動
   性潜在の天然ポリマーを軟化させる、請求項１に記載の方法。
3. 【請求項３】 前記流動可能な流動性潜在の天然ポリマーを不動にし、かつ
   前記不動化された流動性潜在天然ポリマーの結合をつくる工程が、前記ウエブの
   少なくとも前記選択部分を７０°Ｃ未満の温度で少なくとも７０％の濃度に乾燥
   すること、または前記ウエブの少なくとも前記選択部分を前記圧力下で冷却する
   こと、または前記繊維ウエブの少なくとも前記選択部分を前記圧力から解放する
   こと、もしくはこれらの任意の組み合わせからなる、請求項１および２に記載の
   方法。
4. 【請求項４】 前記工程（ｂ）において、前記成形ファブリックが、好まし
   くは前記ウエブ側面と前記裏側面との間で伸長する偏向導管路を有する無端製紙
   ベルト、より好ましくは流体透過可能な補強構造体に接合される樹脂枠組み構造
   からなる製紙ベルトよりなり、前記樹脂枠組みが第一側と前記第一側とは反対の
   第二側とを有し、前記第一側と第二側がそれぞれ前記製紙ベルトの前記ウエブ側
   面と裏側面とを定め、前記補強構造体は前記ウエブ側面と裏側面との間に位置決
   めされ、そしてさらに好ましくは前記製紙ベルトの前記ウエブ側面が本質的に連
   続するウエブ側ネットワークからなり、前記ウエブ側ネットワークが前記偏向導
   路のウエブ側開口部を定め、そして前記製紙ベルトの前記裏側面が裏側ネットワ
   ークからなり、前記裏側ネットワークが前記偏向導路の裏側開口部を定める、請
   求項１、２および３のいずれか１項に記載の方法。
5. 【請求項５】 前記流動性潜在の天然ポリマーがヘミセルロース、またはリ
   グニン、もしくはそれらの任意の組み合わせからなる、請求項１、２、３および
   ４のいずれか１項に記載の方法。
6. 【請求項６】 流体差圧を前記セルロース系繊維の前記ウエブに加えて前記
   ウエブの前記第一部分を前記製紙ベルトの前記ウエブ側面に残す一方前記ウエブ
   の前記第二部分を前記偏向導路内に偏向することにより前記液体キャリヤーの一
   部を前記ウエブから除去する工程を備え、前記ウエブに流体差圧を加える前記工
   程が引き続き、前記繊維ウエブを前記成形ファブリックの前記ウエブ側面に堆積
   する工程に行われる、請求項１、２、３，４および５のいずれか１項に記載の方
   法。
7. 【請求項７】 流動性潜在の天然ポリマーで結合されるセルロース系繊維に
   より形成される少なくとも第一の複数個の高密度微小域と第二の複数個の低密度
   微小域、を有し密度差のあるセルロース系ウエブを製造する装置において、 （ａ）好ましくは、成形ファブリックと連携し、かつその内部に前記流動性潜在
   の天然ポリマーと水とを有するウエブに超音波エネルギーを加える超音波アプリ
   ケーターを有する超音波手段であって、前記超音波アプリケーターが、好ましく
   は１６，０００Ｈｚから１００，０００Ｈｚの周波数、より好ましくは２０，０
   ００Ｈｚから８０，０００Ｈｚの周波数を有し、前記超音波アプリケーターが、
   前記ウエブに前記超音波エネルギーを、好ましくは平方センチあたり１ワットか
   ら平方センチあたり１００ワット、さらに好ましくは平方センチあたり５ワット
   から平方センチあたり５０ワットの量結合でき； （ｂ）前記ウエブの選択部分を前記成形ファブリックに対し刻印することにより
   前記選択部分を濃密化し、さらに、前記選択部分において前記セルロース系繊維
   を相互結合するように前記選択部において前記軟化された流動性潜在天然ポリマ
   ーを流動させる加圧手段からなる装置。
8. 【請求項８】 前記ウエブの少なくとも選択部分を加熱する加熱手段を備え
   、前記超音波手段と前記加熱手段が、少なくとも前記選択部分の前記流動性潜在
   天然ポリマーを軟化させるに十分な量の組み合わせエネルギーを供給する、請求
   項７に記載の装置。
9. 【請求項９】 前記超音波手段は、さらに、前記超音波アプリケーターに並
   置されるアンビルを備え、前記超音波アプリケーターと前記アンビルが、それら
   間に、前記成形ファブリックと協同する前記ウエブを受け入れるように設計した
   ニップを形成する、請求項７および８のいずれか１項に記載の装置。
10. 【請求項１０】 前記加圧手段が、少なくとも１対の相互対向加圧面を備え
    て、それら間に前記成形ファブリックと協同する前記ウエブを受け入れ刻印する
    ように設計した、請求項７、８および９のいずれか１項に記載の装置。