JP2006524093A - 改善された嵩特性を備えたエンボス加工されたティッシュ製品 - Google Patents

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Abstract

要約書なし。

Description

トイレット用ティッシュなどのティッシュ製品の製造においては、製品の意図する目的に適当な特質の適切な混ぜ合わせを最終製品にもたらすために、広範囲の製品特性に注意を払わなければならない。ティッシュの柔軟性を改善することは、ティッシュの製造において継続する目的である。しかしながら、柔軟性は、厚さ、滑らかさ、けば立ち、及び同様の多くの要因を含むティッシュの特性のうちの認識された一つである。
従来より、ティッシュ製品は、最終乾燥の前に、ウエブを圧縮することにより湿潤堆積ウエブから著しい量の水を除去する湿潤加圧法を使用して形成されてきた。１つの実施形態においては、例えば、吸収性製紙用フェルトによって支持しながら、最終乾燥のためにヤンキー乾燥機の表面に移送する間に、ウエブが、加圧ロールを使用してフェルトと回転式加熱シリンダー（ヤンキー乾燥機）の表面の間で絞られる。この後で、乾燥されたウエブは、ドクターブレードでヤンキー乾燥機から取り除かれるが（クレープ加工）、この時、ドクターブレードは、この工程の湿潤加工段階の間に先に形成されている多くの接着部を破壊することによって乾燥ウエブを部分的に剥がすように作用する。クレープ加工は、強度の損失をもたらすものではあるが、全体的に柔軟性を改善するものである。
最近では、ティッシュウエブを乾燥する手段として、通気乾燥が一般的なものとして増加してきた。通気乾燥は、ウエブの中を熱風を通すことによって乾燥するまでウエブから水分を除去する、比較的非圧縮的な方法である。より特定的には、湿潤堆積ウエブは、形成用布から粗目の高度に透過性である通気乾燥布に移送され、少なくともほとんど完全に乾燥されるまで通気乾燥布上に保持される。形成された乾燥ウエブは、製紙時の接着がほとんど形成されず、かつ、ウエブがあまり密でないので、湿潤加工されたシートより柔軟でより嵩高である。湿潤ウエブから水を絞ることは排除されているが、その後でのクレープ加工のためにウエブをヤンキー乾燥機に移送することは、最終乾燥及び／又は形成されたティッシュを柔軟にするためにしばしば使用される。
現在では、通気乾燥ウエブと類似した特性及び特徴を持つ湿潤加圧ティッシュ製品及びクレープ加工されたティッシュ製品を形成する方法の必要性がある。更には、ロール状製品に巻き上げられても、比較的高い嵩高性を維持することができるティッシュウエブの形成が更に必要とされる。特に、ベースシートは、巻き上げられ変換される間にシート上に加えられる圧縮力のために、かなりの量の嵩が失われる傾向にある。このように、特定の及び望ましい巻き硬さにらせん状に巻かれる時、柔軟性及び嵩高性の双方を持つティッシュ製品を形成する方法が必要性とされる。
（定義）
本発明で述べられているティッシュ製品は、トイレット用ティッシュ、顔用ティッシュ、紙タオル、工業用拭き布、食事関連拭き布、ナプキン、医療用パッド、及び他の類似した製品などのベースウエブから形成される紙製品を含むことを意味する。
ロール嵩は以下のようにして計算される：
ロール嵩（ｃｍ3／ｇ）＝２５００ｐｉ（Ｄ 2 −ｄ 2 ）
ＢＬＣ
ここで、
ｐｉ＝３．１４２
Ｄ＝ロール直径（ｃｍ）
ｄ＝芯直径（ｃｍ）
Ｂ＝ボーン乾燥基本重量（ｇ／ｍ2）
Ｌ＝シート長さ（ｃｍ）
Ｃ＝ロール当たりのシート数
本発明の様々なロール製品にとって、ロール上のシート嵩は、約１１．５立方センチメートル／グラム又はこれより大きい、好ましくは、約１２立方センチメートル／グラム又はこれより大きい、より好ましくは、約１３立方センチメートル／グラム又はこれより大きい、更により好ましくは、約１４立方センチメートル／グラム又はこれより大きいものとすることができる。
ここで用いられるキャリパーは、単一シートの厚さであるが、各々のシートを同じ側部を上にして置いた束の状態で１０枚のシートの束の厚さを計測し、その１０シートの厚さを１０で割って求められる。キャリパーは、ｍｍで表される。ＳＴＭ３００１によって計測される。ＳＴＭ３００１によれば、２．０ｋＰａの圧力荷重がシートの束に加えられる。キャリパーを計測することができる装置は、例えば、Ｅｍｖｅｃｏにより製造された２００−Ａ型ミクロゲージである。上記の装置を使用する時は、加圧用基部は直径５６．４２ｍｍで、加圧用基部低下速度は、０．８ｍｍ／秒とする。
幾何平均引張強度（ＧＭＴ）は、製品のウエブの機械方向引張力及び機械横方向引張力の平方根である。幾何引張強度は、ＭＴＳ Ｓｙｎｅｒｇｙ引張テスター又は他の適当な装置を使用して計測され、試験する前に試料をＴＡＰＰＩ条件の下で４時間維持した後、３インチ幅の試料、２インチのジョー間隔、及び毎分１０インチのクロスヘッド速度を使用する。最大５０ニュートンの負荷セルが、引張テスト装置に利用される。
Ｋｅｒｓｈａｗテストは、巻き硬さを求めるために使用されるテストである。Ｋｅｒｓｈａｗテストは、Ａｒｃｈｅｒ他の米国特許第６，０７７，５９０号に記載されており、この特許は引用によりここに組み入れられる。図１６は、巻き硬さを求めるために使用される装置を示している。この装置は、ニュージャージー州スエデスボロのＫｅｒｓｈａｗ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ，Ｉｎｃ．より入手可能であり、ＲＤＴ−２００２型Ｒｏｌｌ Ｄｅｎｓｉｔｙテスターとして知られている。示されているものは、計測されるタオル又はトイレット用ティッシュロール２００であり、スピンドル２０２で支持されている。テストが始まると、横方向テーブル２０４がロールに向かって移動し始める。横方向テーブルに取り付けられているものは、検知プローブ２０６である。横方向テーブルの動きは、検知プローブをタオル又はトイレット用ティッシュロールに接触させる。検知プローブがロールに接触した時、ロードセル上に加えられる力が６グラムの低設定点を越え、その変位表示がゼロになってプローブの貫通度の表示を開始する。検知プローブに加えられた力が６８７グラムの高設定点を越えると、その値が記録される。値が記録された後、横方向テーブルは止まり、最初の位置に戻る。変位表示は、変位／挿通をミリメートルで示す。テスターは、この読み値を記録する。次に、テスターは、スピンドル上でティッシュ又はタオルロールを９０度回転させ、テストを繰り返す。巻き硬さ値は、２つの読み値の平均である。テストは、７３．４±１．８°Ｆ及び５０±２％相対湿度の制御された環境においてなされる必要がある。テストされるロールは、テストの少なくとも４時間前からこの環境に置かれる必要がある。
ここで用いられる製紙用繊維は、周知のすべてのセルロース性繊維又はセルロース性繊維を含む混合繊維を含む。本発明のウエブを形成するのに適した繊維は、綿、アバカ、ケナフ、サバイ、アマ、アフリカハネガヤ、ワラ、ジュート、バガス、トウワタ繊維及びパイナップルの葉繊維などの非木質繊維、北方及び南方軟材クラフト繊維などの軟材繊維を含む落葉樹及び針葉樹から得られるような木質繊維、ユーカリ、メープル、カバノキ、及びアスペンなどの硬材繊維に制限されるものではなく、あらゆる天然又は合成セルロース性繊維を含む。木質繊維は、高収率又は低収率形態において形成することができ、クラフト、亜流酸塩、高収率パルプ化方法を含むあらゆる周知の方法、及び他の知られているパルプ化方法でパルプ化されることができる。オルガノゾルパルプ化方法から形成される繊維は、１９８８年１２月２７日付けのＬａａｍａｎｅｎ他の米国特許第４，７９３，８９８号、１９８６年６月１０日付けのＣｈａｎｇ他の米国特許第４，５９４，１３０号、及び米国特許第３，５８５，１０４号に記載された繊維及び方法含む形態で使用することができる。有益な繊維は、１９９７年１月２１日付けのＧｏｒｄｏｎ他の米国特許第５，５９５，６２８号により実証されたアントラキノンパルプ化によって形成することができる。
繊維の一部、例えば乾燥時重量の５０％まで又はそれ以下の、又は乾燥時重量の約５％から乾燥時重量の約３０％を、レーヨン、ポリオレフィン繊維、ポリエステル繊維、ニ成分鞘−芯繊維、多成分結合繊維、及び同様のものなどの合成繊維とすることができる。例示的ポリエチレン繊維は、Ｈｅｒｃｕｌｅｓ，Ｉｎｃ．（デラウエアー州、ウイルミントン）より入手可能なＰｕｌｐｅｘ（登録商標）とする。合成セルロース繊維の型は、すべての変形態のレーヨン及びビスコースから派生した他の繊維又は化学的に改質されたセルロースを含む。
シルケット加工されたパルプ、化学的に剛化又は架橋結合された繊維、或いはスルホン化された繊維などの化学処理済み天然セルロース性繊維を、使用することができる。製紙用繊維の使用における良好な機械的特徴として、繊維が比較的損失がなく、更に多くは精製されていないか又はわずかに精製されていることが望ましい。再生された繊維も使用することができるが、バージン繊維は一般的に、機械的特性に有益で更に汚染物質がない。シルケット加工された繊維、再生セルロース繊維、微生物により生成されたセルロース、レーヨン、及び他のセルロース性材料又はセルロース派生物を使用することができる。適当な製紙用繊維は、再生繊維、バージン繊維、又はこれらの混合物を含むことができる。高い嵩高及び良好な圧縮特性が可能な実施形態においては、繊維は、少なくとも２００の、より特定的には少なくとも３００の、より特定的には少なくとも４００の、更に最も特定的には少なくとも５００のＣａｎａｄｉａｎ Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｆｒｅｅｎｅｓｓを持つことができる。
本発明で使用することができる他の製紙用繊維は、損紙又は再生繊維及び高収率繊維を含む。高収率パルプ繊維は、約６５％又はこれより大きい、より特定的には約７５％又はこれより大きい、更に特定的には約７５％から約９５％の収率を付与するパルプ化処理によって形成された製紙用繊維とする。収率は、形成された処理済み繊維の量で、最初の木質容量に対する割合として表される。このようなパルプ化処理は、漂白された化学熱機械的パルプ（ＢＣＴＭＰ）、化学熱機械的パルプ（ＣＴＭＰ）、圧力／圧力熱機械的パルプ（ＰＴＭＰ）、熱機械的パルプ（ＴＭＰ）、熱機械的化学パルプ（ＴＭＣＰ）、高収率亜硫酸塩パルプ、及び高収率クラフトパルプを含み、これらすべては、高レベルのリグニンを持つ繊維を形成させる。高収率繊維は、典型的な化学的にパルプ化された繊維と比較して、乾燥時及び湿潤時のどちらでも剛性を持つことで知られている。
米国特許第６，０７７，５９０号公報 米国特許第４，７９３，８９８号公報 米国特許第４，５９４，１３０号公報 米国特許第３，５８５，１０４号公報 米国特許第５，５９５，６２８号公報
本発明は、消費者が望む巻き硬さ値で比較的高い嵩を持つティッシュ製品のような、らせん状に巻かれた紙製品の製造に向けられている。例えば、１つの実施形態においては、本発明はらせん状にロールに巻かれたベースシートから成るロール状ティッシュ製品に向けられている。ベースシートは、約４０ｇｓｍより小さい、例えば約１０ｇｓｍから約４０ｇｓｍのような基本重量を持つ少なくとも１つのプライを含む。プライはパルプ繊維を含み、通気乾燥をせずに製造された。
本発明によると、シートは、プライの表面に形成されたエンボス加工された背景パターンを定める。エンボス加工されたシートは、約１，４００ｇ／３インチより小さい幾何平均引張強度を持つ。シートに形成されたエンボス加工された背景パターンは、巻かれたロールを形成し、これは以下のようなＫｅｒｓｈａｗ巻き硬さに対するロール嵩を持つ：
ロール嵩（ｃｍ3／ｇ）＞１．５５*Ｋｅｒｓｈａｗ巻き硬さ（ｇ）＋３．７
一般的に、エンボス加工された背景パターンは、個々の形状パターンから成る。例えば、個々の形状は、５０から４００形状／平方インチ、特定的には、１５０形状／平方インチから約２５０形状／平方インチなどのような１５０形状／平方インチの量で存在することができる。この形状は、約０．０３インチから約０．１０インチの最大直径を持つことができる。
１つの実施形態においては、個々の形状は列に構成することができる。この形状は、各々の列における１つの形状の中央から近接した形状の中央までが約０．０４インチから約０．０９インチ離れた間隔とすることができる。更に、この列は、１つの列の中央から近接した列の中央までが約０．０６インチから約０．１３インチの間隔とすることができる。この列は、実質的に、線状又は波状形状を持つものとすることができる。波状形状の例には、正弦波、ジグザグ波、らせん状波、及び同様のものを含む。らせん状波は、エンボスロールにらせん状にパターンを与えることにより形成することができる。例えば、１つの実施形態においては、パターンがロールが回転する間に一度だけ反復するように、エンボスロール上にらせん状にパターンを位置決めすることができる。このように、らせん状波は、ねじ部品上のねじ山と類似したパターンを持つ。
上記したベースシートは、単一プライベースシートとすることができるか、又は２プライのような多プライを含むことができる。多プライを含む時、１つのプライが上記したようにエンボス加工されることができるか、又はすべてのプライがエンボスパターンを含むことができる。プライは、共にエンボス加工されることができるか、又は別個にエンボス加工されることができる。本発明の他の特徴及び態様は、以下により詳細に述べられる。
当業者に対し最良の実施形態を含む本発明の完全で実施可能な開示は、添付された図面を参照して説明の中により具体的に述べられる。
本明細書及び図面に反復して使用される参照番号は、本発明の同じ又は類似した特徴又は要素を表わすものである。
本発明は、例示的実施形態のみの説明であって、本発明のより広い態様を制限するような意図はなく、この広い態様は例示的構造において実施されることが当業者によって理解されるであろう。
一般的に、本発明は、トイレット用ティッシュのようならせん状に巻かれたティッシュ製品を形成する方法に向けられている。本発明の工程を通して、らせん状に巻かれた製品は、従来の技術の形成に対し様々な改善を示す特異な組み合わせ特性を持つ。特に本発明により形成された巻かれた製品は、シートの柔軟性及び強度特性を維持した状態で、消費者が望む程度の巻き硬さ及び嵩高をもつ。特定の利益として、通気乾燥されていない湿潤加圧ティッシュ製品及び他のティッシュ製品は、本発明により、クレープ加工されず、通気乾燥されたウエブに類似した嵩特性を持つように形成することができる。
一般的に、本発明により形成されたティッシュ製品の改善された特性は、特定の背景パターンによるティッシュ製品をエンボス加工することにより達成される。本発明のエンボス加工パターンは、与えられた強度劣化の程度に対し、通常ではない高度な嵩を形成することがわかった。言い換えれば、本発明のエンボス加工パターンは、与えられた強度の程度に対し最も高い嵩を付与することがわかった。
例えば、通気乾燥されず、更に約１，４００ｇ／３インチより小さい幾何平均引張強度を持つように製造されるティッシュ製品、特にトイレット用ティッシュ製品が、以下のようなＫｅｒｓｈａｗ巻き硬さに対するロール嵩を持つように、本発明によりエンボス加工されることが、本発明者により見出された。
ロール嵩（ｃｍ3／ｇ）＞１．５５*Ｋｅｒｓｈａｗ巻き硬さ（ｇ）＋３．７
上記の関係は図３にグラフで示されている。一般的に本発明により製造されたロール状製品は、約１ｍｍから約１０ｍｍのＫｅｒｓｈａｗ巻き硬さを持つことができる。これらの硬さ値において、巻かれたロールは、約５ｃｃ／ｇから約１９ｃｃ／ｇのロール嵩を持つことができる。
本発明の工程に使用されることができるベースウエブは、特定の用途に応じて種々異ならせることができる。一般的に、適当に形成されたベースウエブを、本発明の工程に使用することができる。更に、ウエブはあらゆる適当な型の繊維から形成することができる。例えば、ベースウエブは、パルプ繊維、他の天然繊維、合成繊維、及び同様のものから形成することができる。
本発明の目的に有益な製紙用繊維は、紙を形成するのに有益と知られているセルロース性繊維、特に顔用ティッシュ、トイレット用ティッシュ、紙タオル、食事関連ナプキン及び同様のものなどの比較的低密度の紙を形成するために有益な繊維を含む。適当な繊維は、バージン軟材及び硬材繊維、及び二次又は再生セルロース性繊維、及びこれらの混合物も同様に含む。特に適当な硬材繊維は、ユーカリ及びメープル繊維を含む。ここで用いられる二次繊維は、物理的、化学的又は機械的手段を介して最初のマトリックスから前もって隔離させ、更に繊維ウエブに形成され、約１０重量％又はこれより小さい湿分含有量にまで乾燥させ、その後ある物理的、化学的又は機械的手段によってウエブマトリックスから再隔離されるいずれのセルロース性繊維も意味する。
本発明により形成される紙ウエブは、均一の繊維原料で形成することができるか又は単一プライ製品の中の層を形成する層状化された繊維原料から形成することができる。層状化されたベースウエブは、多層ヘッドボックスのような当業者に知られた装置を使用して形成することができる。ベースウエブの強度及び柔軟性は、層状化されたヘッドボックスから形成されたもののように、層状ティッシュを通して望ましく調整されることができる。
例えば、望ましい特性を持つ層を形成するために、各々の層で異なる繊維原料を使用することができる。例えば、軟材繊維を含む層は、硬材繊維を含む層より高い引張強度を持つ。一方では、硬材繊維はウエブの柔軟性を増大することができる。１つの実施形態においては、本発明の単一プライベースウエブは、主として硬材繊維を含む第一外側層及び第二外側層を含む。硬材は、望まれるならば、約１０重量％までの量で損紙及び／又は約１０重量％までの量で軟材と混合することができる。ベースウエブは更に、第一外側層と第二外側層の間に位置される中間層を含む。中間層は、最初に軟材繊維を含むことができる。望まれるならば、高収率又は合成繊維などの他の繊維は、約１０重量％までの量で軟材繊維と混合することができる。
層状化された繊維原料からウエブを形成する場合、各々の層の相対重量は、特定の用途に応じて種々異ならせることができる。例えば、１つの実施形態においては、３つの層を含むウエブを形成する時、各々の層は、ウエブの約２５重量％から約３５重量％までのような、ウエブの総重量の約１５％から約４０％までとすることができる。
本発明のティッシュ製品は、概して当業者に知られている種々異なる製紙工程によって形成することができる。事実、通気乾燥を利用しないで紙ウエブを形成することができるどんな方法も本発明に利用することができる。例えば、本発明の製紙工程は、接着剤クレープ加工、湿潤クレープ加工、二重クレープ加工、エンボス加工、湿潤加圧、空気加圧、及び紙ウエブを形成する他の段階も同様に利用することができる。
本発明は、通気乾燥されたものでなく、又は他の湿潤状態で成型されたものでもないベースウエブの特性を改善することに向けられている。特に本発明は、湿潤加圧製紙法から形成されたベースシートを使用するのに、特に良好に適していることが理解されている。このようなシートの特性は、本発明のエンボス加工パターンを使用することにより、著しく改善することができる。
例えば、図１を参照すると、本発明により使用することができる湿潤加圧ベースウエブを形成するための方法の一実施形態が示されている。
図１に示されるように、ウエブ形成システムは、繊維の水性懸濁液を受け取るためにヘッドボックス１０を含む。ヘッドボックス１０は、複数のガイドロール３４によって支持され更に駆動される形成布２６上に繊維の水性懸濁液を広げる。真空箱３６は、形成布２６の下に配置され、ウエブの形成を補助するために繊維原料から水を除去するのに適している。
形成されたウエブ３８が、形成用布２６からワイヤ又はフェルトのいずれでもよい第二布４０に移送される。布４０は、複数のガイドロール４２によって、連続する通路に沿って動くように支持される。又、布２６から布４０へのウエブ３８の移送を促進するように設計されたピックアップロール４４を含む。布４０が駆動される速度は、布２６が駆動される速度とほぼ同じであるので、システム全体のウエブ３８の動きは一定している。代替的には、２つの布は、ウエブの嵩を増加するために、又は幾つかの他の目的のために、急速移送工程のような異なる速度で移動するようにすることができる。
この実施形態においては、ウエブ３８は、布４０から加圧ロール４３によってヤンキー乾燥機などの回転式加熱乾燥ドラム４６の表面上に押し付けられる。ウエブ３８は、その湿分含有量及び２つの表面の好ましい滑らかさによって、接着している乾燥ドラム４６の表面との係合に軽く押し付けられる。ウエブ３８が乾燥機表面の回転式通路の一部を通って運搬される時、ウエブに熱が与えられ、ウエブの中に含まれる湿分のほとんどを蒸発させる。
次にウエブ３８は、捲縮用ブレード４７によって乾燥ドラム４６から除去される。クレープ加工されたウエブ３８は、形成される時にウエブの中の内部接着剤が減少され、柔軟性を増す。
しばしば接着解除剤と呼ばれる柔軟剤は、ティッシュ製品の柔軟性を促進するために使用することができ、このような柔軟剤は、繊維の水性懸濁液を形成する前、その間又はその後に繊維に組み込むことができる。このような薬剤は、湿潤している間に、形成後ウエブ上にスプレー又は印刷により付与することができる。適当な薬剤は、これらに制限されるものではないが、脂肪酸、ワックス、４元素アンモニウム塩、ジメチルジヒドロゲン脂肪塩化アンモニウム、４元素アンモニウムメチル硫酸塩、カルボキシレートポリエチレン、コカミドジエタノールアミン、ココベタイン、ソジウムラウリルサルコシネート、部分的にエトキシレートされた４元素アンモニウム塩、ジステアリルジメチル塩化アンモニウム、ポリシロキサン、及び同様のものを含む。商業的に入手可能な適当な化学柔軟剤の例は、制限されることはないが、Ｅｋａ Ｎｏｂｅｌ Ｉｎｃ．より製造されたＢｅｒｏｃｅｌｌ５９６及び５８４（４元素アンモニウム化合物）、Ｓｈｅｒｅｘ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙより製造されたＡｄｏｇｅｎ４４２（ジメチルジヒドロゲネート脂肪塩化アンモニウム）、Ｑｕａｋｅｒ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙより製造されたＱｕａｓｏｆｔ２０３（４元素アンモニウム塩）、及びＡｋｚｏ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙより製造されたＡｒｑｕａｄ２ＨＴ−７５（ジ（ヒドロゲネート脂肪）ジメチル塩化アンモニウム）を含む。適当な柔軟剤の量は、選択された種類及び望ましい結果によって大きく種々異なるであろう。このような量は、制限されるものではないが、繊維の重量を基本にして約０．０５重量％から約１重量％、より特定的には約０．２５重量％から約０．７５重量％、更により特定的には約０．５重量％とすることができる。
ウエブが形成され、乾燥された後、形成されたベースウエブが最終包装のためにロールに巻かれる時、本発明のティッシュ製品は変換工程を受ける。本発明によると、この変換工程の前又はこの工程の間に、ティッシュ製品のベースウエブは、ウエブの特性を改善するエンボス加工工程にもたらされる。
図２を参照すると、例示の目的だけのために、ティッシュウエブをエンボス加工するための工程の一実施形態が示されている。図示されているように、ウエブ５２は、供給ロール５０から繰り出され、ニップ５４を通して給送され、そこでウエブはエンボス加工される。ニップ５４を出た後、ウエブ５２はロール５２に再び巻き取られる。
ニップ５４は、パターンロール５８とバッキングロール６０の間に形成される。パターンロール５８は、本発明のエンボスパターンを含み、鋼鉄などの適当な硬材のいずれかから形成することができる。一方、バッキングロール６０は、硬い表面か又は圧縮可能な表面を持つことができる。例えば、バッキングロール６０は、鋼鉄表面を含むことができ、又は代替的には、図２に示されているようなゴム被膜６２を含むことができる。ほとんどの用途においては、本発明によりエンボス加工されたベースシートは、図２に示される変換工程においてなどのように、実質的に乾燥時にエンボス加工される。例えば、多くの用途にとって、ベースシートは約６パーセントより大きくない湿分を含有するべきである。
図４及び図４Ａを参照すると、本発明において、図２に示されているようなパターンロール５８に組み込むことができるエンボス加工パターン３００の一実施形態が示されている。示されているように、エンボス加工パターンは、幾分高密度に間隔を持つ複数の個々の形状を含む。この実施形態においては、個々の形状は機械方向に列にされている。個々の形状は、列から列へ互いにオフセットされている。この実施形態においては、個々の形状又は要素の間の開放スペースは、要素そのものより大きい。
図４及び図４Ａに示された実施形態においては、個々の形状は、約１６０形状／平方インチから約１７０形状／平方インチの密度で存在する。各々の列の中で、個々の形状の間隔は、１つの形状の中央から近接した形状の中央までがおよそ０．０６４インチとする。列の間の距離は、１つの列の中央から近接した列の中央までがおよそ０．０９８インチとする。この実施形態においては、個々の要素自体は、およそ０．０５４インチの最大直径を持つ。この実施形態における個々の形状は、ひずんだ八角形形状を持つとみなされることができる。更に、直径が図４Ａに示されている。
図４に示されているエンボス加工パターンは、本発明により使用することができるベースバターンを表している。パターンの大きさは、増加及び減少させることができる。例えば、図４に示されたパターンは、その大きさの５０パーセントを減少させることができ或いは２倍に増加させることもでき、それでも本発明の多くの利益を保持することができる。
例えば、図５及び図５Ａを参照すると、図４に示されたパターンよりおよそ１３３パーセント大きいエンボス加工パターン３０２が示されている。エンボス加工パターン３０２においては、例えば、平方インチ当たり約８５の個々の形状から平方インチ当たり約９５の個々の形状が存在する。しかしながら図４及び図５におけるパターンは、大きさが増大したことを除けば基本的に互いの複製である。
図５Ａに示されるように、この実施形態においては、各々の列において、個々の形状の間隔は、１つの形状の中央から近接した形状の中央までがおよそ０．８６インチとする。列の間の距離は、１つの列の中央から近接した列の中央までがおよそ０．１３インチとする。個々の要素自体は、およそ０．０７２インチの最大直径を持つ。
図５に示されるように拡大されたものの他に、本発明のエンボス加工パターンは、図６に示されるように縮小することができる。図６を参照すると、エンボス加工パターン３０１が示されている。このパターンにおいては、個々の形状の間隔は、１つの形状の中央から同じ列の近接した形状の中央までがおよそ０．０４３インチとする。列の間の距離は、１つの列の中央から近接した列の中央までがおよそ０．０７インチとする。個々の要素は、およそ０．０３６インチの最大直径を持つ。
特定の用途に使用されるエンボス加工パターンの大きさは、基材の基本重量、基材に含まれるプライの数、基材を形成するために使用される繊維原料の型、及び望ましい結果を含む様々な要因に応じることができる。多くの用途にとって、本発明によって使用されるエンボス加工パターンは、約５０要素／平方インチから約４００要素／平方インチを含む。要素すなわち個々の形状は列を形成することができ、更に各々の列の中で、１つの個々の形状の中央から近接した個々の形状の中央までが、約０．０４インチから約０．０９インチの間隔とすることができる。第一列の中央と近接した列の中央の間の距離は、約０．０６インチから約０．０１３インチとすることができる。
個々の形状は、様々な形態をとることができる。例えば、個々の形状は円、卵型、又は他の適当な幾何学的形状とすることができる。一般的に、個々の形状は、約０．０３インチから約０．１０インチの最大直径を持つべきである。
図７−１４を参照すると、本発明により形成されたエンボス加工パターンの様々な異なる実施形態が述べられている。例えば、図７を参照すると、図４に示されたエンボス加工パターンと類似したエンボス加工パターン３０３が示されている。しかしながら図７においては、エンボス加工パターンは、列が機械方向に斜めの状態に移動されている。
図８を参照すると、本発明により形成されたエンボス加工パターンの別の実施形態が示されている。この実施形態においては、エンボス加工パターン３０４は、図４に示されたパターンと類似した背景パターン３０６を含む。しかしながらこの実施形態においては、付加的パターン３０８が、背景パターン３０６と結合されている。例えば、この実施形態においては、付加的パターン３０８は子犬の斜め列を含む。
本発明者は、本発明の利点及び利益を保持したままで、背景パターン３０６に子犬パターン３０８を含ませることができることを発見した。しかしながら多くの用途にとって、背景パターン３０６は、他のあらゆる付加的パターンより優先されるべきである。例えば、背景パターン３０６は、パターン全体の表面積の少なくとも約７５パーセントを、特定的には表面積の少なくとも８０パーセントを、より特定的にはパターンの全表面積の少なくとも９０パーセントを覆うべきである。しかしながら、その他にも様々な他のパターン及び図案を、本発明のエンボス加工パターンに組み込むことができる。
例えば、図９を参照すると、本発明によって形成されたエンボス加工パターン３１０の別の実施形態が示されている。この実施形態においては、背景パターン３０６は、キルト状図案に見られる花を含む付加的パターン３１２と結合されている。
エンボス加工パターン３１４の更なる実施形態が図１０に示されている。この実施形態においては、波状パターンが図４に示されたエンボス加工パターンに組み込まれている。個々の形状の列に波状パターンを組み込むことは、ティッシュ製品の近接した層が重なり合うのを妨げるために、幾つかの用途において望ましいものとすることができる。この点で、様々な重ならないための図案をパターンに組み込むことができる。図１０に示された実施形態においては、個々の形状の列は正弦波の形にされる。重なりを妨げるための正弦波は、例えば、約０インチｘ０インチから約８０インチｘ２０インチ、特定的に約５インチｘ０．６インチから約２０インチｘ２．４インチの周期及び振幅を持つことができる。特定的な一実施形態においては、例えば、正弦波は１５インチｘ１．８２インチの周期及び振幅を持つことができる。
図１１においては、エンボス加工パターン３１５は、波状パターンを含むものとして示されている。しかしながら、エンボス加工パターン３１５に見られる正弦波は、図１０に示されている正弦波よりかなり小さい周期を持つ。
正弦波に加えて、エンボス加工パターンに組み込まれることができる他の波状図案は、ジグザグ状図案及びらせん状図案を含む。
図４に示されたエンボス加工パターンに類似して、全体的に波状パターンを含む図１０及び図１１に示されたエンボス加工パターンは、背景パターンに組み込まれる付加的図案及びパターンを含むことができる。例えば、様々な実施形態が図１２、１３及び図１４に示されている。例えば、図１２においては、子犬の斜め列に加えて図１０に示されたパターンに類似した背景パターンを含むエンボス加工パターン３１６が示されている。
図１３においては、子犬の代わりに、背景パターン全体に配置された花を含むエンボス加工パターン３１８が示されている。図１４においては、波状線によって分割された花の斜め列を含むエンボス加工パターン３２０が示されている。これらのパターンすべては、本発明により改善されたティッシュ製品を形成するために良好に適している。
上記したように、本発明によってエンボス加工ティッシュを形成する場合には、ティッシュ製品は単一プライを含むものとするか、或いは多プライを含むものとすることができる。ティッシュ製品が多プライを含むものである場合は、製品の単一プライのみが、形成されようとする製品の特性を向上させるために、本発明によってエンボス加工される必要がある。しかしながら他の実施形態においては、上記したように、１つのより多い数のプライをエンボス加工することができる。プライは同時にエンボス加工するか、或いは別個にエンボス加工した後に結合することができる。多プライ製品においては、接着剤を使用して、又は１つのプライから近接したプライへ縮れた繊維を機械的相互係合するなどの従来の手段を通して、互いに取り付けられることができる。
本発明は、以下の実施例によって更に理解されるであろう。
１プライのベースシートが本発明によりエンボス加工され、ロール状製品の形に巻かれた。この実施例に使用されたベースシートは、１９．０６ｇｓｍのボーン乾燥基本重量を持つトイレット用ティッシュであった。ベースシートは、図１に示される工程に類似して形成された。ベースシートは、１００％再生繊維を含む繊維原料から形成された。
３つのベースシート試料が様々な特性に対しテストされ、以下のような結果が得られた：
Figure 2006524093
形成され更に乾燥された後、ベースシートは直径７．７インチの底部パターンロールを含むエンボス加工ニップを通して給送された。パターンロールは、レーザー覆刻パターン付きスリーブで覆われた。この実施形態においては、エンボス加工パターンは、図４に示されたものと類似したものであった。エンボスロールと接触する上部ロールは、６５デュロメーターショアＡ−硬度ゴム材料（直径８．０２インチ、ゴム厚さ５／８インチ）で覆われた。
種々異なるシートの長さを持つ様々なロール状製品が形成された。以下の結果が得られた。
Figure 2006524093



Figure 2006524093



Figure 2006524093
実施例１で説明された手順が繰り返された。しかしながらこの実施例においては、エンボス加工パターンは、実質的に図５に示されたエンボス加工パターンと類似したものであった。以下の結果が得られた。

Figure 2006524093
比較の目的で、商業的に入手可能な様々なトイレット用ティッシュが、様々な目的のためにテストされた。ここに挙げられているすべてのトイレット用ティッシュは、１，４００ｇ／３インチより小さい幾何平均引張強度を持つ。いずれの試料も、通気乾燥ウエブを含まなかった。以下のような結果が得られた。






表３−世界的規模でのトイレット用ティッシュ製品設計
Figure 2006524093




Figure 2006524093



Figure 2006524093
上記の試料１、試料２、及び試料３で得られたすべての結果は、Ｋｅｒｓｈａｗ巻き硬さ（ｍｍ）に対するロール嵩（ｃｃ／ｇ）としてグラフに曲線でプロットされた。グラフは図１５に表されている。参照のために、図１５に示されたグラフは又、図３に示されたような線を含み、これは以下のような数式関係にある。
ロール嵩（ｃｍ3／ｇ）＞１．５５*Ｋｅｒｓｈａｗ巻き硬さ（ｇ）＋３．７
本発明へのこれらの及び他の修正及び変更は、本発明の意図及び範囲から外れることなく当業者によって実施されることができ、これは添付された特許請求の範囲の中で特に述べられる。更に、様々な実施形態の態様は、全体を又は部分的に互換されることができることが理解されるべきである。更に、前述した説明は例示のみのためであり、添付された特許請求に更に説明された発明を制限するものではないことを、当業者は認識するであろう。
本発明で使用される紙ウエブを形成する方法の一実施形態の横断面図である。 本発明による紙ウエブをエンボス加工する方法の一実施形態の側面図である。 本発明による製品のロール嵩とＫｅｒｓｈａｗ巻き硬さの間の関係を示すグラフである。 本発明により使用することができるエンボス加工パターンの異なる実施形態の図である。 本発明により使用することができるエンボス加工パターンの異なる実施形態の図である。 本発明により使用することができるエンボス加工パターンの異なる実施形態の図である。 本発明により使用することができるエンボス加工パターンの異なる実施形態の図である。 本発明により使用することができるエンボス加工パターンの異なる実施形態の図である。 本発明により使用することができるエンボス加工パターンの異なる実施形態の図である。 本発明により使用することができるエンボス加工パターンの異なる実施形態の図である。 本発明により使用することができるエンボス加工パターンの異なる実施形態の図である。 本発明により使用することができるエンボス加工パターンの異なる実施形態の図である。 本発明により使用することができるエンボス加工パターンの異なる実施形態の図である。 本発明により使用することができるエンボス加工パターンの異なる実施形態の図である。 従来技術と比較して、述べられた例示に含まれる結果を表したグラフである。 巻き硬さを求めるための装置の斜視図である。
符号の説明
１０ ヘッドボックス
２６ 布
３４ ガイドロール
３８ ウエブ
４３ プレスロール
４６ 乾燥ドラム
４７ 捲縮用ブレード
５０ 供給ロール
５４ ニップ
５８ パターンロール
６０ バッキングロール
６２ ゴム被膜
３０１ エンボス加工パターン
３０６ 背景パターン

Claims (40)

  1. ロール状ティッシュ製品であって、
    約１０ｇｓｍから約４０ｇｓｍの基本重量を持ち、パルプ繊維を含み、通気乾燥されていない少なくとも１つのプライから成るロールの形にらせん状に巻かれたベースシートを含み、
    前記プライは、形成された背景エンボス加工パターンを定め、約１，４００ｇ／３インチより小さい幾何平均引張強度を持ち、前記巻かれたロールは、Ｋｅｒｓｈａｗ巻き硬さに対するロール嵩が、
    ロール嵩（ｃｍ3／ｇ）＞１．５５*Ｋｅｒｓｈａｗ巻き硬さ（ｇ）＋３．７
    であることを特徴とする製品。
  2. 前記ベースシートは、単一プライからなることを特徴とする請求項１に記載のロール状ティッシュ製品。
  3. 前記ベースシートは、２プライからなることを特徴とする請求項１に記載のロール状ティッシュ製品。
  4. 前記２プライは、互いにエンボス加工されていることを特徴とする請求項３に記載のロール状ティッシュ製品。
  5. 前記背景パターンは、前記プライの一側部の表面積の少なくとも７５パーセントを覆うことを特徴とする請求項１に記載のロール状ティッシュ製品。
  6. 前記背景パターンは、前記プライの一側部の表面積の少なくとも９０パーセントを覆うことを特徴とする請求項１に記載のロール状ティッシュ製品。
  7. 前記プライは、乾燥状態でエンボス加工されていることを特徴とする請求項１に記載のロール状ティッシュ製品。
  8. 前記背景パターンは、少なくとも５０形状／平方インチの量で存在する個々の形状パターンを含むことを特徴とする請求項１に記載のロール状ティッシュ製品。
  9. 前記個々の形状は、約１５０から約２５０形状／平方インチの量で存在することを特徴とする請求項８に記載のロール状ティッシュ製品。
  10. 前記個々の形状は、約０．０３インチから約０．１０インチの最大直径を持つことを特徴とする請求項８に記載のロール状ティッシュ製品。
  11. 前記個々の形状は、列になっており、それぞれの列において１つの形状の中央から近接した形状の中央までが約０．０５５インチから約０．０７５インチの間隔を持つことを特徴とする請求項８に記載のロール状ティッシュ製品。
  12. 前記列は、１つの列の中央から近接した列の中央までが約０．０６インチから約０．１４インチの間隔を持つことを特徴とする請求項１１に記載のロール状ティッシュ製品。
  13. 近接する列に見られる前記個々の形状は、オフセットされていることを特徴とする請求項１１に記載のロール状ティッシュ製品。
  14. 前記個々の形状は、前記プライの中にぎざぎざを含むことを特徴とする請求項８に記載のロール状ティッシュ製品。
  15. 前記背景パターンは、付加的エンボス加工パターンで結合されていることを特徴とする請求項８に記載のロール状ティッシュ製品。
  16. 前記列は、波状パターンを形成することを特徴とする請求項１１に記載のロール状ティッシュ製品。
  17. 前記エンボス加工されたプライは、捲縮加工されていることを特徴とする請求項１に記載のロール状ティッシュ製品。
  18. 前記波状パターンは、正弦波からなることを特徴とする請求項１６に記載のロール状ティッシュ製品。
  19. 前記製品は、約５から約１７のロール嵩を持つことを特徴とする請求項１に記載のロール状ティッシュ製品。
  20. ロール状ティッシュ製品を形成するために方法であって、
    約１０ｇｓｍから約４０ｇｓｍの基本重量を持ち、パルプ繊維を含み、通気乾燥されていない、少なくとも１つのプライを含むベースシートを準備し、
    背景エンボス加工パターンによって約１，４００ｇ／３インチより小さい幾何平均引張強度を持つように前記プライをエンボス加工し、更に
    前記ベースシートを巻かれたロールに巻き上げる、
    ことからなり、
    前記プライは、巻かれたロールがＫｅｒｓｈａｗ巻き硬さに対するロール嵩が、
    ロール嵩（ｃｍ3／ｇ）＞１．５５*Ｋｅｒｓｈａｗ巻き硬さ（ｇ）＋３．７
    であるようにエンボス加工されていることを特徴とする方法。
  21. 前記ベースシートは、前記エンボス加工されたプライを１つ含むだけであることを特徴とする請求項２０に記載の方法。
  22. 前記背景パターンは、前記プライの一側部の表面積の少なくとも７５パーセントを覆うことを特徴とする請求項２０に記載の方法。
  23. 前記背景パターンは、前記プライの一側部の表面積の少なくとも９０パーセントを覆うことを特徴とする請求項２０に記載の方法。
  24. 前記プライは、実質的に乾燥状態でエンボス加工されることを特徴とする請求項２０に記載の方法。
  25. 前記背景パターンは、少なくとも５０形状／平方インチの量で存在する個々の形状のパターンを含むことを特徴とする請求項２０に記載の方法。
  26. 前記個々の形状は、少なくとも約１５０形状／平方インチから約２５０形状／平方インチの量で存在することを特徴とする請求項２５に記載の方法。
  27. 前記形状は、約０．０３インチから約０．１０インチの最大直径を持つことを特徴とする請求項２５に記載の方法。
  28. 前記個々の形状は、列になっており、各々の列において１つの形状の中央から近接した形状の中央まで約０．０５５インチから約０．０７５インチの間隔を持つことを特徴とする請求項２５に記載の方法。
  29. 前記列は、１つの列の中央から近接した列の中央まで約０．０６インチから約０．１４インチの間隔を持つことを特徴とする請求項２８に記載の方法。
  30. 近接する列に見られる前記個々の形状は、オフセットされていることを特徴とする請求項２８に記載の方法。
  31. 前記背景パターンは、付加的パターンで結合されることを特徴とする請求項２５に記載の方法。
  32. 前記列は、波状パターンになっていることを特徴とする請求項２８に記載の方法。
  33. 前記ベースシートの前記プライは、捲縮加工されていることを特徴とする請求項２０に記載の方法。
  34. 前記巻かれたロールは、約５から約１７のロール嵩を持つことを特徴とする請求項２０に記載の方法。
  35. ロール状ティッシュ製品であって、
    パルプ繊維を含む少なくとも１つのプライからなり、ロールにらせん状に巻かれたベースシートと、
    個々の形状パターンを含む背景パターンによって前記プライに形成されたエンボス加工パターンとを含み、
    前記形状は、約０．０３インチから約０．１０インチの最大直径を持ち、列になっており、各々の列において１つの形状の中央から近接した形状の中央までが約０．０４インチから約０．０９インチの間隔を持ち、前記列は１つの列の中央から近接した列の中央までが約０．０６インチから約０．１４インチの間隔を持ち、前記巻かれたロールは、Ｋｅｒｓｈａｗ巻き硬さに対するロール嵩が、
    ロール嵩（ｃｍ3／ｇ）＞１．５５*Ｋｅｒｓｈａｗ巻き硬さ（ｇ）＋３．７
    であることを特徴とする製品。
  36. 前記プライは、約１０ｇｓｍから約４０ｇｓｍの基本重量を持ち、通気乾燥されていない状態で、捲縮加工されていることを特徴とする請求項３５に記載のロール状ティッシュ製品。
  37. 前記背景パターンは、前記プライの一側部の表面積の少なくとも７５パーセントを覆うことを特徴とする請求項３５に記載のロール状ティッシュ製品。
  38. 前記プライは、乾燥状態でエンボス加工されていることを特徴とする請求項３５に記載のロール状ティッシュ製品。
  39. 前記背景パターンの前記列は、波状パターンを形成することを特徴とする請求項３５に記載のロール状ティッシュ製品。
  40. 前記ロール状製品は、約７から約１５のロール嵩を持つことを特徴とする請求項３５に記載のロール状ティッシュ製品。
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