JP2008524457A - 湿式加圧かつ成形されたティッシュ製品を生成する方法及びシステム - Google Patents

Abstract

【課題】ティッシュ製造の技術における更なる改良を提供する。
【解決手段】ティッシュウェブを生成するための工程。この工程は、部分的にティッシュウェブを脱水し、粗い布地のような布地に対して少なくとも１つの偏向をウェブに与え、次に、ウェブにクレープを付ける段階を含むことができる。工程中に、ティッシュウェブは、脱水された後に吸引力のような空気力を用いて移送コンベヤから布地に移送される。ティッシュウェブが布地に移送されている時に液体がティッシュウェブを再濡れさせることを防ぐために、移送コンベヤは、液体がティッシュウェブに流入することを阻止又は防ぐ材料から製造される。例えば、一実施形態では、移送コンベヤは、小毛細管材料から成るフェルトを含むことができる。このフェルトは、例えば、湿潤時に約１５０μＬ／ｓよりも低い吸込み率を有することができ、約２０ミクロンよりも小さな平均自由孔隙サイズを有することができ、かつ約５ミクロンよりも小さな最小孔隙サイズを有することができる。
【選択図】図１

Description

本発明の開示内容は、一般的にティッシュ製造の技術における更なる改良に関する。

顔面用ティッシュ、浴用ティッシュ、ペーパータオル、及び工業用ワイプなどの多くのティッシュ製品は、湿式堆積工程によって生成される。湿式堆積ウェブは、パルプ繊維の水性懸濁液を形成布地上に堆積させ、次に、新規形成ウェブから水を除去することによって製造される。水は、典型的には、「湿式加圧」と呼ばれるウェブから水を機械的に圧迫して出すことによってウェブから除去される。湿式加圧は、有効な脱水工程であるが、工程中に、ティッシュウェブが圧縮され、ウェブのキャリパー及びウェブの嵩の著しい減少を引き起こす。

しかし、殆どの用途に対して、他の製品特質を危うくすることなく、できるだけ大きな嵩を有する最終製品を提供することが望ましい。従って、当業者は、湿式堆積ウェブの嵩を増大させるために、様々な工程及び技術を工夫している。例えば、クレープを使用して紙の結合を分裂させ、ティッシュウェブの嵩を増大させることが多い。クレープ処理中に、ティッシュウェブは、加熱シリンダに接着され、次に、クレープブレードを用いてシリンダからクレープが付けられる。
湿式加圧工程の代わりとして、ウェブの嵩を保って高めるためにウェブ圧縮ができるだけ回避される通気乾燥工程が開発されている。これらの工程は、加熱空気がウェブを通過し、水分を除去してウェブを乾燥させる間、粗いメッシュ布地上へのウェブの支持を提供する。

通気乾燥ティッシュ製品は、良好な嵩及び柔らかさ特性を示すが、通気乾燥ティッシュ機械は、設置及び運転に費用がかかる。従って、既存の従来式湿式加圧ティッシュ機械を修正することによってより高品質のティッシュ製品を生成する必要性が存在する。
この点で、本明細書において引用により組み込まれているハーマンズ他に付与された米国特許第５，４１１，６３６号は、約３０％又はそれよりも大きい密度で粗い布地上に支持されながら、最初にウェブを脱水し、次にティッシュウェブに差圧を加えることによってティッシュウェブの内部嵩を改良するための工程を開示している。この’６３６特許に開示された工程は、ティッシュ製造の技術に様々な利点をもたらすものである。

しかし、当業技術における更なる改良が、依然として必要である。例えば、ウェブが脱水された後に、ウェブは、典型的には、吸引力のような空気圧を用いてフェルトから布地上に移送される。過去に経験した１つの問題は、フェルトから布地へ移送中にティッシュウェブが再濡れすることである。特に、ティッシュウェブに印加された吸引力は、ウェブが布地上に移送される時にフェルト内に含有された水をティッシュウェブ内に移送させる場合がある。一部の事例では、例えば、ティッシュウェブの密度は、移送中に約４％よりも大きい量で低下するであろう。ティッシュウェブ内に移送されて戻るこの水は、次に、ウェブの最終乾燥段階中に除去されるべきであり、これは、工程のエネルギ要件を増加させるだけでなく、乾燥機上のウェブの保持時間も増加させる場合がある。最終的に、布地への移送中のティッシュウェブの再濡れは、工程に対して有意な追加費用をもたらす可能性がある。
上述の点に鑑みて、低密度ティッシュ製品を作成するために湿式加圧を成形と結合するティッシュウェブを生成するための改良された工程の必要性が現時点で存在している。特に、ウェブが脱水されて布地に移送された後に、ティッシュウェブの再濡れを阻止する必要性が存在する。

米国特許第５，４１１，６３６号

本発明の開示内容は、一般的にティッシュ製造の技術における更なる改良に関する。特に、良好な嵩と低密度特性とを有するティッシュ製品を作成するために湿式加圧が成形と結合したティッシュ製造工程を開示する。工程中に、製紙繊維を含有する湿潤ウェブは、最初に脱水され、次に布地に移送されるが、この際、布地は粗目として、布地の目に合わせてウェブを成形することができる。本発明の工程によれば、ウェブは、脱水されて、ティッシュウェブの実質的な再濡れ量が発生することなく吸引力の下で布地に移送される。布地への移送時の再濡れに付随する問題は、特定の特性を有し、又は特定の構成で製造されるフェルトのような移送コンベヤを工程内に組み込むことによって最小にされる。

例えば、一実施形態では、本発明は、製紙繊維の水性懸濁液を形成布地上に最初に堆積させて湿潤ウェブを形成する段階を含むティッシュ製品を生成する方法に関する。湿潤ウェブは、約３０％から約７０％のような少なくとも約３０％の密度まで脱水される。ウェブは、様々な技術を用いて脱水することができる。１つの特定的な実施形態では、例えば、ウェブは、圧縮ニップを通して給送されて脱水される。

脱水された後、ウェブは、一実施形態では移送フェルトを含むことができる移送コンベヤ上に送られる。本発明によれば、移送フェルトは、約１００μＬ／ｓよりも低いような約１５０μＬ／ｓよりも低い液体吸込み率を有する。例えば、一実施形態では、移送フェルトは、約７５μＬ／ｓよりも低いか又は更に６５μＬ／ｓよりも低い液体吸込み率を有することができる。以下で定めるような低吸込み率を有することにより、移送フェルトは、脱水されたウェブが移送フェルトから放出される時に水を放出する可能性は少ない。

移送フェルトから、ウェブは布地に移送され、ウェブを成形してウェブの嵩を増大させるために、布地に対して偏向させることができる。布地から、ウェブは、次に乾燥用ドラム上に送られ、ドラムからクレープが付けられる。一実施形態では、ウェブを乾燥用ドラムに付着させるために、例えば、接着剤をティッシュウェブに付加することができる。ウェブのクレープ付けを容易にすることに加えて、乾燥用ドラムは、ウェブを最終乾燥度まで乾燥させる。

工程中に、ウェブは、一実施形態では、空気力を用いて移送フェルトから布地に移送される。例えば、一実施形態では、布地に対して位置決めされた吸引力を使用して、ウェブを布地に移送するだけでなく、ウェブを布地に対して偏向させることもできる。本発明によれば、上述の移送は、ティッシュウェブが密度を実質的に低下させることなく行うことができる。例えば、移送フェルトから布地への移送中に、ウェブの密度は、約１％を超えないような約２％を超えない量だけ減少する。

工程に用いる移送コンベヤ又はフェルトは、ティッシュウェブの再濡れを最小にするのに必要な特性を達成するために様々な方法で構成することができる。例えば、一実施形態では、移送フェルトは、フェルトが、約１８ミクロンよりも小さい、一実施形態では約１５ミクロンよりも小さい可能性があるような約２０ミクロンよりも小さい平均自由孔隙サイズを有するような繊維構成から成る。移送フェルトは、約４．５ミクロンよりも小さいような約５ミクロンよりも小さな最小孔隙サイズを有することができ、一実施形態では、約４ミクロンよりも小さな最小孔隙サイズを有する場合もある。

移送フェルトは、一般的に、上流に位置決めされた脱水コンベヤの表面よりも滑らかな表面のような滑らかな表面を有することができる。一実施形態では、移送フェルトは、疎水性材料で被覆することができる。例えば、あらゆる適切な疎水性ポリマーをフェルトにわたって被覆することができる。
上述の特性を有する移送フェルトは、移送フェルトから布地への脱水ウェブの移送中に水の放出に抵抗することが見出されている。

工程中に、湿潤ウェブは、様々な技術を用いて脱水することができる。例えば、一実施形態では、布地に対して成形される前にウェブを脱水するために、通気乾燥機又は乾燥シリンダを使用することができる。代替的な実施形態では、湿潤ウェブは、圧縮ニップを通過させることによって脱水することができる。例えば、一実施形態では、湿潤ウェブは、脱水用フェルト上に置かれ、脱水用フェルトと移送フェルトの間に形成された圧縮ニップを通過することができる。ウェブが圧縮ニップを通過した後に、脱水されたウェブは、脱水用フェルトから移送フェルトに移送される。
圧縮ニップは、様々な構成を有することができる。例えば、一実施形態では、圧縮ニップは、圧縮ロールの反対側に位置決めされた真空ロールを含むことができる。代替的な実施形態では、圧縮ニップは、圧縮ロールの反対側に位置決めされた固定シューを含むことができる。

一般的に、あらゆる適切なティッシュ製品を上述の工程によって製造することができる。例えば、一実施形態では、この工程を使用して顔面用ティッシュ又は浴用ティッシュを形成することができる。この実施形態では、ティッシュウェブは、最終乾燥すると約１０ｇｓｍから約２５ｇｓｍの坪量を有することができる。
代替的な実施形態では、本発明の工程は、ペーパータオル又は工業用ワイプを生成するのに用いられる。この実施形態では、ティッシュウェブは、約３０ｇｓｍから約１００ｇｓｍのような約３０ｇｓｍよりも大きい坪量を有することができる。
本発明の他の特徴及び態様は、以下でより詳細に説明する。
以下は、添付図面の参照を含む本発明の詳細説明である。
本明細書及び図面における参照文字の反復使用は、本発明の同じか又は類似の特徴又は要素を表すことを意図している。

本発明の説明は、単に例示的実施形態の説明であり、例示的構成に具現化される本発明のより広い態様を限定する意図ではないことは、当業者によって理解されるものとする。
一般的に、本発明は、適度な強度特性を維持しながら良好な嵩及び柔らかさ特性を有するティッシュウェブの形成に関する。一般的に、ティッシュウェブは、嵩高の低密度ウェブを作成するために成形工程及びクレープ工程と共に湿式加圧工程によって製造される。工程中に、湿潤ウェブは、最初に脱水され、移送コンベヤ上に置かれ、次に、空気力を用いて布地に移送される。布地上にある状態で、ウェブは、布地に対して偏向され、かつ一実施形態では、布地に対して成形される。偏向された後に、ウェブは、次に乾燥用ドラム上に置かれ、ドラムからクレープが付けられる。

上述のように、過去においては、脱水ウェブを移送コンベヤから布地に移送する時に問題を経験した。具体的には、移送コンベヤと布地の間の移送は、一般的に吸引力を用いて行われ、移送コンベヤに含有された水によってティッシュウェブが再濡れを起こした。実際に、一部の工程では、ウェブは、布地に移送された後で約４％又はそれよりも大きい密度の低下が見出されている。
本発明によれば、移送コンベヤは、ティッシュウェブが、布地への移送時に実質的に再濡れしないように特に構成されている。例えば、一実施形態では、移送コンベヤは、滑らかな表面、比較的小さな孔隙サイズ、及び／又は強化した疎水性表面を有することができるフェルトを含む。本発明の１つの特定的な実施形態では、例えば、移送フェルトは、約１５０μＬ／ｓよりも低い液体吸込み率（以下の実施例で定義するような）を有する。本発明によって設計された移送フェルトは、フェルトが湿潤した後に容易に水を放出しないことが見出されている。実際に、フェルトは、ティッシュウェブをフェルトから布地に移送するのに十分な空気力を受けると、水の放出に対して抵抗する。このようにして、布地へ移送中のティッシュウェブの再濡れが最小にされる。

本発明の工程及びシステムは、様々な利点及び恩典をもたらす。例えば、ティッシュウェブを再濡れから防ぐことにより、乾燥用ドラム上でウェブを乾燥させるのにエネルギを余り必要としない。従って、より小さな乾燥用ドラムを用いることができ、ドラムをより低温で作動させることができ、又は乾燥用ドラム上のウェブの保持時間を低減することができる。最終的に、エネルギ節減が達成され、工程をより経済的にする。

図１を参照すると、本発明によるティッシュ製造工程の一実施形態が示されている。図示のように、システムは、製紙繊維の水性懸濁液を形成布地１２上に堆積させるヘッドボックス１０を含む。製紙繊維は、以下に限定されるものではないが、全ての公知のセルロース系繊維又はセルロース系繊維を含む繊維混合物を含むことができる。繊維は、例えばユーカリ繊維のような広葉樹繊維、又は北方の針葉樹クラフト繊維のような針葉樹繊維を含むことができる。他の繊維は、高収率繊維、再利用繊維、及び分解、合成セルロース系繊維などを含むことができる。
繊維の水性懸濁液が形成布地１２上に堆積した状態で、水性懸濁液中に含有された水の一部は、布地を通って排出され、ティッシュウェブ１４が形成される。形成布地の表面上に保持された湿潤ウェブ１４は、約１０％の密度を有する。

図１に示すように、湿潤ティッシュウェブ１４は、例えば、製紙フェルトとすることができる脱水コンベヤ１６に移送される。次に、ティッシュウェブ１４は、圧縮ニップ１８内に給送され、更に脱水される。圧縮ニップ１８は、脱水コンベヤ１６と移送コンベヤ２０の間に形成されて、第１の圧縮ロール２２及び第２の圧縮ロール２４を利用する。必要に応じて圧縮ロールの一方は、ティッシュウェブ１４からの流体の排出を助ける真空ロールを含むことができる。例えば、図１に示すように、第１の圧縮ロール２２は、吸引力をウェブに印加するための真空ロールを含むことができる。圧縮ニップは、約３０％から約７０％のような約３０％又はそれよりも大きい密度までティッシュウェブ１４を脱水する。１つの特定的な実施形態では、例えば、ティッシュウェブは、約３５％から約５０％の密度までニップ１８内で脱水される。

図１では、１対の対向する圧縮ロールの間に形成された圧縮ニップが示されている。他の実施形態では、ウェブを脱水するために複数の圧縮ニップを用いることができる。更に、拡張された圧縮ニップも、工程内に組み込むことができる。例えば、拡張圧縮ニップは、圧縮ロールの反対側に位置決めされた固定シューを収容することができる。この実施形態では、固定シューは、吸引力をティッシュウェブに印加することができる。更に別の実施形態では、ウェブを脱水するために通気乾燥機を用いることができる。

ニップ１８から、ティッシュウェブ１４は、移送コンベヤ２０上に送られ、次に、粗い布地又は成形布地のような布地２６に移送される。ティッシュウェブ１４を移送コンベヤ２０から布地２６に移送するために、空気力を用いることができる。例えば、図１及び図２に示すように、吸引力を用いてウェブを布地上に移送するのを助けるために、真空ロール２８を布地２６に隣接して位置決めすることができる。吸引力は、ティッシュウェブの移送を助けるだけでなく、一部の実施形態では、ウェブ１４を布地２６に対して偏向させることもできる。本明細書で用いられる場合、用語「偏向」は、ウェブ内の繊維の少なくとも一部を再配向させるのに十分な力でティッシュウェブが対向する表面に対して付勢される工程を意味する。一部の実施形態では、この力は、ウェブを成形させて表面の形態に適合させるのに十分とすることができる。この工程によれば、布地に対するウェブの偏向は、真空ロール２８に対して発生する場合があり、及び／又は布地２６に沿った他の位置で起こる場合がある。更に、真空ロール２８に加えて、固定真空シューのような他の真空装置を用いることができることを理解すべきである。

有意な量の繊維分裂を作り出すために、一実施形態では、繊維２６は、粗い布地を含むことができる。粗い布地の性質は、ウェブに印加された差動気圧又は他の偏向力に応答してウェブが屈曲することを可能にするために、湿潤ウェブが一部の区域で支持され、かつ他の区域では支持されないことを必要とするようなものである。本発明の目的に適切なこのような布地は、以下に限定されるものではないが、ウェブの実質的なｚ方向偏向を付与するのに十分なかなりの開口区域、又は３次元表面輪郭又は窪みを示す製紙布地を含む。このような布地は、単層、多層、又は複合透過性構造体を含む。好ましい布地は、以下の特性の少なくとも一部を有する。すなわち、（１）湿潤ウェブに接触している布地の側（上側）では、インチ当たりの機械方向（ＭＤ）ストランドの数（メッシュ）は、１０から２００であり、インチ当たりの機械交差方向（ＣＤ）ストランドの数（カウント）も、１０から２００である。ストランド直径は、典型的に０．０５０インチよりも小さい。（２）上側では、ＭＤナックルの最高点とＣＤナックルの最高点の間の距離は、約０．００１から約０．０２又は０．０３インチである。これらの２つのレベルの間には、湿潤成形段階中にシートに付与される３次元起伏外観を表面形態に与えるＭＤ又はＣＤストランドのいずれかによって形成されたナックルの存在が可能である。（３）上側では、ＭＤナックルの長さは、ＣＤナックルの長さに等しいか又はそれよりも長い。（４）布地が多層構成に製造される場合、最下層は、ウェブ貫通の深さを制御して繊維保持を最大にするために最上層よりも細いメッシュのものであることが好ましい。更に、（５）布地は、典型的に２から５０の縦糸毎に繰り返す目に心地よいある一定の幾何学形状パターンを示すように製造することができる。適切な市販の粗い布地は、以下に限定されるものではないが、「Ａｓｔｅｎ ９３４」、９２０、５２Ｂ、及び「Ｖｅｌｏｓｔａｒ Ｖ８００」を含む「ＡｓｔｅｎＪｏｈｎｓｏｎ」によって製造されるいくつかの布地を含む。

図１及び図２に示すような真空ロール２８によって発生される空気圧の量は、特定の用途及び望ましい結果に応じて変わる場合がある。一般的に、気体圧力は、少なくとも４インチＨｇのように、少なくとも１インチＨｇ、少なくとも２インチＨｇとすることができる。この圧力は、例えば、約４インチＨｇから約２０インチＨｇのように約１インチＨｇから約６０インチＨｇまで変えることができる。
図１に示すように、布地２６上に送られた後に、ティッシュウェブ１４は、ウェブを最終乾燥度まで乾燥させるために、次に乾燥シリンダ４８まで移送される。乾燥シリンダ４８は、例えば、ヤンキー乾燥機とすることができる。

一実施形態では、ウェブを乾燥機に付着させるために、接着剤をティッシュウェブ又は乾燥機に付加することができる。接着剤は、例えば、あらゆる適切な又は従来的に用いられている接着剤とすることができる。例えば、一実施形態では、ポリビニルアルコールを含有する接着剤を用いることができる。接着剤は、例えば、ウェブ上に噴霧することができる。図１に示すように、乾燥シリンダ４８に付着した状態で、ティッシュウェブ１４は、クレープブレード５０を用いてシリンダからクレープが付けられる。ウェブのクレープ付けは、繊維分裂を更に引き起こしてウェブの嵩を増大させる働きをする。クレープ付けされた状態で、ティッシュウェブは、加工及びその後の包装のためにリール上に巻かれる。
図１の工程は、乾燥シリンダ及びクレープブレードの使用を示すが、あらゆる適切な乾燥装置を本発明で用いることができることを理解すべきである。例えば、一実施形態では、工程は、通気乾燥機を含むことができる。

図２に戻って参照すると、上述のように、ティッシュウェブ１４が圧縮ニップ１８で脱水された後に、ティッシュウェブは、吸引力のような空気力を用いて、次に移送コンベヤ２０から布地２６に移送される。残念ながら、吸引力は、布地２６へのウェブ１４の移送を容易にし、かつウェブを布地に対して偏向させることもできるが、吸引力は、水を移送コンベヤ２０からティッシュウェブ１４内に引き戻してウェブを再濡れさせる傾向がある。しかし、本発明によれば、布地２６への移送時に水がティッシュウェブ１４を再濡れさせるのを実質的に阻止する移送コンベヤ２０が選択される。

例えば、一実施形態では、移送コンベヤ２０は、移送中にティッシュウェブ１４内への水の逆流を最小にするフェルトを含む。例えば、本発明によれば、移送フェルト２０は、湿潤した状態で水を保持し、真空ロール２８によって印加することができるような吸引力を受けた時でさえも水が放出されるのを防ぐように構成することができる。一実施形態の移送フェルトは、一方向の水を吸収するが、反対方向の水の流れを阻止する構成を有する「一方通行ア」のように作動すると考えることができる。

移送フェルト２０は、所望される特性をもたらすために様々な材料から様々な方法で構成することができる。一実施形態では、例えば、移送フェルト２０は、小毛細管材料から製造される。例えば、フェルトは、小径繊維が組み込まれた不織布を含有することができる。小径繊維は、全フェルトの重量の約５０％よりも大きいような約４０％よりも大きな割合を占めることができ、一実施形態では、約６０％よりも大きな割合を占めることができる。この繊維は、例えば、約１デニール又はそれ未満の直径を有することができる。あらゆる適切な繊維を使用してカーデッドナイロン繊維のようなフェルトを構成することができる。必要に応じて、フェルト及び／又は繊維は、湿潤剤で処理することができる。

上述のようなフェルト材料は、望ましくは、本発明が本発明の工程における使用に十分に適切であることが見出されている様々な特性を有する。例えば、移送フェルト２０は、約１００μＬ／ｓよりも低いような約１５０μＬ／ｓよりも低い液体吸込み率（以下の実施例に説明するような）を有することができる。例えば、特定的な実施形態の移送フェルトは、湿潤時に約７５μＬ／ｓよりも低い、更に約６５μＬ／ｓよりも低い液体吸込み率を有する場合がある。移送フェルトの液体吸込み率は、一般的に、フェルト構造の空隙率、材料の毛細管張力及び／又は濡れ性に依存する。より低い吸込み率を有する材料は、湿潤した状態で水のような液体を放出する傾向が低い。

吸込み率に加えて、移送フェルトの孔隙サイズはまた、材料からの液体の流出を阻止する材料の機能を示すことができる。本発明によって製造された移送フェルトは、例えば、約１８ミクロンよりも小さいような約２０ミクロンよりも小さな平均自由孔隙サイズ（以下の実施例に説明するような）を有することができ、一実施形態では、約１５ミクロンよりも小さいとすることができる。移送フェルトはまた、約４．５ミクロンよりも小さいような約５ミクロンよりも小さな最小孔隙サイズを有することができる。１つの特定的な実施形態では、例えば、移送フェルトは、約４ミクロンよりも小さな最小孔隙サイズを有することができる。

小毛細管材料から移送フェルトを構成する代わりに又はそれに加えて、フェルトはまた、強化した疎水性表面を有するように形成することができる。例えば、一実施形態では、フェルト材料は、上述の特性に到達するために疎水性材料で被覆することができる。疎水性コーティングはまた、例えば、様々な熱可塑性材料を含む様々なポリマー材料から製造することができる。また、疎水性サイズ剤をフェルトに付加することもできる。

脱水コンベヤ１６から移送コンベヤ２０へのティッシュウェブ１４の移送を助けるために、一実施形態では、移送コンベヤ２０はまた、脱水コンベヤ１６よりも滑らかな表面を有することができる。特に有利なことに、小毛細管材料で製造されたフェルト材料は、滑らかな表面を生成する傾向がある。
脱水コンベヤ１６は、本発明によって様々な従来の材料から構成することができる。例えば、脱水コンベヤ１６は、あらゆる適切なフェルト材料を含むことができる。しかし、１つの特定的な実施形態では、移送フェルト２０に関して上述したような小毛細管材料を含有するフェルト材料から製造された脱水コンベヤ１６を有する利点がある場合がある。一部の用途では、水のような液体を容易には放出しない材料から脱水コンベヤ１６を構成する恩典があると考えられる。例えば、ある一定の用途では、ティッシュウェブの再濡れは、脱水コンベヤ１６上でも起こる場合がある。

図１に示す実施形態は、単に本発明によるティッシュ製造工程の１つの構成を表すに過ぎないことを理解すべきである。工程は、ティッシュウェブが形成される時に布地又はフェルトを含む更に多くのコンベヤを含むことができることを理解すべきである。実際に、ウェブの脱水は、移送コンベヤ２０から上流で行うことができる。
本発明の工程は、全ての様々な種類のティッシュ製品を生成するのに特に十分に適している。ティッシュ製品は、例えば、約６ｇｓｍから約１２０ｇｓｍの坪量を有することができる。本発明によって生成することができるティッシュ製品は、ペーパータオル、工業用ワイプ、及び様々な製品を含む。

本発明の１つの特定的な実施形態では、この工程は、顔面用ティッシュ又は浴用ティッシュを生成するのに用いられる。顔面用ティッシュウェブ又は浴用ティッシュウェブは、例えば、約１０ｇｓｍから約２０ｇｓｍまでのような約６ｇｓｍから約４５ｇｓｍまでの坪量を有することができる。最終製品は、単一層を含むことができ、又は複数層（２から３層）を含むことができる。
本発明は、以下の実施例を参照して更に良く理解することができる。

以下のフェルト製品、すなわち、Ａｌｂａｎｙ製「Ａｄｖａｎｔｅｃｈ（登録商標）」、Ｗｅａｖｅｘ製「Ｍｉｌｌｅｎｎｉｕｍ（登録商標）」、Ｗｅａｖｅｘ製「Ｈｙｐｅｒｐｕｎｃｈ（登録商標）」、及びＡｓｔｅｎＪｏｈｎｓｏｎ製「Ｈｅｌｉｘ（登録商標）」が、最小孔隙サイズ、最大孔隙サイズ、平均自由孔隙サイズ（ＭＦＰ）、及び空隙率に関して試験及び比較された。上述のフェルトのうちで、Ａｌｂａｎｙ製「Ａｄｖａｎｔｅｃｈ（登録商標）」フェルトは、本発明による用途に必要な特性及び特質を保有している。過去において、このフェルト製品は、事務用品のような高圧縮紙を製造するための工程で用いられていたと考えられる。この実施例の目的は、Ａｌｂａｎｙ製「Ａｄｖａｎｔｅｃｈ（登録商標）」フェルトの特質を過去にティッシュ製造工程に用いられた他の従来のフェルトの特質と比較することである。

以下は、試験方法の説明である。
試験サンプルは、低表面張力液体で完全に湿潤している。次に、サンプルは、空気圧がサンプルの一方の側に印加されるポロメータ内に置かれる。空気圧は、ゆっくりと上げられる。最初に、全ての孔隙が流体で満たされるという事実に起因して、サンプルの他方の側では流れが検出されることはない。最終的に、圧力が増大する時に、最大孔隙内の毛細管力が圧倒される。それによって、空気が通過することができることになり、結果として検出側の流量に変化を生じる。この点は、サンプルの泡立ち点として公知である。徐々に、空気圧は増加し、より小さな孔隙を脱水させ、より多くの空気を貫流させる。この結果が、流量対印加圧力の関係である。実行の最後に、サンプルは完全に脱水し、同じ圧力範囲にわたって再度試験して乾燥曲線を生成する。

所定の圧力で開口する孔隙直径は、定常状態での孔隙の毛細管張力と重力の間の平衡から求めることができる。
２πｒγｃｏｓθ＝ｒ²πρｇｈ
ここで、ｒは、毛細管の半径であり、γは、湿潤流体の表面張力であり、θは、流体と毛細管壁の間の接触角であり、ρは、流体の密度であり、ｇは、重力加速度であり、ｈは、毛細管内の流体の柱の高さである。
これは、孔隙を空にするのに必要な圧力（Ｐ）に水圧ヘッドを変換することができ、毛細管半径の２倍が直径（Ｄ）に等しいので、ウォッシュバーン方程式に変形されることになる。
４γｃｏｓθ＝ＰＤ

「Ｃｏｕｌｔｅｒ Ｐｏｒｏｆｉｌ」（フッ素化炭化水素）は、湿潤剤として用いられる。この流体は、極度に湿潤であり、殆どの材料の孔隙構造全体を飽和させ、ゼロ接触角をもたらす。従って、上述の方程式を変形して直径に関して解くことができる。
Ｄ＝４γ／Ｐ
この方程式は、毛細管（すなわち、孔隙）が本質的に円筒型であると仮定していることに注意されたい。

機器
・１インチ直径フィルタホルダアセンブリが設置された「Ｃｏｕｌｔｅｒポロメータ」
・最も細かく０．０００１グラムまで読むことができる天秤
・サンプルホルダ
・プラテンを備えた厚み試験器
・フェルトサンプルの上面の上方の流体を保持することができる小さなステンレス鋼計量皿
・「Ｃｏｕｌｔｅｒ（登録商標）Ｐｏｒｏｆｉｌ」湿潤流体
・サンプルを操作するピンセット又は均等物

機器設定
湿潤流体：Ｐｏｒｏｆｉｌ
サイズ係数：０．６４
一連の孔隙サイズ（直径）
最小：典型的に２から４μｍの間であり、サンプル依存する^*
最大：２００μｍ
「Ｃａｌ Ｓｉｚｅ」（他の流体）：１．００
データ平滑化：オフ
^*注：選択された最小直径が正しいことを検証するために、試行実験を以下の段階を用いて各サンプルについて完了させるべきである。

サンプル調製：
１’’直径の円形金型を用いて、試験される各フェルトから３つのサンプルを切り取る。金型が、全体にわたって切り取り、かつサンプルから繊維を除去しないように注意する。
試験手順
１．サンプルホルダ（支持構造体に接続した４つの突起）を天秤上に置き、読取値を写し取る。
２．サンプルの重量をグラムで記録する。
３．サンプルの厚みをミリメートルで記録する。
４．サンプルを飽和させるのに十分な量の「Ｃｏｕｌｔｅｒ（登録商標）Ｐｏｒｏｆｉｌ」（約５ミリメートルの深さ）を計量皿内に注ぐ。この皿が、試験される各サンプルに対して十分に満たされたままであることに注意する。
５．サンプルをＰｏｒｏｆｉｌ流体内に置き、泡が見られなくなるまで浸しておく（約３０秒から１分）。
６．サンプルをＰｏｒｏｆｉｌ流体から取り出す。過剰流体を自然に排出させる。サンプルを作業台上部と平行に保つ。側部構造体の早期脱水を引き起こす場合があるので、決して傾けて排出しない。
７．サンプルをサンプルホルダ上に置き、重量を記録する。
８．全ての孔隙が満たされることを保証するために、サンプルをＰｏｒｏｆｉｌ内に戻して入れる。段階６のように自然に排出する。
９．サンプルをフィルタアセンブリに入れる。早期脱水の可能性を低下させるために、サンプルをアセンブリに入れるのに用いる力の量を最小にする。
１０．フィルタアセンブリＯリングを短期間湿潤流体に入れる。
１１．Ｏリングの縁部がフィルタアセンブリの内径と接触するように、サンプルの上部の上にＯリングの中心を合わせる。
１２．フィルタアセンブリキャップをアセンブリの下部部分上にネジで留める。Ｏリングが適正にキャップの底部部分を密封するように注意する。
１３．サンプルに対する適正な設定値が設定されていること、及び「全」ウインドウが選択されていることを確認する。既存のデータがある場合、「リセット」ボタンを押すように注意する。
１４．試験を開始する。ポロメータは、選択された圧力（直径）範囲内の湿潤状態のサンプルを試験し、次に、乾燥サンプルで試験を繰り返すことになる。
１５．試験が完了すると、ポロメータは、データをマイクロプロセッサに転送することになる。ポロメータからの表形式の結果を表示するために、「分布」ボタンを押す。これは、最小、最大、及び平均流量孔隙サイズを提供することになる。
１６．フィルタアセンブリからサンプルを取り出す。
１７．各残りのサンプルについて、段階３から段階１７を繰り返す。

結果の収集
ポロメータは、湿潤及び乾燥曲線の両方に対して選択された圧力範囲全体にわたって２５６データ点（圧力及び流量）を収集する。圧力上昇中に最初に検出可能な流量は、泡立ち点と呼ばれ、サンプル中に見られる最大孔隙サイズを示している。最大直径は、最小圧力で見出され、逆もまた同じであることに注意されたい。
最小孔隙サイズは、湿潤流量がその最大値の９８％に到達する圧力によって求められる。
最後に、平均流量孔隙サイズ又はＭＦＰは、（５０％×乾燥流量）によって与えられる曲線が湿潤流量曲線と交差する圧力値に対応している。

結果
得られた結果は、以下の表に示されている。各サンプルについて、３回の反復を完了させた。最小孔隙サイズ、最大孔隙サイズ、平均自由孔隙サイズ（ＭＦＰ）、及び空隙率が示されている。

（表）

収集された結果によれば、Ａｌｂａｎｙ製フェルトが、最も締まった孔隙構造を有していた。

上述のように試験された同じフェルト製品は、次に、それらの流体吸込み率について試験及び比較された。この実施例では、Ａｌｂａｎｙ製フェルトの特性が、残りのフェルトの特性と再度比較された。
以下は、流体吸込み率試験の説明である。本明細書で用いられる場合、流体吸込み率試験とは、サンプルが湿潤した後に測定されるものである。
Ｋｒｕｓｓ製「液滴形状分析装置（ＤＳＡ）」は、所定の基板表面上に流体液滴を配分してその特性を測定する高速デジタルビデオカメラ及び自動流体送出システムを使用している。このビデオキャプチャーシステムから、液滴の吸込み率及び接触角を測定することができる。

吸込み率は、所定の構造体内への流体吸収の相対的容易さを判断するのに用いることができる。吸込み率は、湿潤材料の空隙率、孔隙サイズ分布、及び表面エネルギに依存する。この試験に対して、サンプルは、表面エネルギの効果を排除するために予め湿潤された。従って、接触角を測定する必要はない。この構成において、吸込み率は、フェルトの上面上の孔隙構造の相対的指示をもたらすことになる。

機器
Ｋｒｕｓｓ製「液滴形状分析装置型式ＤＳＡ１０」（計器＋コンピュータ）
取外し可能ＰＴＦＥ−チューブを備えたＫｒｕｓｓ製「ＮＥ ４３」シリンジ先端
機器設定
ターゲット容積：１４．１μＬ
送出率：１０μＬ／分
Ｎ番目フレーム毎の収集：２（１２０ｆｐｓ）
収集時間：１０秒（全部で１２００フレーム）
試験流体：脱イオン水
ＸＹＺ台は、それが流体送出針の下に中心に置かれるように調節すべきである。台の高さは、サンプルの最上部がビデオウインドウ内に見えるが台は見えないように調節すべきである。ＸＹＺ台の最上部と流体送出針の間の距離は、７ｍｍとすべきである。

サンプル調製
１．試験されるフェルトから１．５ｃｍ×１．５ｃｍ（大体の値）正方形を切り取る。フェルトの様々な部分から約１０サンプルを切り取る。切り取ったサンプルからの繊維の不測の除去を回避するために、頑丈なはさみを使用する。
２．各サンプルを脱イオン水浴に入れる（順番に）。サンプルを少なくとも１５分であるが３０分を超えない時間にわたって自然に浸漬する。
３．試験の前に、過剰水を除去するために各サンプルを３０秒間吸い取り紙の乾燥片上に置く。

試験手順
１．浸漬トレイからサンプルを取り出す。サンプルを３０秒間吸い取ることによって過剰流体を除去する。
２．サンプルの中心を流体送出針の下に置く。サンプルがフレーム取込み器（ＦＧ）ウインドウ内に正しく位置決めされていることを確認する。
３．ＤＳＡプログラムウインドウ上の「記録」ボタンを押す。ビデオは、一時停止することになる。
４．サンプルに流体を放出する。流体送出が始まると、ビデオウインドウは、記録を開始することになる。
５．完了した時に映像を保存する。
６．映像を開く。
７．液滴が最初にフェルトの表面に接触した時間（ミリ秒）をｔ₀として求める。
８．液滴が可視である最後のフレームを求める。その時間（ミリ秒）をｔ₁として記録する。
９．サンプルを取り出し、必要に応じて繰り返す。

結果
各反復に対する吸込み時間は、以下の式を用いて計算される。
ｔ_intake＝ｔ₁−ｔ₀
各コードに対する平均吸込み時間を記録する。次の結果が得られた。

（表）

この結果はまた、図３に図式的に示されている。図３に示すように、Ａｌｂａｎｙ製フェルトは、従来のフェルトよりも遥かに低い流体吸込み率を有していた。

本発明に対するこれら及び他の修正及び変形は、特許請求の範囲に更に具体的に示す本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、当業者によって実施することができる。更に、様々な実施形態の態様は、全体的又は部分的のいずれでも入れ替えることができることを理解すべきである。更に、当業者は、以上の説明が単に例示的であり、特許請求の範囲に更に説明する本発明の限定を意図しないことを認めるであろう。

本発明によって製造された工程の一実施形態の側面図である。 図１に示すような移送コンベヤから布地へのティッシュウェブの移送の部分分解組立側面図である。 本明細書の実施例で得られた結果の図式表示を示す図である。

符号の説明

１２ 形成布地
１４ ティッシュウェブ
１６ 脱水コンベヤ
１８ 圧縮ニップ
２０ 移送コンベヤ

Claims (19)

1. ティッシュ製品を生成する方法であって、
   湿潤ウェブを形成するために、形成布地上に製紙繊維の水性懸濁液を堆積させる段階と、
   前記湿潤ウェブを少なくとも約３０％の密度まで脱水する段階と、
   前記脱水ウェブを約１５０μＬ／ｓよりも低い吸込み率を有する移送フェルト上に搬送する段階と、
   前記ウェブを前記移送フェルトから前記布地に移送し、該布地に向けて該ウェブを偏向させる段階と、
   前記ウェブを乾燥用ドラム上に搬送し、該ドラムから該ウェブにクレープを付ける段階と、
   を含むことを特徴とする方法。
2. 前記移送フェルトは、１００μＬ／ｓよりも低い、例えば７５μＬ／ｓよりも低い、例えば６５μＬ／ｓよりも低い吸込み率を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記移送フェルトは、約２０ミクロンよりも小さい平均自由孔隙サイズを有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の方法。
4. 前記移送フェルトは、１５ミクロンよりも小さいような約１８ミクロンよりも小さい平均自由孔隙サイズを有し、かつ４ミクロンよりも小さいような約４．５ミクロンよりも小さい最小孔隙サイズを有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の方法。
5. 前記移送フェルトは、約５ミクロンよりも小さい最小孔隙サイズを有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の方法。
6. 前記湿潤ウェブは、圧縮ニップを通過させられることによって脱水されることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の方法。
7. 前記湿潤ウェブを前記形成布地から脱水用フェルトに移送する段階を更に含み、前記圧縮ニップは、該脱水用フェルトと前記移送フェルトの間に位置していることを特徴とする請求項６に記載の方法。
8. 前記移送フェルトは、疎水性材料で被覆したフェルト材料を含むことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の方法。
9. 前記ウェブは、脱水された後に約３０％から約７０％の密度を有することを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の方法。
10. 前記ウェブの前記密度は、該ウェブが前記移送フェルトから前記布地に移送される時に、２％よりも多くない、例えば１％よりも多くない量だけ減少することを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の方法。
11. 最終乾燥ウェブは、約１０から約２５ｇｓｍの坪量を有することを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の方法。
12. 最終乾燥ウェブは、約３０から約８０ｇｓｍの坪量を有することを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の方法。
13. 前記布地に対する吸引力を使用して、前記ウェブを前記移送フェルトから移送し、かつ該ウェブを該布地に向けて偏向させることを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の方法。
14. ティッシュ製品を生成するためのシステムであって、
    製紙繊維を含む湿潤ウェブを受け取るための脱水用フェルトと、
    約１５０μＬ／ｓよりも低い吸込み率を有する、前記脱水用フェルトから前記ウェブを受け取るための移送フェルトと、
    前記脱水用フェルトと前記移送フェルトの間に位置して、該移送フェルトに移送される前に前記ウェブを脱水する圧縮ニップと、
    前記移送フェルトから前記脱水ウェブを受け取るための布地と、
    を含み、
    前記布地は、前記ウェブを前記移送フェルトから該布地に移送しかつ該ウェブを該布地に向けて偏向させるための吸引力と連通しており、
    前記ウェブを受け取るために前記布地から下流に位置決めされた乾燥用ドラム、
    を更に含み、
    前記乾燥用ドラムは、該ドラムから前記ウェブにクレープを付けるためのクレープブレードを含む、
    ことを特徴とするシステム。
15. 前記移送フェルトは、約１００μＬ／ｓよりも低い、例えば７５μＬ／ｓよりも低い、例えば６５μＬ／ｓよりも低い吸込み率を有し、約２０ミクロンよりも小さい、例えば１８ミクロンよりも小さい、例えば１５ミクロンよりも小さい平均自由孔隙サイズを有し、かつ約５ミクロンよりも小さい、例えば４．５ミクロンよりも小さい、例えば４ミクロンよりも小さい最小孔隙サイズを有することを特徴とする請求項１４に記載のシステム。
16. 前記移送フェルトは、疎水性材料で被覆したフェルト材料を含むことを特徴とする請求項１４又は請求項１５に記載のシステム。
17. 前記脱水用フェルトから上流に位置決めされたヘッドボックス及び形成布地を更に含み、該ヘッドボックスは、前記湿潤ウェブを形成するために該形成布地上に製紙繊維の水性懸濁液を堆積させるように構成されていることを特徴とする請求項１４、請求項１５、又は請求項１６に記載のシステム。
18. 前記圧縮ニップは、圧縮ロールに対向した位置決めされた吸引ロールを含むことを特徴とする請求項１４、請求項１５、請求項１６、又は請求項１７に記載のシステム。
19. 前記圧縮ニップは、圧縮ロールに対向して位置決めされた固定シュー含むことを特徴とする請求項１４、請求項１５、請求項１６、請求項１７、又は請求項１８に記載のシステム。

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