JP2013170328A - 不織布および不織布の製造方法 - Google Patents

不織布および不織布の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】強度が高く、嵩高であり、かつ柔軟性を有する不織布を得ることができる、不織布の製造方法を提供する。
【解決手段】本発明の不織布の製造方法は、水分および潜在捲縮性繊維を含んだ抄紙原料を、一方向に移動するベルト上に供給して、該ベルト上に紙層を形成する工程１６と、紙層の一方の面に高圧水流を噴射し、機械方向に延びる第１の溝を該一方の面に形成する工程１２，１５と、高圧水流を噴射した紙層を、１０〜４５％の水分率になるように乾燥する工程２０と、蒸気ノズルから、乾燥した紙層の他方の面に高圧水蒸気を噴射することによって、第１の溝の幅よりも大きな幅を有し、機械方向に延びる第２の溝を紙層の他方の面に形成するとともに、紙層の潜在捲縮性繊維の捲縮を発現させる工程１３，１４とを含む。また、本発明の不織布は、上記不織布の製造方法によって製造された。
【選択図】図１

Description

本発明は、不織布に関し、とくにワイプスに好適な不織布に関する。また、本発明は、上記不織布の製造方法に関する。
吸引部に沿って周回する開孔パターンネットに、水分率が５０〜８５重量％の繊維シートを移送させ、その繊維シートを開孔パターンネット上に保持した状態でその繊維シートを吸引すると共に、その吸引と同時に、またはその吸引の前後に、５ｋｃａｌ／ｋｇ以上の熱量を有する水蒸気を繊維シートに吹き付けて、開孔パターンネットに対応するパターンを繊維シートに形成し、乾燥工程において乾燥させることによりパターン付けされた嵩高紙を得ることを特徴とする嵩高紙の製造方法が従来技術として知られている（たとえば、特許文献１）。この嵩高紙の製造方法によれば、厚さが大きく、吸収性が高く、柔らかさに優れ、かつ適度な丈夫さを有する嵩高紙を製造することができる。
特許第３４６１１２２号公報
特許文献１に記載された製造方法などのように従来の製造方法により高くした不織布の嵩も、スリッター等を使用した切断工程、巻き取りの工程などの後工程において不織布に印加される圧力により、潰れて低くなる場合がある。このため、圧力が不織布に印加され、その印加された圧力が解除された後も、高い嵩を維持できる不織布が望まれている。
本発明は、圧力が不織布に印加され、その印加された圧力が解除された後も、高い嵩を維持できる不織布およびその不織布の製造方法を提供することを目的とする。
本発明は、上記課題を解決するため、以下の構成を採用した。
すなわち、本発明の不織布の製造方法は、水分および潜在捲縮性繊維を含んだ抄紙原料を、一方向に移動するベルト上に供給して、該ベルト上に紙層を形成する工程と、紙層の一方の面に高圧水流を噴射し、機械方向に延びる第１の溝を該一方の面に形成する工程と、高圧水流を噴射した紙層を、１０〜４５％の水分率になるように乾燥する工程と、蒸気ノズルから、乾燥した紙層の他方の面に高圧水蒸気を噴射することによって、第１の溝の幅よりも大きな幅を有し、機械方向に延びる第２の溝を紙層の他方の面に形成するとともに、紙層の潜在捲縮性繊維の捲縮を発現させる工程とを含む。
また、本発明の不織布は、潜在捲縮性繊維を含み、一方の面において一方向に延在し該一方向と垂直をなす方向に並ぶ複数の第１の溝部と、他方の面において、一方向に延在し該一方向と垂直をなす方向に並び、該第１の溝部の幅より大きな幅を有する複数の第２の溝部とを有し、第２の溝部が存在する面における潜在捲縮性繊維の捲縮の発現は、第１の溝部が存在する面における潜在捲縮性繊維の捲縮の発現に比べて大きい。
本発明によれば、圧力が不織布に印加され、その印加された圧力が解除された後も、高い嵩を維持できる不織布を得ることができる。
図１は、本発明の一実施形態における不織布の製造方法に使用する不織布製造装置を説明するための図である。 図２は高圧水流ノズルの一例を示す図である。 図３は高圧水流ノズルのノズル穴の一例を示す図である。 図４は、高圧水流によって紙層の繊維同士が交絡する原理を説明するための図である。 図５は、高圧水流が噴射された紙層の幅方向の断面図である。 図６は高圧水蒸気ノズルの一例を示す図である。 図７は高圧水蒸気ノズルのノズル穴の一例を示す図である。 図８は、高圧水蒸気によって、紙層の繊維がほぐれ、紙層の嵩が高くなるとともに紙層の繊維の捲縮が発現する原理を説明するための図である。 図９は、高圧水蒸気が噴射された紙層の幅方向の断面図である。
以下、図を参照して本発明の一実施形態の不織布の製造方法を説明する。図１は、本発明の一実施形態における不織布の製造方法に使用する不織布製造装置１を説明するための図である。
抄紙原料を原料供給ヘッド１１に供給する。原料供給ヘッド１１に供給された抄紙原料は、原料供給ヘッド１１から紙層形成コンベア１６の紙層形成ベルト上に供給され、紙層形成ベルト上に堆積する。紙層形成ベルトは、蒸気が通過可能な通気性を有する支持体であることが好ましい。たとえば、ワイヤーメッシュ、毛布などを紙層形成ベルトとして使用できる。
原料供給ヘッド１１に供給された抄紙原料に用いる繊維としては、繊維長２０ｍｍ以下の短繊維が好ましい。このような短繊維としては、たとえば針葉樹や広葉樹の化学パルプ、半化学パルプおよび機械パルプなどの木材パルプ、これら木材パルプを化学処理したマーセル化パルプおよび架橋パルプ、麻や綿などの非木材系繊維ならびにレーヨン繊維などの再生繊維のようなセルロース系繊維、ならびにポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエステル繊維およびポリアミド繊維のような合成繊維などが挙げられる。
抄紙原料には潜在捲縮性繊維が含まれる。潜在捲縮性繊維は、加熱すると捲縮を発現する繊維である。潜在捲縮性繊維の捲縮の発現には、繊維の断面異方性を利用する。潜在捲縮性繊維には、たとえば、高収縮成分および低収縮成分が並列に配置されたサイド・バイ・サイド型複合繊維および高収縮成分を芯に低収縮成分を鞘にし、両成分の重心が一点に重ならないように芯および鞘を配置した偏芯芯鞘型複合繊維がある。潜在捲縮性繊維が捲縮を発現すると、潜在捲縮性繊維は、たとえばスパイラル状に捲縮する。潜在捲縮性繊維は、たとえば、ポリエステル、ポリプロピレンなどから作製される。
抄紙原料に含まれるすべての繊維の重量に基づいて、抄紙原料中の潜在捲縮性繊維の割合は、好ましくは５重量％以上、８０重量％以下である。抄紙原料中の潜在捲縮性繊維の割合が５重量％よりも小さいと、潜在捲縮性繊維を紙層中に均一に分散させることが難しい場合がある。また、抄紙原料中の潜在捲縮性繊維の割合が８０重量％よりも大きいと、作製した不織布に地合いのムラが発生したり、後述の高圧水流による繊維の交絡が弱くなったりする場合がある。これより、本発明の一実施形態の不織布は、不織布に含まれるすべての繊維の重量に基づいて、好ましくは５重量％以上、８０重量％以下の潜在捲縮性繊維を含む。不織布において潜在捲縮性繊維は、不織布を製造する工程における加熱処理によって、すでに捲縮を発現した繊維と、繊維同士の強い交絡によりその加熱処理によっても捲縮を発現できなかった繊維とを含む。
紙層形成ベルト上に堆積した抄紙原料は吸引ボックス１５により適度に脱水され、紙層２３が形成する。紙層２３は、紙層形成ベルト上に配置された２台の高圧水流ノズル１２と、紙層形成ベルトを挟んで高圧水流ノズル１２に対向する位置に配置された２台の吸引ボックス１５との間を通過する。吸引ボックス１５は高圧水流ノズル１２から噴射された水を回収する。高圧水流ノズル１２は高圧水流を紙層２３に噴射し、上面（高圧水流ノズル１２側の面、以下、高圧水流を噴射した面を高圧水流噴射面と呼ぶ）に溝部を形成する。
高圧水流ノズル１２の一例を図２に示す。高圧水流ノズル１２は、紙層２３の幅方向（ＣＤ）に並んだ複数の高圧水流３１を紙層２３に向けて噴射する。その結果、紙層２３の上面には、紙層２３の幅方向（ＣＤ）に並び、機械方向（ＭＤ）に延びる複数の溝部３２が形成される。
高圧水流ノズル１２のノズル穴の一例を図３に示す。高圧水流ノズル１２のノズル穴１２１は、たとえば、紙層の幅方向（ＣＤ）に一列に並んで配置される。ノズル穴１２１の穴径は好ましくは９０〜１５０μｍである。ノズル穴１２１の穴径が９０μｍよりも小さいと、ノズルが詰まる場合がある。また、ノズル穴１２１の穴径が１５０μｍよりも大きいと、処理効率が悪くなる場合がある。
ノズル穴１２１の穴ピッチ（幅方向（ＣＤ）に隣接する穴の中心間の距離）は好ましくは０．５〜１．０ｍｍである。ノズル穴１２１の穴ピッチが０．５ｍｍよりも小さいと、ノズルの耐圧が低下し、破損する場合がある。また、ノズル穴１２１の穴ピッチが１．０ｍｍよりも大きいと、繊維交絡が不十分となる場合がある。
紙層２３が高圧水流を受けると、図２に示すように紙層２３に溝部３２が形成されるとともに紙層２３の繊維同士が交絡し、紙層２３の強度が高くなる。紙層２３が高圧水流を受けると、紙層２３の繊維同士が交絡する原理を、図４を参照して説明する。しかし、この原理は本発明を限定するものではない。
図４に示すように、高圧水流ノズル１２から高圧水流３１を紙層２３に噴射すると、高圧水流３１は紙層形成ベルト４１を通過する。これにより紙層２３の繊維は、高圧水流３１が紙層形成ベルト４１を通過する部分４２を中心に引き込まれることになる。その結果、紙層２３の繊維は、高圧水流３１が紙層形成ベルト４１を通過する部分４２に向かって集まり、繊維同士が交絡する。
紙層２３の繊維同士が交絡することにより紙層２３の強度が高くなり、これによって、後の工程で、高圧水蒸気を紙層２３に噴射しても紙層２３に穴が開いたり、紙層２３が破れたり、および吹き飛んだりすることが少なくなる。また、抄紙原料に紙力増強剤を添加しなくても紙層２３の湿潤強度を増加させることができる。
２台の高圧水流ノズル１２と、２台の吸引ボックス１３との間を通過した後の位置（図１の符号２４の位置）の紙層２３の幅方向の断面の概略図を図５に示す。高圧水流によって紙層２３の高圧水流噴射面に溝部３２が形成される。紙層２３における高圧水流噴射面の反対側の面には、紙層形成ベルトのパターンに対応するパターン（不図示）が形成される。
その後、図１に示すように、紙層２３は、吸引ピックアップ１７によって紙層搬送コンベア１８に転写される。さらに、紙層２３は紙層搬送コンベア１９に転写され、そして、乾燥ドライヤー２０に転写される。
乾燥ドライヤー２０は紙層２３を乾燥する。乾燥ドライヤー２０には、たとえば、ヤンキードライヤーが使用される。乾燥ドライヤー２０は、蒸気により約１１０℃に加熱されたドラムに紙層２３の高圧水流噴射面を付着させて、紙層２３を乾燥させる。
この乾燥ドライヤー２０によって乾燥した紙層２３の全体の水分率は、好ましくは１０〜４５％であり、より好ましくは２０〜４０％である。ここで、水分率とは、紙層２３の乾燥質量を１００％としたときの紙層に含有している水の量である。
紙層２３の水分率が１０％よりも小さいと、紙層２３の繊維間の水素結合力が強くなり、後述の高圧水蒸気によって紙層２３の繊維をほぐすために必要なエネルギーが非常に高くなる場合がある。また、紙層２３中の潜在捲縮性繊維の捲縮が発現する前に紙層２３は乾燥し、紙層２３の繊維間の水素結合力が強くなるために紙層２３の繊維は動きにくくなり、紙層２３中の潜在捲縮性繊維の捲縮の発現が難しくなる場合がある。
一方、紙層２３の水分率が４５％よりも大きくなると、後述の高圧水蒸気によって紙層２３を所定の水分率以下に乾燥させるために必要なエネルギーが非常に高くなる場合がある。また、後述の高圧水蒸気によって紙層２３に付与される熱の多くが、紙層２３中の水の温度を上昇させたり紙層２３中の水を蒸発させたりするのに使用されることになり、紙層２３の温度が紙層２３中の潜在捲縮性繊維の捲縮を充分に発現させる温度まで達しない場合がある。
乾燥ドライヤー２０のドラムに紙層２３の高圧水流噴射面を付着させ、紙層２３の高圧水流噴射面を加熱することによって、紙層２３を乾燥させる。したがって、紙層２３の高圧水流噴射面の部分の水分率は、紙増２３全体の水分率に比べて小さくなる。このため、高圧水流噴射面の部分では、紙層２３の繊維間の水素結合力が強くなり、高圧水流噴射面の部分の繊維は動きにくくなるので、紙層２３の高圧水流噴射面の部分の潜在捲縮性繊維の捲縮の発現が難しくなる場合がある。
次に、紙層２３は、円筒状のサクションドラム１３のメッシュ状の外周面上に移動する。このとき、サクションドラム１３の外周面の上方に配置された１台の蒸気ノズル１４は高圧水蒸気を紙層２３に噴射する。サクションドラム１３は吸引装置を内蔵しており、蒸気ノズル１４から噴射された水蒸気は吸引装置によって吸引される。蒸気ノズル１４から噴射された高圧水蒸気によって、紙層２３の上面（蒸気ノズル１４側の面であり、高圧水流噴射面の反対側の面である）に、高圧水流によって形成された溝部よりも幅が大きい溝部が形成される。また、蒸気ノズル１４から噴射された高圧水蒸気によって、紙層２３中の潜在捲縮性繊維は捲縮を発現する。
蒸気ノズル１４から噴射される高圧水蒸気は、１００％の水からなる水蒸気でもよいし、空気などの他の気体を含んだ水蒸気でもよい。しかし、蒸気ノズル１４から噴射される高圧水蒸気は、１００％の水からなる水蒸気であることが好ましい。
蒸気ノズル１４から噴射される高圧水蒸気の温度は、紙層中の潜在捲縮性繊維の捲縮が発現する温度よりも５℃以上高いことが好ましい。これにより、高圧水蒸気を紙層に噴射することによって紙層中の潜在捲縮性繊維の捲縮を発現させることができる。たとえば、蒸気ノズル１４から噴射される高圧水蒸気の温度は、好ましくは１１５〜２５０℃である。蒸気ノズル１４から噴射される高圧水蒸気の温度が１１５℃よりも低いと、紙層中の潜在捲縮性繊維の捲縮が発現しない場合がある。蒸気ノズル１４から噴射される高圧水蒸気の温度が２５０℃よりも高いと、高圧水蒸気により紙層の表面に溝が形成される前に紙層中の潜在捲縮性繊維の捲縮が発現したり、潜在捲縮性繊維が溶融し融着してしまい、紙層の表面に溝を形成することが難しくなったりする場合がある。
また、高圧水蒸気を噴射した後の紙層２３の水分率が、高圧水蒸気を噴射する前の紙層２３の水分率よりも大きくならないようにするため、高圧水蒸気の温度は、乾燥ドライヤー２０の温度よりも高いことが好ましい。これにより、高圧水蒸気を紙層２３に噴射しているときも紙層２３の乾燥は進むことになり、紙層２３は、嵩が高くなるのと同時に乾燥する。紙層２３が乾燥すると紙層２３の繊維同士の水素結合が強くなるので、紙層２３の強度は高くなり、紙層２３の高くなった嵩はつぶれにくくなる。さらに、紙層２３中の潜在捲縮性繊維は捲縮を発現するので、紙層２３の高くなった嵩は、さらにつぶれにくくなる。また、紙層２３の強度は高くなることによって、高圧水蒸気の噴射により紙層２３に穴が開いたり、切れたりすることを防止できる。
サクションドラム１３の上方に配置された蒸気ノズル１４の一例を図６に示す。蒸気ノズル１４は、機械方向（ＭＤ）および紙層２３の幅方向（ＣＤ）に並んだ複数の高圧水蒸気５１を紙層２３に向けて噴射する。その結果、紙層２３の上面には、紙層２３の幅方向に並び、機械方向（ＭＤ）に延びる複数の溝部５２が形成される。上述したようにこの溝部５２の幅は、高圧水流３１によって形成された溝部３２（図２参照）の幅よりも大きい。
蒸気ノズル１４における幅方向（ＣＤ）に並んだ複数のノズル穴は、機械方向（ＭＤ）に３列に並んでいるので、図６に示すように、幅方向（ＣＤ）に並んだ複数の高圧水蒸気５１は、機械方向（ＭＤ）に３列に並ぶ。しかし、幅方向（ＣＤ）に並んだ複数のノズル穴が、機械方向（ＭＤ）に並ぶ列の数は、３に限定されず、１でも２でも４以上であってもよい。たとえば、図７（ａ）に示す蒸気ノズル１４Ａのように、幅方向（ＣＤ）に並んだ複数のノズル穴１４１Ａが、機械方向（ＭＤ）に６列に並んでもよい。図７は高圧水蒸気ノズルのノズル穴の一例を示す図である。また、図７（ｂ）に示すように、幅方向（ＣＤ）に並んだ複数のノズル穴１４１Ｂを、機械方向（ＭＤ）に複数列（たとえば６列）に並べるために、幅方向（ＣＤ）に並んだ複数のノズル穴１４１Ｂが機械方向（ＭＤ）に２列に並んでいる高圧水蒸気ノズル１４Ｂを、機械方向（ＭＤ）に複数（たとえば３つ）並べてもよい。
蒸気ノズル１４のノズル穴の穴径は好ましくは１５０〜５００μｍである。ノズル穴の穴径が１５０μｍよりも小さいと、エネルギーが不足し、十分に繊維を掻き分けられない場合がある。また、蒸気ノズル１４の穴径が５００μｍよりも大きいと、エネルギーが大き過ぎ基材ダメージが大きくなり過ぎる場合がある。
ノズル穴の穴ピッチ（幅方向（ＣＤ）に隣接するノズル穴の中心間の距離）は好ましくは１．０〜５．０ｍｍである。ノズル穴の穴ピッチが１．０ｍｍよりも小さいと、蒸気ノズル１４の耐圧が低下し、破損が生じる恐れがある。また、ノズル穴の穴ピッチが５．０ｍｍよりも大きいと、処理不足で柔軟性改善効果が低下する場合がある。
紙層２３に高圧水蒸気を噴射すると、紙層２３の繊維はほぐれ、そして紙層２３の嵩は高くなる。これにより、紙層２３の柔軟性は高まり、紙層２３の触感が改善される。さらに、紙層２３に高圧水蒸気を噴射すると、紙層２３中の潜在捲縮性繊維の捲縮が発現する。これにより、圧力が紙層２３に印加され、その印加された圧力が解除された後も、紙層２３の高い嵩が維持される。紙層２３が高圧水蒸気を受けると、紙層２３の繊維がほぐれ、紙層２３の嵩が高くなり、さらに紙層２３中の潜在捲縮性繊維の捲縮が発現する原理を、図８を参照して説明する。しかし、この原理は本発明を限定するものではない。
図８（ａ）に示すように、蒸気ノズル１４が高圧水蒸気５１を噴射すると、高圧水蒸気５１はサクションドラム１３にあたる。高圧水蒸気５１は、大部分はサクションドラム１３にはね返される。これにより紙層２３の繊維は、巻き上がり、そしてほぐされる。とくに、高圧水流噴射面の反対側の面では、高圧水流噴射面ほど繊維は強く交絡していないので、高圧水流噴射面の反対側の面に高圧水蒸気５１を噴射することによって容易に繊維をほぐすことができる。そして、ほぐされた紙層２３の繊維は、高圧水蒸気５１によってかき分けられ、紙層２３に溝が形成される。かき分けられた繊維は、高圧水蒸気５１が紙層２３にあたる部分５３の幅方向側に移動して集まり、紙層２３の嵩が高くなる。紙層２３に含まれる水分は、高圧水蒸気５１の熱により蒸発し、紙層から除去される。
紙層の嵩を高くするために、高圧水蒸気によって紙層に溝部を形成するので、高圧水蒸気によって形成された溝部の幅は、高圧水流によって形成された溝部の幅よりも大きくなる。
さらに、図８（ｂ）に示すように、高圧水蒸気５１の熱により、紙層２３中の潜在捲縮性繊維１２１は加熱され、紙層２３中の潜在捲縮性繊維１２１の捲縮が発現する。これにより、高くなった紙層２３の嵩は潰れにくくなる。また、圧力が不織布に印加され、その印加された圧力が解除された後も、紙層２３の高い嵩は維持される。さらに、紙層が湿潤状態になっても高くなった紙層２３の嵩は潰れにくくなる。紙層２３の繊維がほぐされている部分の繊維は動きやすいので、高圧水蒸気５１が噴射された面では、潜在捲縮性繊維１２１の捲縮はとくに発現しやすい。
一方、高圧水流噴射面側では繊維同士が強く交絡しているので、繊維は動きにくく、高圧水蒸気５１の熱によっても高圧水流噴射面側では潜在捲縮性繊維の捲縮はあまり発現しない。したがって、紙層２３における高圧水蒸気５１が噴射された面では、紙層２３中の潜在捲縮性繊維の捲縮は、非常によく発現しており、紙層２３における高圧水蒸気５１が噴射された面の反対側の面（高圧水流噴射面側）では、紙層２３中の潜在捲縮性繊維の捲縮の発現の程度は、高圧水蒸気５１が噴射された面に比べて小さい。これにより、紙層２３における高圧水蒸気５１が噴射された面で、紙層２３中の潜在捲縮性繊維の捲縮が、非常によく発現していても、紙層２３が幅方向（ＣＤ）および／または機械方向（ＭＤ）に縮むことを抑制することができる。これにより、不織布の寸法のばらつきが大きくなることを抑制できる。
高圧水蒸気５１が噴射された面側における潜在捲縮性繊維の捲縮の発現の程度と、高圧水流噴射面側における潜在捲縮性繊維の捲縮の発現の程度とは、捲縮繊維の捲縮数および／または捲縮率を比べることによって比較することができる。捲縮数および捲縮率は、たとえば、ＪＩＳ−１０１５（２０１０）−８．１．１２に準拠して測定することができる。潜在捲縮性繊維の捲縮の発現の程度が大きいと、発現した捲縮の捲縮数よび／または捲縮率が大きくなり、潜在捲縮性繊維の捲縮の発現の程度が小さいと、発現した捲縮の捲縮数よび／または捲縮率が小さくなる。
図９は、高圧水蒸気を噴射した後（図１の符号２５の位置）の紙層２３の幅方向の断面を示す概略図である。紙層２３のうち、高圧水流によって形成された溝部３２が複数存在する面側の領域５４は、紙層２３の強度が強い領域であり、高圧水蒸気によって溝部５２が形成されている面側の領域５５は、高圧水蒸気によって紙層２３の強度が上記領域５４に比べて若干弱くなっているものの紙層２３の嵩が高くなっている領域である。このように、強度の強い領域５４と強度は弱いが嵩は高い領域５５とを紙層２３に形成すことによって、紙層２３における強度と嵩高とのバランスをとることができる。すなわち、これにより、嵩高であり、強度が高い紙層２３を形成することができる。
上述の紙層の繊維のほぐし、紙層の水分の除去および紙層の潜在捲縮性繊維の捲縮を確実に実施できるようにするために、図７に示すように蒸気ノズルのノズル穴は、機械方向（ＭＤ）に並んでいることが好ましい。蒸気ノズルのノズル穴を機械方向（ＭＤ）に並べる方法は、図７（ａ）に示すように、１つの蒸気ノズル１４Ａに、機械方向（ＭＤ）に並んだ複数のノズル穴１４１Ａを設ける方法でもよいし、図７（ｂ）に示すように、機械方向（ＭＤ）に並んだ複数の蒸気ノズル１４Ｂを設ける方法でもよい。たとえば、図７（ａ）および（ｂ）に示す蒸気ノズル１４Ａ，１４Ｂでは、機械方向（ＭＤ）に６列に並んでいるノズル穴１４１Ａ，１４１Ｂのうち、工程の川上側の２列のノズル穴から噴射される高圧水蒸気は、紙層の繊維のほぐし、および紙層の水分の除去に主に寄与し、真ん中の２列のノズル穴から噴射される高圧水蒸気は、水分の除去に主に寄与し、工程の川下側の２列のノズル穴から噴射される高圧水蒸気は、紙層の潜在捲縮性繊維の捲縮に主に寄与する。
図７（ａ）に示すように、１つの蒸気ノズル１４Ａに、機械方向（ＭＤ）に並んだ複数のノズル穴を設けることによって、高圧水蒸気を噴射する装置を小型化することができる。また、図７（ｂ）に示すように、複数の蒸気ノズル１４Ｂを機械方向（ＭＤ）に配置することによって、複数の蒸気ノズル１４Ｂに、紙層の繊維をほぐすのに好適な高圧水蒸気の噴射条件、紙層の水分を除去するのに好適な高圧水蒸気の噴射条件、および紙層の潜在捲縮性繊維の捲縮の発現に好適な高圧水蒸気の噴射条件などをそれぞれ設定することができ、紙層の表面の溝の大きさ、紙層の潜在捲縮性繊維に発現した捲縮の程度などを細かく制御することができ、便利である。
蒸気ノズル１４から噴射される高圧水蒸気の蒸気圧力は好ましくは０．２〜１．５ＭＰａである。高圧水蒸気の蒸気圧力が０．２ＭＰａよりも小さいと、紙層２３の嵩が、高圧水蒸気によってあまり高くならない場合がある。また、高圧水蒸気の熱が紙層に深く伝わらないために、紙層中の潜在捲縮性繊維の捲縮があまり発現しない場合がある。また、高圧水蒸気の蒸気圧力が１．５ＭＰａよりも大きいと、紙層２３に穴が開いたり、紙層２３が破れたり、および吹き飛んだりする場合がある。
蒸気ノズル１４から噴射された蒸気を吸引する、サクションドラム１３に内蔵された吸引装置により、サクションドラム１３が紙層２３を吸引する吸引力は、好ましくは−１〜−１２ｋＰａである。サクションドラム１３の吸引力が−１ｋＰａよりも小さいと蒸気を吸いきれず吹き上がりが生じる場合がある。また、サクションドラム１３の吸引力が−１２ｋＰａよりも大きいとサクション内への繊維脱落が多くなる場合がある。
蒸気ノズル１４の先端と紙層２３の上面との間の距離は好ましくは１．０〜１０ｍｍである。蒸気ノズル１４の先端と紙層２３の上面との間の距離が１．０ｍｍよりも小さいと、紙層２３に穴が開いたり、紙層２３が破れたり、吹き飛んだりする場合がある。また、蒸気ノズル１４の先端と紙層２３の上面との間の距離が１０ｍｍよりも大きいと、高圧水蒸気における紙層２３の表面に溝部を形成するための力が分散してしまい、紙層２３の表面に溝部を形成する能率が悪くなる場合がある。
高圧水蒸気を噴射した後の紙層２３の水分率は、好ましくは３５％以下であり、より好ましくは３０％以下である。高圧水蒸気を噴射した後の紙層２３の水分率が３５％よりも大きいと、後述の乾燥ドライヤーによる乾燥によって紙層２３の水分率を５％以下にすることができない場合がある。この場合、さらに追加の乾燥が必要であり、不織布の製造効率が悪くなる場合がある。
その後、図１に示すように、乾燥ドライヤー２０とは別の乾燥ドライヤー２２に転写される。乾燥ドライヤー２２も、たとえば、ヤンキードライヤーであり、蒸気により約１６０℃に加熱されたドラムに紙層２３を付着させて、紙層２３を乾燥させる。乾燥ドライヤー２２を通過した後の紙層２３は十分に乾燥していることが必要であり、具体的には、乾燥ドライヤー２２を通過した後の紙層２３の水分率は５％以下であることが好ましい。なお、高圧水蒸気を噴射した直後の紙層２３の水分率が５％以下である場合、高圧水蒸気を噴射した紙層２３を、乾燥ドライヤー２２などを使用して乾燥しなくてもよい。
乾燥した紙層２３（不織布）は巻き取り機２１に巻き取られる。
以上のように作製した不織布を所定寸法に裁断することによって、この不織布を乾燥ワイプスとして使用することができる。また、以上のように作製した不織布を所定寸法に裁断し、所定量の薬液を裁断した不織布に含浸させることによって、この不織布を湿潤ワイプスとして使用することができる。
上述したように、不織布には、捲縮を発現させた潜在捲縮性繊維が含まれているので、不織布からワイプスを作製する工程、たとえば、不織布を裁断する工程、薬液を不織布に含浸させる工程などで、不織布の高い嵩が潰れることはない。したがって、本発明の一実施形態の不織布から作製されたワイプスは、嵩高であり、肌触りがよい。また、不織布を嵩高にするために形成された溝部は、ワイプスに加工した後も潰れることなく残る。このため、溝部の深さは維持される。これにより、ワイプスの拭き取り性能が良好になる。
以上の一実施形態による不織布の製造方法を次のように変形することができる。
（１）以上の一実施形態における不織布は、繊維長が２０ｍｍ以下である水中分散可能な繊維（たとえば、フィブリル化レーヨン繊維）を含んでもよい。これにより、不織布は水解性を有するようになり、ワイプスとしての使用後の不織布の廃棄が容易になる。
（２）高圧水蒸気を紙層に噴射する前の乾燥ドライヤー２０による乾燥において、紙層ドラムの温度を、潜在捲縮性繊維の捲縮が通常発現する温度（潜在捲縮性繊維が自由に動けるときに、潜在捲縮性繊維の捲縮が発現する温度）以上の温度にしてもよい。これにより、紙層の高圧水流噴射面の部分に存在する潜在捲縮性繊維の捲縮の発現を、より起こらなくできる。なぜならば、この場合、乾燥ドライヤー２０による乾燥によって、紙層の高圧水流噴射面の部分に存在する潜在捲縮性繊維が捲縮するための応力が緩和されるからである。これにより、紙層が幅方向（ＣＤ）および／または機械方向（ＭＤ）に縮むことを、より大きく抑制させることができる。
実施形態と変形例の一つ、もしくは複数を組み合わせることも可能である。変形例同士をどのように組み合わせることも可能である。
以上の説明はあくまで一例であり、発明は、上記の実施形態に何ら限定されるものではない。
以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明する。しかし、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。
実施例および比較例において、蒸気吹付け前紙層水分率、紙層目付、乾燥厚さ、密度、加圧後の乾燥厚さ、湿潤厚さ、乾燥引張強度、乾燥引張伸度、湿潤引張強度および湿潤引張伸度を、以下のようにして測定した。
（蒸気吹付け前紙層水分率）
乾燥ドライヤー２０で乾燥した紙層から３０ｃｍ×３０ｃｍのサイズのサンプル片をサンプリングし、そのサンプル片の重量（Ｗ１）を測定した。その後、サンプル片を１０５℃の恒温槽に１時間静置し乾燥させたのち、重量（Ｄ１）を測定した。蒸気吹付け前紙層水分率は、Ｎ＝１０での測定値の平均値である。
蒸気吹付け前紙層水分率＝（Ｗ１−Ｄ１）／Ｗ１×１００（％）
（紙層目付）
紙層の目付は、製造した不織布から３０ｃｍ×３０ｃｍのサイズの測定用試料をサンプリングし、サンプリングした測定用試料の重量を測定することにより算出した。紙層目付は、Ｎ＝１０での測定値の平均値である。
（乾燥厚さ）
製造した不織布から１０ｃｍ×１０ｃｍのサイズの測定用試料をサンプリングした。１５ｃｍ2の測定子を備えた厚み計（（株）大栄化学精器製作所製 型式FS-60DS）を使用して、３ｇｆ／ｃｍ2の測定荷重の測定条件で、測定用試料の厚さを測定した。１つの測定用試料について３ヶ所の厚さを測定し、３ヶ所の厚さの平均値を乾燥厚さとした。
（密度）
上記紙層目付および上記乾燥厚さから不織布の密度を算出した。
（加圧後の乾燥厚さ）
製造した不織布から１０ｃｍ×１０ｃｍのサイズの測定用試料をサンプリングした。サンプリングした測定用試料の上に１０ｃｍｍ×１０ｃｍの底面を有する１ｋｇの重量の重りを３分間載せ、測定用試料を３分間加圧した。測定用試料から重りを取り除いた後、３分間放置した。そして、１５ｃｍ2の測定子を備えた厚み計（（株）大栄化学精器製作所製 型式FS-60DS）を使用して、３ｇｆ／ｃｍ2の測定荷重の測定条件で、加圧後の測定用試料の厚さを測定した。１つの測定用試料について３ヶ所の厚さを測定し、３ヶ所の厚さの平均値を加圧後の乾燥厚さとした。
（湿潤厚さ）
製造した不織布から１０ｃｍ×１０ｃｍのサイズの測定用試料をサンプリングした。測定用試料の質量の４倍の水を測定用試料に含浸させた（含水倍率、４００％）。水を含浸した測定用試料を１０分間放置した後、１５ｃｍ2の測定子を備えた厚み計（（株）大栄化学精器製作所製 型式FS-60DS）を使用して、３ｇｆ／ｃｍ2の測定荷重の測定条件で、測定用試料の厚さを測定した。１つの測定用試料について３ヶ所の厚さを測定し、３ヶ所の厚さの平均値を湿潤厚さとした。
（乾燥引張強度）
製造した不織布から、長手方向が紙層の機械方向である２５ｍｍ幅の短冊状の試験片と、長手方向が紙層の幅方向である２５ｍｍ幅の短冊状の試験片とを切り取って、測定用試料を作製した。機械方向および幅方向の測定用試料を、最大荷重容量が５０Ｎであるロードセルを備えた引張試験機（島津製作所（株）製、オートグラフ 型式AGS-1kNG）を使用して、それぞれ３つの測定用試料について、１００ｍｍのつかみ間距離、１００ｍｍ／分の引張速度の条件で引張強度を測定した。機械方向および幅方向の測定用試料のそれぞれ３つの測定用試料の引張強度の平均値を機械方向および幅方向の乾燥引張強度とした。
（乾燥引張伸度）
製造した不織布から、長手方向が紙層の機械方向である２５ｍｍ幅の短冊状の試験片と、長手方向が紙層の幅方向である２５ｍｍ幅の短冊状の試験片とを切り取って、測定用試料を作製した。機械方向および幅方向の測定用試料を、最大荷重容量が５０Ｎであるロードセルを備えた引張試験機（島津製作所（株）製、オートグラフ 型式AGS-1kNG）を使用して、それぞれ３つの測定用試料について、１００ｍｍのつかみ間距離、１００ｍｍ／分の引張速度の条件で引張伸度を測定した。ここで、引張伸度とは、引張試験機で測定用試料を引っ張ったときの最大の伸び（ｍｍ）をつかみ間距離（１００ｍｍ）で割り算した値である。機械方向および幅方向の測定用試料のそれぞれ３つの測定用試料の引張伸度の平均値を機械方向および幅方向の乾燥引張伸度とした。
（湿潤引張強度）
製造した不織布から長手方向が紙層の機械方向である２５ｍｍ幅の短冊状の試験片と、長手方向が紙層の幅方向である２５ｍｍ幅の短冊状の試験片とを切り取って、測定用試料を作製し、測定用試料の質量の２．５倍の水を測定用試料に含浸させた（含水倍率、２５０％）。そして、機械方向および幅方向の測定用試料を、最大荷重容量が５０Ｎであるロードセルを備えた引張試験機（島津製作所（株）製、オートグラフ 型式AGS-1kNG）を使用して、それぞれ３つの測定用試料について、１００ｍｍのつかみ間距離、１００ｍｍ／分の引張速度の条件で引張強度を測定した。機械方向および幅方向の測定用試料のそれぞれ３つの測定用試料の引張強度の平均値を機械方向および幅方向の湿潤引張強度とした。
（湿潤引張伸度）
製造した不織布から長手方向が紙層の機械方向である２５ｍｍ幅の短冊状の試験片と、長手方向が紙層の幅方向である２５ｍｍ幅の短冊状の試験片とを切り取って、測定用試料を作製し、測定用試料の質量の２．５倍の水を測定用試料に含浸させた（含水倍率、２５０％）。そして、機械方向および幅方向の測定用試料を、最大荷重容量が５０Ｎであるロードセルを備えた引張試験機（島津製作所（株）製、オートグラフ 型式AGS-1kNG）を使用して、それぞれ３つの測定用試料について、１００ｍｍのつかみ間距離、１００ｍｍ／分の引張速度の条件で引張伸度を測定した。機械方向および幅方向の測定用試料のそれぞれ３つの測定用試料の引張伸度の平均値を機械方向および幅方向の湿潤引張伸度とした。
（測定値の好ましい値）
製造した不織布の汚れの拭き取り性が高いことを使用者が認識できるようにするために、不織布の表面に形成される凹凸の大きさは使用者に視認できる大きさであることが好ましい。このため、製造した不織布の乾燥厚さは０．８ｍｍ以上であること好ましい。また、スリッター等を使用した切断工程、巻き取りの工程などの後工程において不織布に圧力が印加された後も、不織布は、所定値以上の厚さに維持されていることが好ましい。たとえば、０．８ｍｍ以上の乾燥厚さを有する不織布の場合、加圧後の乾燥厚さは好ましくは０．６ｍｍ以上である。さらに、濡れワイプスとして不織布を使用するために薬液を不織布に含浸させた場合も、すなわち、不織布が湿潤状態になった場合も、不織布は、所定値以上の厚さに維持されていることが好ましい。たとえば、０．８ｍｍ以上の乾燥厚さを有する不織布の場合、湿潤厚さは好ましくは０．６ｍｍ以上である。
濡れワイプスに不織布を加工するとき、切断した不織布を折り機などを使用して折り畳む折り工程などで、不織布が破れてしまう場合がある。これを防止するために、不織布の機械方向（ＭＤ）の乾燥引張強度は、好ましくは４．０Ｎ以上であり、幅方向（ＣＤ）の乾燥引張強度は、好ましくは３．０Ｎ以上である。また、濡れワイプスとして不織布を使用するとき、不織布が破れてしまうのを抑制するために、不織布の機械方向（ＭＤ）の湿潤引張強度は、好ましくは３．０Ｎ以上であり、幅方向（ＣＤ）の湿潤引張強度は、好ましくは２．０Ｎ以上である。
以下、実施例および比較例の作製方法について説明する。
（実施例１）
本発明の一実施形態における不織布製造装置１を使用して実施例１を作製した。４０重量％の針葉樹晒クラフトパルプ（ＮＢＫＰ）と、繊度が１．１ｄｔｅｘであり、繊維長が７ｍｍである２０重量％のレーヨン（ダイワボウレーヨン（株）製、コロナ）と、繊度が２．２ｄｔｅｘであり、繊維長が５ｍｍである４０重量％の潜在捲縮性繊維（ユニチカ（株）製、Ｔ８１（ＰＥＴ／低融点ＰＥＴのサイド・バイ・サイド型複合繊維（１１０℃熱セット品）））とを含む抄紙原料を作製した。抄紙原料の坪量は５０ｇ／ｍ2であった。そして、原料ヘッドを使用して紙層形成ベルト（日本フィルコン（株）製 OS80）上に抄紙原料を供給し、吸引ボックスを使用して抄紙原料を脱水して紙層を形成した。このときの紙層の紙層水分率は８０％であった。その後、２台の高圧水流ノズルを使用して高圧水流を紙層に噴射した。２台の高圧水流ノズルを使用して紙層に噴射した高圧水流の高圧水流エネルギーは０．２８４６ｋＷ／ｍ2であった。ここで、高圧水流エネルギーは下記の式から算出される。
高圧水流エネルギー(kW/m2)＝1.63×噴射圧力(kg/cm2)×噴射流量(m3/分)／処理速度(M/分)/60
ここで、噴射流量(立方M/分)＝750×オリフィス開孔総面積(m2)×噴射圧力(kg/cm2)0.495
また、高圧水流ノズルの先端と紙層の上面との間の距離は１０ｍｍであった。さらに、高圧水流ノズルのノズル穴の穴径は９２μｍであり、ノズル穴の穴ピッチは０．５ｍｍであった。
紙層は、２台の紙層搬送コンベアに転写された後、１１０℃に加熱されたヤンキードライヤーに転写され、乾燥された。
次に、１台の蒸気ノズルを使用して高圧水蒸気を紙層に噴射した。このときの高圧水蒸気の蒸気圧力は０．７ＭＰａであり、蒸気温度は１７０℃であった。また、蒸気ノズルの先端と紙層の上面との間の距離は２．０ｍｍであった。蒸気ノズルのノズル穴は、機械方向（ＭＤ）に６列に並んでいた。さらに、蒸気ノズルのノズル穴の穴径は５００μｍであり、穴ピッチは２．０ｍｍであった。また、サクションドラムが紙層を吸引する吸引力は、−１ｋＰａであった。サクションドラムの外周にはステンレス製の１８メッシュ開孔スリーブを使用した。
そして、紙層は、１６０℃に加熱されたヤンキードライヤーに転写され、乾燥された。乾燥した紙層が実施例１となる。実施例１を製造するときの抄紙スピードは７０ｍ／分であった。
（実施例２）
実施例２は、抄紙原料中のレーヨンの割合を２０重量％から５５重量％に、潜在捲縮性繊維の割合を４０重量％から５重量％に変更した点を除いて、実施例１の製造方法と同様な方法によって製造された。
（実施例３）
実施例３は、抄紙原料から針葉樹晒クラフトパルプ（ＮＢＫＰ）を除き、抄紙原料中の潜在捲縮性繊維の割合を４０重量％から８０重量％に変更した点を除いて、実施例１の製造方法と同様な方法によって製造された。
（実施例４）
実施例４は、高圧水蒸気の蒸気温度を１７０℃から１１５℃に変更することによって、高圧水蒸気の蒸気圧力を０．７ＭＰａから０．２ＭＰａに変更した点を除いて、実施例１の製造方法と同様な方法によって製造された。
（比較例１）
比較例１は、高圧水蒸気を紙層に噴射しなかった点を除いて、実施例１の製造方法と同様な方法によって製造された。
（比較例２）
比較例２は、高圧水蒸気の蒸気温度を１７０℃から１１０℃に変更することによって、高圧水蒸気の蒸気圧力を０．７ＭＰａから０．１５ＭＰａに変更した点を除いて、実施例１の製造方法と同様な方法によって製造された。
（比較例３）
実施例３は、抄紙原料から潜在捲縮性繊維を除き、抄紙原料中のレーヨンの割合を２０重量％から６０重量％に変更した点を除いて、実施例１の製造方法と同様な方法によって製造された。
以上の実施例および比較例の製造条件を表１に示す。
Figure 2013170328
以上の実施例および比較例の、蒸気吹付け前紙層水分率、紙層目付、乾燥厚さ、加圧後の乾燥厚さ、湿潤厚さ、乾燥引張強度、乾燥引張伸度、湿潤引張強度および湿潤引張伸度を表２に示す。
Figure 2013170328
実施例１〜４は、すべて、乾燥厚さが０．８ｍｍ以上であり、加圧後の乾燥厚さおよび湿潤厚が０．６ｍｍ以上であった。また、実施例１〜４は、すべて、乾燥厚さに対する加圧後の厚さの割合は、８３．５％以上であり、乾燥厚さに対する湿潤厚さの割合は、７６．５％以上であった。これより、実施例１〜４は、すべて、嵩高であり、加圧後でも、湿潤状態でも、実施例１〜４の高い嵩は維持されていることがわかる。一方、比較例１および２の乾燥厚さは、ともに０．８ｍｍ未満であり、比較例１および２は嵩高にならなかった。また、比較例２および３の加圧後の乾燥厚さおよび湿潤厚さは、ともに０．６ｍｍ以下であり、比較例２および３の乾燥厚さに対する加圧後の厚さの割合は、それぞれ６．８．０％、４９．４％であり、乾燥厚さに対する湿潤厚さの割合は、それぞれ６８．０％、５３．０％であった。これより、比較例２および３では、加圧されると、および湿潤状態になると、嵩が非常に低くなることがわかる。
実施例１と比較例３とを比較することにより、潜在捲縮性繊維を抄紙原料中に含ませることによって、圧力が不織布に印加され、その印加された圧力が解除された後も、高い嵩を維持できる不織布が作製できることがわかる。
実施例２と比較例３とを比較することにより、少なくとも５重量％の潜在捲縮性繊維が抄紙原料中に含まれていれば、圧力が不織布に印加され、その印加された圧力が解除された後も、高い嵩を維持できる不織布が作製できることがわかる。
実施例１と比較例１とを比較することによって、潜在捲縮性繊維が抄紙原料中に含まれていても、高圧水蒸気を紙層に噴射しなければ、不織布は嵩高にならないことがわかる。
実施例４と比較例２とを比較することによって、圧力が不織布に印加され、その印加された圧力が解除された後も、高い嵩を維持できる不織布が作製するためには、高圧水蒸気の蒸気圧力は、少なくとも０．２ＭＰａであることが必要であることがわかる。高圧水蒸気の蒸気圧力が０．２ＭＰａよりも小さいと、紙層の繊維は少ししかほぐされず、このため、潜在捲縮性繊維は少ししか動くことができず、その結果、潜在捲縮性繊維に発現する捲縮の程度が弱くなったためと考えられる。
１ 不織布製造装置
１１ 原料供給ヘッド
１２ 高圧水流ノズル
１３ サクションドラム
１４ 蒸気ノズル
１５ 吸引ボックス
１６ 紙層形成コンベア
１７ 吸引ピックアップ
１８，１９ 紙層搬送コンベア
２０，２２ 乾燥ドライヤー
２１ 巻き取り機
２３ 紙層
３１ 高圧水流
３２ 溝部
４１ 紙層形成ベルト
５１ 高圧水蒸気
５２ 溝部

Claims (10)

  1. 水分および潜在捲縮性繊維を含んだ抄紙原料を、一方向に移動するベルト上に供給して、該ベルト上に紙層を形成する工程と、
    前記紙層の一方の面に高圧水流を噴射し、機械方向に延びる第１の溝を該一方の面に形成する工程と、
    前記高圧水流を噴射した紙層を、１０〜４５％の水分率になるように乾燥する工程と、
    蒸気ノズルから、前記乾燥した紙層の他方の面に高圧水蒸気を噴射することによって、前記第１の溝の幅よりも大きな幅を有し、機械方向に延びる第２の溝を前記紙層の他方の面に形成するとともに、前記紙層の前記潜在捲縮性繊維の捲縮を発現させる工程とを含む不織布の製造方法。
  2. 前記抄紙原料に含まれるすべての繊維の重量に基づいて、前記抄紙原料中の前記潜在捲縮性繊維の割合は、５重量％以上、８０重量％以下である、請求項１に記載の不織布の製造方法。
  3. 前記紙層に前記高圧水蒸気を噴射するときの蒸気圧力は０．２ＭＰａ以上である請求項１または２に記載の不織布の製造方法。
  4. 前記蒸気ノズルは、機械方向に並ぶ複数のノズル穴を有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の不織布の製造方法。
  5. 前記第２の溝を前記紙層の他方の面に形成するとともに、前記紙層の前記潜在捲縮性繊維の捲縮を発現させる工程は、機械方向に並ぶ複数の蒸気ノズルから、前記乾燥した紙層の他方の面に高圧水蒸気を噴射する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の不織布の製造方法。
  6. 前記紙層を１０〜４５％の水分率になるように乾燥する工程は、前記一方の面を加熱することによって前記紙層を乾燥する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の不織布の製造方法。
  7. 前記紙層を１０〜４５％の水分率になるように乾燥する工程は、前記潜在性捲縮繊維の捲縮が通常発現する温度に前記一方の面を加熱する、請求項６に記載の不織布の製造方法。
  8. 潜在捲縮性繊維を含み、
    一方の面において一方向に延在し該一方向と垂直をなす方向に並ぶ複数の第１の溝部と、他方の面において、一方向に延在し該一方向と垂直をなす方向に並び、該第１の溝部の幅より大きな幅を有する複数の第２の溝部とを有し、
    前記第２の溝部が存在する面における潜在捲縮性繊維の捲縮の発現は、前記第１の溝部が存在する面における潜在捲縮性繊維の捲縮の発現に比べて大きい、不織布。
  9. 前記不織布に含まれるすべての繊維の重量に基づいて、前記不織布中の前記潜在捲縮性繊維の割合は、５重量％以上、８０重量％以下である、請求項８に記載の不織布。
  10. 繊維長が２０ｍｍ以下である水中分散可能な繊維を含む、請求項８または９に記載の不織布。
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