JP2021046656A - 柔軟な吸収性シート、柔軟な吸収性シートを製作するための構造織地、及び柔軟な吸収性シートを製作する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】柔軟な吸収性シートを提供する。【解決手段】柔軟な吸収性シートは、シートの表面から延在している複数のドーム状領域又は突出領域と、ドーム状領域の間のネットワークを形成する接続領域と、を有する。ドーム状領域及び突出領域は、吸収性シートの実質的にクロスマシン方向にドーム状領域及び突出領域を横切って延在する筋状の窪みを含む。吸収性シートは長い縦撚糸ナックルを有する構造織地によって形成されることができる。【選択図】図２

Description

関連出願への相互参照
本出願は2015年6月8日付けで出願された米国予備特許出願第62/172,659号に基づいており、その出願は、その全体が参照によってここに援用される。

我々の発明は吸収性シートのような紙製品に関する。我々の発明はまた、吸収性シートのような紙製品を製作する方法、ならびに吸収性シートのような紙製品を製作するための構造織地にも関する。

紙製品に構造を与えるための織地の使用は製紙産業では良く知られている。より具体的には、セルロース繊維の可鍛性ウエブを織地に押し付け、それから引き続いてウエブを乾燥させることによって紙製品に形状を与えることができることは、良く知られている。結果として得られる紙製品は、それによって、織地の表面に対応した成型された形状を有して形成される。結果として得られる紙製品はまた、それによって特定のカリパス（厚さ）及び吸収性のような成型された形状の結果として得られる特性を有する。そのため、異なる形状及び特性を製品に与えるために製紙プロセスで使用される目的で、無数の構造織地が開発されてきている。ならびに、織地は、製紙プロセスでの潜在的な使用のためにほぼ無限の数のパターンに織り込まれることができる。

多くの吸収性紙製品の一つの重要な特性は柔軟性である。消費者は、例えば柔軟な紙タオルを望む。しかし、紙製品の柔軟性を増すための多くの技法は、紙製品の他の所望される特性を低減する効果を有する。例えば、紙タオルを製造するプロセスの一部としてのベースシートのカレンダー処理は、結果として得られる紙タオルの柔軟性を増すことができるが、カレンダー処理はまた、紙タオルのカリパス及び吸収性を減らす効果を有する。一方、紙タオルの他の重要な特性を増すための多くの技法は、紙製品の柔軟性を減らす効果を有する。例えば、湿潤及び乾燥した強度樹脂は紙製品の下地の強度を増すことができるが、湿潤及び乾燥した強度樹脂はまた、製品の知覚される柔軟性を減らす。

これらの理由のために、吸収性シートのようなより柔軟な紙製品を製作することが望まれる。ならびに、そのようなより柔軟な吸収性シートを、吸収性シートを製作するプロセスにて使用される構造織地の処理を通して製作できることが望まれる。

ある局面によれば、我々の発明は、第１の側及び第２の側を有するセルロース繊維の吸収性シートを提供する。この吸収性シートは、シートの第１の側から突出した複数のドーム状領域を含み、このドーム状領域の各々は、吸収性シートの実質的にクロスマシン方向（ＣＤ）においてそれぞれのドーム状領域を横切って延在する複数の筋状の窪み（intended bar）を含む。接続領域が、吸収性シートのドーム状領域を相互接続するネットワークを形成する。

他の局面によれば、我々の発明は、第１の側及び第２の側を有するセルロース繊維の吸収性シートを提供する。この吸収性シートは、シートの第１の側から突出した複数のドーム状領域を含み、各ドーム状領域は、千鳥配置されたドーム状領域のラインが実質的に吸収性シートのＭＤに沿って延在するように他のドーム状領域に隣接して配置されている。吸収性シートはまた、吸収性シートのドーム状領域を相互接続するネットワークを形成する接続領域も含み、各接続領域は、接続領域の実質的に連続したラインが吸収性シートのＭＤに沿って階段状に延在するように、２つの他の接続領域と実質的に連続している。

さらに他の局面によれば、我々の発明は、第１の側及び第２の側を有するセルロース繊維の吸収性シートを提供する。この吸収性シートは、シートの第１の側から突出した複数のドーム状領域を含み、ドーム状領域の各々は、吸収性シートのＭＤにおいて少なくとも約2.5mmの距離だけ延在している。複数のドーム状領域の各々は、吸収性シートの実質的にＣＤにおいてそれぞれのドーム状領域を横切って延在する複数の筋状の窪みを含み、筋状の窪みはドーム状領域の隣接する部分の下方に少なくとも約45ミクロンの深さだけ延在している。さらに、接続領域が、吸収性シートのドーム状領域を相互接続するネットワークを形成する。

さらに他の局面によれば、我々の発明は紙製品の製作方法を提供する。この方法は、製紙機械で構造織地の上に水溶性セルロースウエブを形成するステップを含み、構造織地は構造織地の縦撚糸に形成されたナックルを含み、ナックルは吸収性シートのＭＤに長さを有し且つ吸収性シートのＣＤに幅を有する。構造織地の平面容積密度指数にナックルの長さとナックル幅の幅との比を乗算した値は、約43〜約50である。この方法はさらに、構造織地の上のセルロースウエブを脱水するステップと、引き続いてセルロースウエブを乾燥して吸収性シートを形成するステップと、を含む。

さらなる局面によれば、我々の発明は、第１の側及び第２の側を有する吸収性セルロースシートを提供し、この吸収性シートは、シートの第１の側から延在している突出した領域を含む。突出した領域は吸収性シートの実質的にＭＤに延在しており、突出した領域の各々が吸収性シートの実質的にＣＤにおいて突出した領域を横切って延在する複数の筋状の窪みを含み、突出した領域はお互いに実質的に平行である。接続領域が突出した領域の間に形成されて、接続領域は実質的にＭＤに延在している。

さらに他の局面によれば、我々の発明は織地でクレープされた吸収性セルロースシートを製作する方法を提供する。この方法は、製紙完成紙料をコンパクトに脱水して、約30％〜約60％のコンシステンシー（consistency）を有するウエブを形成するステップを含む。ウエブは、転写表面と構造織地との間のクレーピング間隙にて圧力下でクレープされる。構造織地は、構造織地の縦撚糸に形成されたナックルを含み、ナックルは吸収性シートのマシン方向（ＭＤ）に長さを有し且つ吸収性シートのクロスマシン方向（ＣＤ）に幅を有する。構造織地の平面容積密度指数にナックルの長さとナックル幅の幅との比を乗算した値が、少なくとも約43である。この方法はまた、ウエブを乾燥して吸収性セルロースシートを形成するステップを含む。

一つのさらなる局面によれば、我々の発明は、織地でクレープされた吸収性セルロースシートの製作方法を提供する。この方法は、製紙完成紙料をコンパクトに脱水してウエブを形成するステップを含む。ウエブは、転写表面と構造織地との間の間隙にて圧力下でクレープされる。構造織地は、(i)構造織地に沿って実質的にＭＤラインに延在しているナックルと、(ii)ナックルのラインの間の構造織地に沿った実質的にＭＤラインに延在しているポケットの実質的に連続したラインと、を形成するマシン方向（ＭＤ）の撚糸を有する。構造織地はまた、ＭＤ撚糸のナックルによって規定される平面の下方に完全に位置するクロスマシン方向（ＣＤ）の撚糸も有する。本方法はまた、ウエブを乾燥して吸収性セルロースシートを形成するステップも含む。

さらに他の局面によれば、我々の発明は織地でクレープされた吸収性セルロースシートの製作方法を提供する。この方法は製紙完成紙料をコンパクトに脱水して約30％〜約60％のコンシステンシーを有するウエブを形成するステップを含む。この方法はさらに、転写表面と構造織地との間のクレーピング間隙にて圧力下でウエブをクレープするステップと、ウエブを乾燥して吸収性セルロースシートを形成するステップと、を含む。吸収性シートは少なくとも約9.5g/g及び少なくとも約500g/m²のＳＡＴ容量を有する。さらに、クレーピング比が構造織地の速さに対する転写表面の速さによって規定され、クレーピング比は約25％より小さい。

我々の発明と共に使用されることができる製紙機械の構成の模式図である。 我々の発明のある実施形態に従って紙製品を製作する構造的織地の上面図である。 我々の発明の実施形態に従った構造織地の特性、ならびに比較対象の構造織地の特性を示す図である。 我々の発明の実施形態に従った構造織地の特性、ならびに比較対象の構造織地の特性を示す図である。 我々の発明の実施形態に従った構造織地の特性、ならびに比較対象の構造織地の特性を示す図である。 我々の発明の実施形態に従った構造織地の特性、ならびに比較対象の構造織地の特性を示す図である。 我々の発明の実施形態に従った構造織地の特性、ならびに比較対象の構造織地の特性を示す図である。 我々の発明の実施形態に従った構造織地の特性、ならびに比較対象の構造織地の特性を示す図である。 我々の発明の実施形態に従った吸収性シートの写真である。 我々の発明の実施形態に従った吸収性シートの写真である。 我々の発明の実施形態に従った吸収性シートの写真である。 我々の発明の実施形態に従った吸収性シートの写真である。 我々の発明の実施形態に従った吸収性シートの写真である。 図４Ｅに示された写真の注釈付きバージョンである。 我々の発明のある実施形態に従った吸収性シートの一部、ならびに比較対象の吸収性シートの一部の断面図である。 我々の発明のある実施形態に従った吸収性シートの一部、ならびに比較対象の吸収性シートの一部の断面図である。 我々の発明の実施形態に従って吸収性シートの一部のプロファイルを決定するためのレーザ走査を示す図である。 我々の発明の実施形態に従って吸収性シートの一部のプロファイルを決定するためのレーザ走査を示す図である。 我々の発明の実施形態に従った構造織地、ならびに比較対象の構造織地の特性を示す図である。 図８にて特徴評価された構造織地を使用して製作されたベースシートの特性を示す図である。 我々の発明の実施形態に従ったさらにさらなる構造織地の特性を示す図である。 我々の発明の実施形態に従ったさらにさらなる構造織地の特性を示す図である。 我々の発明の実施形態に従ったさらにさらなる構造織地の特性を示す図である。 我々の発明の実施形態に従ったさらにさらなる構造織地の特性を示す図である。 我々の発明の実施形態に従った吸収性シートの写真である。 我々の発明の実施形態に従った吸収性シートの写真である。 我々の発明の実施形態に従った吸収性シートの写真である。 我々の発明の実施形態に従った吸収性シートの写真である。 我々の発明の実施形態に従った吸収性シートの写真である。 我々の発明の実施形態に従ったさらなる吸収性シートの写真である。 我々の発明の実施形態に従ったさらなる吸収性シートの写真である。 我々の発明の実施形態に従ったさらなる吸収性シートの写真である。 我々の発明の実施形態に従ったさらなる吸収性シートの写真である。 我々の発明の実施形態に従ったさらなる吸収性シートの写真である。 我々の発明の実施形態に従った構造織地、ならびに比較対象の構造織地の特性を示す図である。 我々の発明のある実施形態に従った構造織地の縦撚糸の一つに沿ったプロファイルの測定結果を示す図である。 我々の発明のある実施形態に従った織地及び比較対象の織地で製作されたベースシートの織地クレープパーセンテージ対カリパスを示すチャートである。 我々の発明のある実施形態に従った織地及び比較対象の織地で製作されたベースシートの織地クレープパーセンテージ対ＳＡＴ容量を示すチャートである。 我々の発明のある実施形態に従った異なる完成紙料及び織地で製作されたベースシートの織地クレープパーセンテージ対カリパスを示すチャートである。 我々の発明のある実施形態に従った異なる完成紙料及び織地で製作されたベースシートの織地クレープパーセンテージ対ＳＡＴ容量を示すチャートである。 我々の発明のある実施形態に従った織地及び比較対象の織地で製作されたベースシートの織地クレープパーセンテージ対ボイド容積を示すチャートである。 我々の発明のある実施形態に従った吸収性シートの軟Ｘ線イメージである。 我々の発明のある実施形態に従った吸収性シートの軟Ｘ線イメージである。 我々の発明の他の実施形態に従った吸収性シートの軟Ｘ線イメージである。 我々の発明の他の実施形態に従った吸収性シートの軟Ｘ線イメージである。 我々の発明のさらなる実施形態に従った吸収性シートの写真である。 我々の発明のさらなる実施形態に従った吸収性シートの写真である。 我々の発明のさらなる実施形態に従った吸収性シートの写真である。 我々の発明のさらなる実施形態に従った吸収性シートの写真である。 我々の発明のさらなる実施形態に従った吸収性シートの写真である。 我々の発明のある実施形態に従った吸収性シート及び比較対象の吸収性シートの写真である。 我々の発明のある実施形態に従った吸収性シート及び比較対象の吸収性シートの写真である。 図２３(a)及び図２３(b)に示された吸収性シートの断面の写真である。 図２３(a)及び図２３(b)に示された吸収性シートの断面の写真である。

我々の発明は、吸収性シートのような紙製品、ならびに吸収性シートのような紙製品を製作する方法に関する。我々の発明による吸収性紙製品は、当該技術分野で知られている他の吸収性紙製品を凌駕する特性の傑出した組み合わせを有する。いくつかの特定の実施形態では、我々の発明による吸収性紙製品は、吸収性ハンドタオル、フェイシャルティッシュ、又はトイレットペーパに特に良く適した特性の組み合わせを有する。

ここで使用される「紙製品」という用語は、主要構成成分としてセルロースを有する製紙繊維を組み込んだ任意の製品を包含する。これは例えば紙タオル、トイレットペーパ、フェイシャルティッシュなどとして市場で商品化されている製品を含む。製紙繊維は、新しいパルプ又は再生された（二次）セルロース繊維、あるいはセルロース繊維を備える繊維の混合物を含む。木材繊維は例えば、北部及び南部の軟材クラフト繊維のような軟材繊維、ならびにユーカリノキ、カエデ、カバノキ、ポプラなどのような硬材繊維を含む落葉樹及び針葉樹から得られたものを含む。我々の発明の製品を製作するために適している繊維の例は、木綿繊維又は木綿の派生物、マニラ麻、ケナフ、サバ草、アマ、アフリカハネガヤ、わら、ジュート麻、バガス、トウワタのフロス繊維、及びパイナップルの葉の繊維のような非木材繊維を含む。

「完成紙料（furnishes）」及び同様の用語は、製紙繊維、ならびにオプションとして紙製品を製作するための湿潤強度樹脂、脱結合剤などを含む水溶性成分を指す。様々な完成紙料が我々の発明の実施形態において使用されることができ、特定の完成紙料が、以下に論じられる例の中で開示される。いくつかの実施形態では、完成紙料は、米国特許第8,080,130号に記述された仕様に従って使用される（この特許の開示はその全体が参照によってここに援用される）。この特許における完成紙料は、他のものの中でも、少なくとも約15.5mg／100mmの粗さを有する長いセルロース繊維を含む。完成紙料の例はまた、以下に論じられる例の中でも特定される。

ここで使用されているように、製紙プロセスにおいて完成品まで乾燥される初期繊維と液体との混合物は、「ウエブ」及び／又は「発生期(nascent)ウエブ」と称される。製紙プロセスからの乾燥された単一層製品は「ベースシート」と称され得る。さらに、製紙プロセスの製品は「吸収性シート」と称され得る。これに関して、吸収性シートは、単一のベースシートと同じであり得る。あるいは、吸収性シートは、単一層構造におけるように複数のベースシートを含み得る。さらに、吸収性シートは、変換されたベースシートから最終の紙製品を形成するために、初期のベースシートの形成プロセスにて乾燥された後に、付加的なプロセスを受け得る。「吸収性シート」は、例えばハンドタオルのような市場で製品化された商業製品を含む。

ここで我々の発明を記述するときに「マシン方向」（ＭＤ）及び「クロスマシン方向」（ＣＤ）という用語が当該技術で良く理解されるそれらの意味に従って使用される。すなわち、織地又はその他の構造のＭＤは、製紙プロセスにおいてその構造が製紙機械の上を動く方向を指し、ＣＤは、その構造のＭＤに交差する方向を指す。同様に、紙製品を参照するとき、紙製品のＭＤは、製紙プロセスにおいてその紙が製紙機械の上を動いた製品上の方向を指し、ＣＤは、その製品のＭＤに交差する方向を指す。

図１は我々の発明に従って紙製品を製作するために使用されることができる製紙機械２００の一例を示す。製紙機械２００の構成及び動作の詳細な記述は米国特許第7,494,563号（’563特許）に見出されることができ、その開示は、その全体が参照によって援用される。注目に値する点として、’563特許は貫通空気乾燥（ＴＡＤ）を使用しない製紙プロセスを記述している。以下は、製紙機械２００を使用して吸収性シートを形成するためのプロセスの簡単な要約である。

製紙機械２００は３段の織地ループ機械であって、これは、クレーピング処理が行われるプレスセクション１００を含む。プレスセクション１００の上流にはフォーミングセクション２０２がある。フォーミングセクション１０２はロール２０８及び２１０によって支持されたフォーミングワイヤ２０６の上に水溶性完成紙料を堆積するヘッドボックス２０４を含み、これによって初期水溶性セルロースウエブ１１６を形成する。フォーミングセクション２０２はまたフォーミングロール２１２を含み、これは、ウエブ１１６がフェルト１０２の上にも直接的に形成されるように製紙フェルト１０２を支持する。フェルトラン２１４は吸着転向ロール１０４の周囲、且つそれからシュープレスセクション２１６まで延在し、そこではウエブ１１６がバッキングロール１０８の上に堆積される。ウエブ１１６は、ウエブ１１６をクレーピング間隙１２０へ運ぶバッキングロール１０８への転送と同時に、ウエットプレスされる。しかし、他の実施形態では、バッキングロール１０８へ転送される代わりに、ウエブ１１６は、フェルトラン２１４から脱水間隙で無限ベルトの上に転送され、無限ベルトがそれからウエブ１１６をクレーピング間隙１２０に運ぶ。そのような構成の一例は米国特許第8,871,060号に見ることができて、これはその全体が参照によってここに援用される。

ウエブ１１６はクレーピング間隙１２０で構造織地１１２の上に転送され、それから真空成型ボックス１１４によって真空引きされる。このクレーピング処理の後に、ウエブ１１６は、クレーピング接着剤を使用して他のプレス間隙２１７でヤンキー乾燥機２１８の上に置かれる。ウエブ１１６は加熱されたシリンダであるヤンキー乾燥機２１８で乾燥され、且つウエブ１１６はまた、ヤンキー乾燥機２１８の周囲のヤンキーフード内で、高いジェット速度の衝撃空気によっても乾燥される。ヤンキー乾燥機２１８が回転するにつれて、ウエブ１１６は位置２２０にて乾燥機２１８から剥離される。ウエブ１１６はそれから、引き続いて巻き上げリール（図示されず）に巻かれ得る。このリールは、ウエブにさらなるクレープを付けるために、準備完了状態ではヤンキー乾燥機２１８よりも遅く操作され得る。オプションとして、クレーピングドクターブレード２２２が使用され得て、ヤンキー乾燥機２１８から除去されるときにウエブ１１６を従来技術で乾燥クレープする。

クレーピング間隙１２０では、ウエブ１１６は構造織地１１２の頂部側の上に転送される。クレーピング間隙１２０は、バッキングロール１０８と構造織地１１２との間に規定され、構造織地１１２はクレーピングロール１１０によってバッキングロール１０８に対してプレスされる。ウエブが構造織地１１２に転送されるときにはウエブはまだ高湿度成分を有しているので、ウエブは、構造織地１１２を作り出す縦糸の間に形成されたポケット内にウエブの一部が引き出されることができるように変形可能である。（構造織地のポケットは以下に詳細に記述される。）特定の製紙プロセスでは、構造織地１１２は製紙フェルト１０２よりもゆっくり動く。これにより、ウエブ１１６は、構造織地１１２の上に転送されるときにクレープされる。

以下に記述されるように、真空成型ボックス１１４からの印加される吸引はまた、ウエブ１１６を構造織地１１２の表面のポケット内に引き込む手助けをし得る。構造織地１１２に沿って移動するときに、ウエブ１１６は、水分の大半が除去されているので非常にコンシステントな状態に達する。ウエブ１１６はそれによって、構造織地１１２により多かれ少なかれ永続的に形状が与えられて、その形状は、ウエブ１１６が構造織地１１２のポケット内に引き込まれる場所であるドーム状領域を含む。

製紙機械２００で製作されたベースシートはまた、ベースシートを特定の製品に変換するために、当該技術で良く知られているようにさらなる処理の対象とされ得る。例えば、ベースシートはエンボス加工され得て、２枚のベースシートが多層製品へ結合され得る。そのような変換プロセスの仕様は、当該技術では良く知られている。

前述の’563特許に記述されたプロセスを使用して、ウエブ１１６は、ＴＡＤプロセスのような他の製紙プロセスにおける類似の処理に比較して、構造織地１１２の頂部側に転送されるときに、より高いコンシステンシーを有するまで脱水される。すなわち、ウエブ１１６はクレーピング間隙１２０に入る前に約30％〜約60％のコンシステンシー（すなわち固体成分）を有するようにコンパクトに脱水され得る。クレーピング間隙１２０では、ウエブは約30PLI〜約200PLIの負荷を受ける。さらに、バッキングロール１０８と構造織地１１２との間には速度差がある。この速度差は織地クレーピングパーセンテージと称され、以下のように計算され得る。
織地クレープ％＝Ｓ_１／Ｓ_２−１
ここでＳ_１はバッキングロール１０８の速さであり、Ｓ_２は構造織地１１２の速さである。特定の実施形態では、織地クレープパーセンテージは約３％〜約100％の任意の値であることができる。ウエブのコンシステンシー、クレーピング間隙における速度デルタ、クレーピング間隙１２０にて使用される圧力、ならびに構造織地１１２及び間隙１２０の配置のこの組み合わせは、ウエブ１１６が依然として構造の変化を受けるほど十分に曲げやすい間に、セルロース繊維を再配置するように機能する。特に、理論に拘束されることを意図することなく、構造織地１１２のより遅いフォーミング表面の速さは、ウエブを構造織地１１６における開口内に実質的に成型させ、繊維はクレーピング比に比例して再整列される。

製紙機械２００とともに特定のプロセスが記述されてきたが、当業者は、ここに開示された我々の発明は上述の製紙プロセスに限定されないことを理解するであろう。例えば、上記で記述された非ＴＡＤプロセスとは逆に、我々の発明はＴＡＤ製紙プロセスに関係することができる。ＴＡＤ製紙プロセスの一例は米国特許第8,080,130号に見ることができて、その開示はその全体が参照によって援用される。

図２は、我々の発明のある実施形態に従って紙製品を形成するための構成を有する構造織地３００のウエブ接触側の一部の詳細を示す図である。織地３００は、織地が製紙プロセスで使用されるときにマシン方向（ＭＤ）に動く縦撚糸３０２と、クロスマシン方向（ＣＤ）に動く横撚糸３０４とを含む。縦及び横の撚糸３０２及び３０４は、構造織地３００の本体を形成するように一緒に織られる。構造織地３００のウエブ接触表面はナックル（その２つの輪郭が図２に示され、３０６及び３１０とラベルされている）によって形成され、これらは縦撚糸３０２に形成されるが、横撚糸３０４にはナックルは一つも形成されない。しかし、図２に示される構造織地３００は縦撚糸３０２のみにナックルを有するが、我々の発明は縦ナックルのみを有する構造織地に限定されず、むしろ縦及び横ナックルの両方を有する織地を含む。実際に、縦ナックルのみを有する織地ならびに縦及び横ナックルの両方を有する織地が、以下に詳細に記述される。

織地３００のナックル３０６及び３１０は、製紙プロセスの間にウエブ１１６が接触する表面を形成する面内にある。ポケット３０８（その一つが図２に輪郭が示されたエリアとして示されている）が、ナックル３０６及び３１０の間のエリアに規定される。

ウエブ１１６のナックル３０６及び３１０に接触しない部分は、上述のようにポケット３０８内に引き込まれる。結果として得られる紙製品に見出されるドーム状領域をもたらす結果となるのは、ポケット３０８内に引き込まれるウエブ１１６の部分である。

当業者は、構造織地３００のＭＤにおける縦撚糸ナックル３０６及び３１０の顕著な長さを認識し、且つさらに、織地３００が長い縦撚糸ナックル３０６及び３１０がＭＤにて長いポケットを描いていることを認識するであろう。我々の発明の特定の実施形態では、縦撚糸ナックル３０６及び３１０は約２mm〜約６mmの長さを有する。当該技術で既知の大半の構造織地は、（織地が何らかの縦撚糸を有しているなら）より短い縦撚糸ナックルを有する。以下に記述されるように、より長い縦撚糸ナックル３０６及び３１０は、製紙プロセスの間にウエブ１１６に対してより長い接触エリアを提供し、従来のよりも短い縦撚糸ナックルを有する吸収性シートに比べて、少なくとも部分的に、我々の発明に従った吸収性シートに見られる増加した柔軟性をもたらす原因となり得ると考えられる。

ここで記述される構造織地のパラメータを定量化するために、米国特許出願第2014/0133734号、第2014/0130996号、第2014/0254885号、及び第2015/0129145号（以下では「織地特性評価文献」と称される）に記述された織地の特性評価（キャラクタライゼーション）技法が使用されることができる。これらの織地特性評価文献の開示は、その全体が参照によって援用される。そのような織地の特性評価技法は、ナックル長さ及び幅、ナックル密度、ポケットエリア、ポケット密度、ポケット深さ、及びポケット容積を含む構造織地のパラメータが容易に定量化されることを可能にする。

図３Ａ〜３Ｅは、織地１〜１５とラベルされている我々の発明の実施形態に従って製作された構造織地の特性のいくつかを示している。図３Ｆはまた、織地１６及び１７とラベルされている従来の構造織地の特性のいくつかを示している。図３Ａ〜３Ｆに示されたタイプの構造織地は数多くの製造業者によって製作されることができて、そこにはニューハンプシャー州ロチェスターのアルバニー・インターナショナル社及びドイツ、ハイデンハイムのヴォイス社が含まれる。織地１〜１５は、織地１〜１５における接触エリアのかなりの大部分が、（そもそももし織地が何らかの横撚糸ナックルを有していれば）横撚糸ではなく縦撚糸ナックルからもたらされるように、長い縦撚糸ナックル織地を有している。より短い縦撚糸ナックルを有する織地１６及び１７は、比較のために提供されている。図３Ａ〜３Ｆに示される特性は全て、前述の織地特性評価文書における技法を使用して、特に織地特性評価文書に示された非長方形の平行四辺形計算を使用して、決定された。図３Ａ〜３Ｆにおける「Ｎ／Ｃ」という表示は、その特定の特性が決定されなかったことを意味する。

構造織地の空気透過率は、その構造織地から製作される紙製品の特性に影響を与えることができる他の特性である。構造織地の空気透過率は、例えばメリーランド州ハガースタウンのFrazier Precision Instrument CompanyによるFrazier（登録商標）差圧空気透過率測定器のような、当該技術で良く知られた機器及び試験に従って測定される。一般的に言って、我々の発明に従って紙製品を製造するために使用される長い撚糸ナックル構造織地は、高い値の空気透過率を有する。我々の発明の特定の実施形態では、長い撚糸ナックル構造織地は、約450CFM〜約1000CFMの空気透過率を有する。

図４Ａ〜４Ｅは、図３Ａ〜３Ｅにて特性評価されたもののような長い撚糸ナックル構造織地で製作された吸収性シートの写真である。より具体的には、図４Ａ〜４Ｅは、吸収性シートの空気側、すなわち、吸収性シートを形成するプロセスの間に構造織地に接触する側を示している。これより、吸収性シートの図示されている側から突出しているドーム状領域を含めて、構造織地との接触を通して吸収性シートに与えられた独特の形状を、図４Ａ〜４Ｅに見ることができる。これらの図では吸収性シートのＭＤが垂直に示されていることに留意されたい。

吸収性シート１０００の特定の特徴が図５に示されており、これは、図４Ｅに示されたような写真である。吸収性シート１０００は、複数の実質的に長方形の形状をしたドーム状領域を含んでおり、図５において、これらのいくつかの輪郭が示されて、１０１０、１０２０、１０３０、１０４０、１０５０、１０６０、１０７０、及び１０８０とラベルされている。上記で説明されたように、ドーム状領域１０１０、１０２０、１０３０、１０４０、１０５０、１０６０、１０７０、及び１０８０は、吸収性シート１０００を形成するプロセスの間に構造織地のポケット内に引き込まれたウエブの部分に対応する。接続領域がドーム状領域を相互に接続するネットワークを形成し、図５では、それらのいくつかが１０１５、１０２５、及び１０３５とラベルされている。接続領域は一般的に、吸収性シート１０００を形成するプロセスの間に構造織地のナックルの平面内に形成されたウエブの部分に対応する。

当業者は、図４Ａ〜４Ｅ及び図５に示された吸収性シートの従来の吸収性シートとは異なるいくつかの特徴を、直ちに認識するであろう。例えば、ドーム状領域の全てが、ドーム状領域の頂部に形成された複数の筋状の窪みを含む。これらの筋状の窪みは、吸収性シートのＣＤにおいてドーム状領域を横切って延在している。これらの筋状の窪みのいくつかは、図５にて輪郭が示されて１０８５とラベルされている。顕著なことに、ドーム状領域のほとんど全てが３つのそのような筋状の窪みを有しており、ドーム状領域のいくつかは４つ、５つ、６つ、７つ、あるいは８つもの筋状の窪みを有する。筋状の窪みの数は、レーザ走査プロファイリングを使用して確認されることができる（以下に記述される）。そのようなレーザ走査プロファイリングを使用することで、我々の発明のある実施形態に従った特定の吸収性シートにおいて、ドーム状領域の一つ当たり平均で約６つの筋状の窪みがあることが見出された。

理論によって制約されることなく、我々は図４Ａ〜４Ｅ及び図５に示される吸収性シートに見られる筋状の窪みが、ここで記述される製紙プロセスの間に、ここで記述される構成によって、ウエブが構造織地の上に転送されるときに形成されると考える。具体的には、ウエブが構造織地の上に転送される際にウエブをクレーピングするために速度差が使用されると、ウエブは構造織地のナックルの上を「すくように」動いて、ナックルの間のポケット内に入り込む。結果として、ウエブの構造に、特に構造織地のポケット内に動かされたウエブのエリアに、褶曲が生成される。これによって筋状の窪みが、ウエブのそのような褶曲の２つの間に形成される。ここで記述される長い縦撚糸ナックル構造織地における長いＭＤポケットのために、すきこみ／褶曲形成の効果は、構造織地のポケットにかかるウエブの部分に渡って複数回生じる。これにより、複数の筋状の窪みが、ここで記述される長い縦ナックル構造織地で製作された吸収性シートのドーム状領域の各々に形成される。

再び理論によって制約されること無く、我々は、ドーム状領域における筋状の窪みが、我々の発明に従った吸収性シートにて知覚される柔軟性の増加に寄与し得ると考える。具体的には、筋状の窪みは、従来のドーム状領域を有する吸収性シートに比べて、吸収性シートが触られるときに知覚されるよりスムーズで平坦な平面を提供する。知覚上の平面における相違は、我々の発明に従った吸収性シート２０００及び比較対象のシート３０００の断面をそれぞれ示す図である図６Ａ及び図６Ｂに描かれている。吸収性シート２０００では、ドーム状領域２０１０及び２０２０は筋状の窪み２０８０を含み、尾根（ridge）が筋状の窪み２０８０の間に形成されている（尾根／窪みは上述のように製紙プロセスの間のウエブの褶曲に対応している）。小さな筋状の窪み２０８０及び筋状の窪み２０８０の周囲の複数の尾根の結果として、平坦でスムーズな知覚された平面Ｐ１（図６Ａでは点線でマークされている）が形成される。これらの平坦でスムーズな平面Ｐ１は、吸収性シート２０００が触られるときに感じられる。我々はさらに、ユーザは、ドーム状領域２０１０及び２０２０の表面における筋状の窪み２０８０の小さな不連続を検出することができず、またユーザはドーム状領域２０１０及び２０２０の間の短い距離を検出することができないと考える。これより、吸収性シート２０００はスムーズで柔軟な表面を有するものと知覚される。一方、知覚された平面Ｐ２は、図６Ｂに示されるように、比較対象のシート３０００における従来のドーム３０１０及び３０２０を有するもっと湾曲した形状を有しており、従来のドーム３０１０及び３０２０は空間的に離れている。従来のドーム３０１０及び３０２０の知覚された平面Ｐ２はお互いに顕著な距離だけ離れているので、比較対象のシート３０００は、筋状の窪み２０８０を有するドーム状領域２０１０及び２０２０に見出される知覚された平面Ｐ１に比べて、スムーズさ及び柔軟性が少ないと知覚される。

当業者は、製紙プロセスの性質のために吸収性シートにおける全てのドーム状領域が同一ではないことを認識するであろう。実際のところ、上述のように、我々の発明に従った吸収性シートのドーム状領域は、異なる数の筋状の窪みを有し得る。同時に、我々の発明の任意の特定の吸収性シートにて観察されるドーム状領域のいくつかは、筋状の窪みを含まないかもしれない。しかし、このことは、ドーム状領域の大部分が筋状の窪みを含む限りは、吸収性シートの全体的な特性に影響しない。これより、複数の筋状の窪みを含むドーム状領域を有するものとして吸収性シートに言及するとき、その吸収性シートは、筋状の窪みを有さないドーム状領域をいくつか有し得ると、理解されるであろう。

吸収性シートにおける筋状の窪みの長さ及び幅ならびにドーム状領域の長さは、当該技術では良く知られているレーザ走査技法を使用して作成されたドーム状領域の表面プロファイルから決定されることができる。図７Ａ及び図７Ｂは我々の発明に従った２つの吸収性シートにおけるドーム状領域を横切るレーザ走査プロファイルを示す。レーザ走査プロファイルのピークは筋状の窪みに隣接したドームのエリアであり、プロファイルの谷は筋状の窪みの底を表す。そのようなレーザ走査プロファイルを使用して、我々は、筋状の窪みが、ドーム状領域の隣接したエリアの頂部の下方で約45ミクロン〜約160ミクロンの深さまで延在することを見出した。特定の実施形態では、筋状の窪みは、ドーム状領域の隣接したエリアの頂部の下方で平均約90ミクロン延在する。いくつかの実施形態では、ドーム状領域は、吸収性シートの実質的にＭＤにて長さ約2.5mm〜約3mmの全体に渡って延在する。当業者は、上述されるように、ドーム状領域のＭＤにおけるそのような長さが従来の織地におけるドーム状領域の長さよりも長く、且つ長いドーム状領域が少なくとも部分的に、吸収性シートを生成するために使用される構造織地における長いＭＤポケットの結果であることを認識するであろう。レーザ走査プロファイルからはまた、我々の発明の実施形態では、筋状の窪みがドーム状領域の長さに沿って約0.5mmだけ離れていたことを見ることもできる。

図４Ａ〜４Ｅ及び図５に示された吸収性シートにて見られることができるさらに異なる特徴は、ドーム状領域の実質的に連続した階段状のラインがシートのＭＤに延在するように、ドーム状領域がＭＤで相互の千鳥状になっていることである。例えば、再び図５を参照すると、ドーム状領域１０１０はドーム状領域１０２０に隣接して配置され、これら２つのドーム状領域は領域１０９０でオーバーラップしている。同様に、ドーム状領域１０２０は領域１０９５でドーム状領域１０３０にオーバーラップしている。相互に千鳥状のドーム状領域１０１０、１０２０、及び１０３０は、吸収性シート１０００のＭＤに実質的に沿って、連続した階段状のラインを形成する。他のドーム状領域は、同様の連続した階段状のラインをＭＤに形成する。

我々は、細長い相互に千鳥状になったドーム状領域の構成が、ドーム状領域を横切って延在している筋状の窪みとの組み合わせによって、より安定した構成を有する吸収性シートをもたらす結果になると考えている。例えば、相互に千鳥状になったドーム状領域は吸収性シートのヤンキー側にスムーズな平面状の表面を提供し、これによって、吸収性シートの圧力点のよりよい分布をもたらす結果となる（吸収性シートのヤンキー側は、製紙プロセスの間に構造織地に引き込まれる吸収性シートの空気側とは反対の吸収性シートの側である）。実質的に、相互に千鳥状になったドーム状領域は、吸収性シート構造を平坦に置くようにさせるＭＤ方向の長い板のように振る舞う。相互に千鳥状になったドーム状領域と筋状の窪みとの組み合わせからもたらされるこの効果により、例えば、製紙プロセスの間にウエブがヤンキー乾燥機の表面上により良く置かれるようになり、より良い吸収性シートをもたらす結果となる。

ドーム状領域の連続ラインと同様に、接続領域の実質的に連続したラインが、吸収性シート１０００のＭＤに沿って階段状の法則で延在している。例えば、実質的にＣＤに並んでいる接続領域１０１５は、実質的にＣＤに並んでいる接続領域１０２５と隣接している。接続領域１０２５はまた、実質的にＭＤに並んでいる接続領域１０３５とも隣接している。同様に、接続領域１０１５は接続領域１０２５及び接続領域１０５５と隣接している。要するに、ＭＤ接続領域は、階段状の連続した接続領域が吸収性シートに沿って見られることができるように、実質的にＣＤ接続領域よりも長い。

上記で論じたように、吸収性シートのドーム状領域及び接続領域のサイズは、一般的に吸収性シートを製造するために使用された構造織地におけるポケット及びナックルのサイズに対応する。これに関して、我々はドーム状及び接続領域の相対的なサイズが、織地で作られた吸収性シートの柔軟性に寄与すると考える。我々はまた、ドーム状及び接続領域の実質的な連続ラインの結果として、柔軟性がさらに改善されるとも考える。我々の発明の特定の実施形態では、ドーム状領域を横切るＣＤにおける距離は約1.0mmであり、ＭＤ方向で接続領域を横切るＣＤにおける距離は約0.5mmである。さらに、実質的に連続したラインにおける隣接するドーム状領域の間のオーバーラップ／接触領域は、ＭＤに沿って長さ約1.0mmである。そのような寸法は、吸収性シートの視覚的検査から、あるいは上述のようにレーザ走査プロファイルから、決定されることができる。例外的に柔軟な吸収性シートは、これらの寸法がここで記述される我々の発明の他の特徴と組み合わされるときに、達成されることができる。

我々の発明に従った製品の特性を評価するために、吸収性シートが、上述したプロセスによって、図１に示される一般的な構成を有する製紙機械で、図３Ｅに示されるように織地１５を使用して製作された。比較のために、製品が同じプロセス条件の下で、やはり図３Ｆに示された短い縦長さナックル織地１７を使用して製作された。これらの試作にてベースシートを製造するために使われたパラメータは、表１に示される。

ベースシートは二層の糊止めされた組織のプロトタイプを製造するために変換された。表２は、試作のための変換仕様を示す。

織地１５（すなわち長い縦ナックル織地）を使った試行で製作されたシートは、織地１７（すなわち短い縦ナックル織地）を使った試行で製作されたシートよりも、よりスムーズで且つより柔軟であることが見出された。カリパス及びかさ（バルク）のような織地１５を使って形成されたシートの他の重要な特性は、織地１７を使って製作されたシートのそれらの特性に、非常に匹敵することが見出された。これより、長い縦ナックル織地１５を使って製作されたベースシートが潜在的に、吸収性製品の他の重要な特性を低減することなく、より短い縦ナックル織地１７を使った吸収性製品よりも柔軟である吸収性製品を製作するために使用されることができることが明らかである。

先述の織地特性評価特許に記述されたように、平面容積指数（ＰＶＩ）は、構造織地の特性評価のために有用なパラメータである。構造織地に対するＰＶＩは、接触エリア比（ＣＡＲ）に有効ポケット容積（ＥＰＶ）を乗算して100を掛けることによって計算され、ＥＰＶはポケットエリア推定値（ＰＡ）と測定されたポケット深さとの積である。ポケット深さは、実験室で構造織地の上に形成されたハンドシートのカリパスを測定し、それから測定されたカリパスとポケット深さとを相関させることによって、最も正確に計算される。そして、異なるように記されていなければ、ここに記述されたＰＶＩに関係するパラメータの全てが、このハンドシートのカリパスを測定する方法を使って決定される。さらに、非長方形の平行四辺形のＰＶＩは、接触エリア比（ＣＡＲ）に有効ポケット容積（ＥＰＶ）を乗算して100を掛けることによって計算され、ＣＡＲ及びＥＰＶは非長方形の平行四辺形の単位セルのエリア計算を使って計算される。我々の発明の実施形態では、構造性の長い縦ナックル織地の接触エリアは約25％〜約35％の間で可変し、ポケット深さは約100ミクロン〜約600ミクロンの間で可変し、それによってＰＶＩは、それに応じて変化する。

ＰＶＩに関連して構造織地の特性評価を行うための他の有用なパラメータは、構造織地の平坦容積密度指数（ＰＶＤＩ）である。構造織地のＰＶＤＩは、ＰＶＩにポケット密度を乗算したものとして定義される。我々の発明の実施形態においては、ポケット密度が約10cm^-2〜約47cm^-2の範囲で可変することに留意されたい。構造織地のさらに他の有用なパラメータは、ＰＶＤＩに織地のナックルの長さ及び幅の比を乗算することによって求められることができて、それによってＰＶＤＩ−ナックル比（ＰＶＤＩ−ＫＲ）を提供する。例えば、ここで記述されるような長い縦ナックル構造織地に対するＰＶＤＩ−ＫＲは、構造織地のＰＶＤＩに、ＣＤにおける縦ナックル幅に対するＭＤにおける縦ナックル長さの比を乗算したものになる。ＰＶＤＩ及びＰＶＤＩ−ＫＲを計算するために使用される変数から明らかなように、これらのパラメータは、構造織地を使用して製作される紙製品の形状に影響を与える構造織地の重要な局面（接触エリアのパーセンテージ、ポケット密度、及びポケット幅）を考慮に入れており、これより、ＰＶＤＩ及びＰＶＤＩ−ＫＲは、柔軟性及び吸収性のような紙製品の特性の指標になり得る。

ＰＶＩ、ＰＶＤＩ、ＰＶＤＩ−ＫＲ、及び他の特性が、我々の発明の実施形態に従った３つの長い縦ナックル構造織地に対して決定され、その結果が図８に織地１８〜２０として示されている。比較のために、図８に織地２１として示されているように、ＰＶＩ、ＰＶＤＩ、ＰＶＤＩ−ＫＲ、及び他の特性が、短い縦ナックル構造織地に対しても決定された。とりわけ織地１８〜２０に対するＰＶＤＩ−ＫＲは約43〜約50であり、これは織地２１に対する16.7というＰＶＤＩ−ＫＲよりも顕著に大きい。

織地１８〜２１は吸収性シートを製造するために使用され、吸収性シートの特性は図９に示されるように決定された。図９に示される特性は、前述の織地特性評価特許に記述されるものと同じ技法を使用して決定された。これに関して、相互接続領域の決定は構造織地の縦ナックルに対応しており、ドーム状領域は構造織地のポケットに対応している。また、長い縦ナックル織地１８〜２０から製作されたシートが各ドーム状領域で複数の筋状の窪みを有することを、再び見ることができる。一方、短い縦ナックル織地２１から形成された吸収性シートのドーム状領域は、多くて１つの筋状の窪みを有し、ドーム状領域の多くは筋状の窪みを全く有さなかった。

感覚的な柔軟性が、図９に示された吸収性シートに対して決定された。感覚的な柔軟性は、標準化された試験技法を使用して訓練された評価者によって決定される紙製品の知覚された柔軟性の指標である。より具体的には、感覚的な柔軟性は、柔軟性を決定する経験を有する評価者によって測定され、その評価者は、紙を手で握ってその紙の知覚された柔軟性を確かめるための特定の技法に従う。感覚的な柔軟性の数値が高いほど、知覚された柔軟性が高くなる。織地１８〜２０を使って製作されたシートの場合、織地１８〜２０で製作された吸収性シートは、織地２１を使って製作された吸収性シートより柔軟性が0.2〜0.3単位高いことが見出された。この相違は顕著である。さらに、感覚的な柔軟性が織地のＰＶＤＩ−ＫＲと相関することが見出された。すなわち、構造織地のＰＶＤＩ−ＫＲが高いほど、達成された感覚的な柔軟性の数値が高くなった。これより我々は、ＰＶＤＩ−ＫＲが構造織地を使用するプロセスで製作される紙製品で達成されることができる柔軟性の良い指標であり、より高いＰＶＤＩ−ＫＲを有する構造織地がより柔軟な製品を作ると考えている。

図１０Ａ〜１０Ｄは我々の発明の様々な実施形態に従ったさらなる長い縦ナックル織地２２〜４１の特性を示しており、織地の各々のＰＶＩ、ＰＶＤＩ及びＰＶＤＩ−ＫＲを含む。顕著なことに、これらの構造織地は上述した構造織地よりも広いエリアの特性を有している。例えば、織地２２〜４１の縦ナックルの接触長さは約2.2mm〜約5.6mmのエリアであった。しかし、我々の発明のさらなる実施形態では、縦ナックルの接触長さは約2.2mm〜約7.5mmの範囲であり得る。織地２２〜３７及び４１の場合に、ポケット深さが、織地にハンドシートを形成し、それからそのハンドシート上のドームのサイズ（上述されたポケットのサイズに対応するドームのサイズ）を決定することによって決定されたことに留意されたい。織地３８〜４０に対するポケット深さは、先述の織地特性評価特許に示された技法を使用して決定された。

我々の発明の実施形態に従った吸収性シートの特性を評価するために、さらなる試作が行われた。これらの試作では、織地２７及び３８が使用された。これらの試作に対して、図１に示される一般的な構成を有する製紙機械が、上述のプロセスで使用された。これらの試作のためのベースシートを製造するために使用されたパラメータは、表３に示されている。率が可変という表示はプロセス変数が異なる試作の実行時に変更されたことを意味する点に留意されたい。

これらの試作におけるベースシートはエンボスされていない単層ロールに変換された。

織地２７を使って製作された吸収性シートの写真が図１１Ａ〜１１Ｅに示されており、織地３８を使って製作された吸収性シートの写真が図１２Ａ〜１２Ｅに示されている。図１１Ａ〜１１Ｅ及び図１２Ａ〜１２Ｅから明らかであるように、吸収性シートのドーム状領域は、上述の吸収性シートのように複数の筋状の窪みを含んでいた。さらにまた、上述の吸収性シートと同様に、織地２７及び３８を使って製作された吸収性シートは相互に千鳥状になったドーム状領域も含んでいて、これらは、吸収性シートのＭＤに実質的に連続した階段状のライン且つドーム状領域の間に実質的に連続した階段状の接続領域をもたらす結果となった。

織地２７及び３８から製作されたベースシートにおけるドーム状領域のプロファイルは、上述された吸収性シートにてプロファイルが決定されたのと同じ方法で、レーザ走査を使用して決定された。織地２７を使って製作されたベースシートにおけるドーム状領域が４〜７つの筋状の窪みを有し、ドーム状領域一つあたり平均で5.2本の筋状の窪みがあったことが見出された。ドーム状領域の筋状の窪みは、ドーム状領域の隣接するエリアの頂部の下方に約132ミクロン〜約274ミクロンまで延在し、平均深さが約190ミクロンであった。さらに、ドーム状領域はベースシートのＭＤに約4.5mm延在していた。

織地３８を使って製作されたベースシートにおけるドーム状領域は４〜８つの筋状の窪みを有し、ドーム状領域一つあたり平均で6.29本の筋状の窪みがあった。織地３８を使って製作されたベースシートにおけるドーム状領域の筋状の窪みは、ドーム状領域の隣接するエリアの頂部の下方に約46ミクロン〜約159ミクロンまで延在し、平均深さは約88ミクロンであった。さらに、ドーム状領域はベースシートのＭＤに約3mm延在していた。

織地２７及び３８を使って製作されたベースシートにおける延在するＭＤ方向のドーム状領域は複数の筋状の窪みを有するので、これらのベースシートは、上述された吸収性シートにおいてと類似のドーム状領域の配置から生じる効果的な特性を有する結果となる。例えば、織地２７及び３８を使って製作されたベースシートは、長い縦ナックルを有さない織地を使って製作されたベースシートに比べて、より柔軟になる。

織地２７及び３８を使って製作されたベースシートの他の特性が、より短いナックル織地を使って製作されたベースシートの特性と比較された。具体的には、カリパス及びポケット深さが、異なる織地を使って製作されたカレンダー処理されていないベースシートと比較された。カリパスは、当該技術で良く知られた標準的な技法を使用して測定された。織地２７を使って製作されたベースシートのカリパスが約80mil/8シート〜約110mil/8シートで変化した一方で、織地３８を使って製作されたベースシートのカリパスが約80mil/8シート〜約90mil/8シートで変化した。カリパスのこれらの範囲は両方とも、同様のプロセス条件の下でより短い縦撚糸ナックル織地を使って製作されたベースシートにて見出された約60mil/8シート〜約93mil/8シートと比べて、より良くないとしても、非常に匹敵するものである。

ヤンキー側表面の下方のドーム状領域の最下点の深さを決定するために、ドーム状領域の深さが、ベースシートの空気側（すなわち製紙プロセスの間に構造織地に接触するベースシートの側）の形状プロファイル走査を使用して測定された。織地２７を使って製作されたベースシートにおけるドーム状領域の深さが約500ミクロン〜約675ミクロンの範囲であった一方で、織地３８を使って製作されたベースシートにおけるドーム状領域の深さは約400ミクロン〜約475ミクロンの範囲であった。これらのドーム状領域は、より短い縦撚糸ナックルを有する構造織地から製作されたドーム状領域の深さと比べて、より大きくないとしても、非常に匹敵するものであった。ドーム状領域の深さのこの互換性は、ドーム状領域の深さが吸収性シートのカリパスと直接的に相関している限りでは、長い縦撚糸の構造織地を使って製作されたベースシートがより短い縦撚糸の構造織地を使って製作されたベースシートに匹敵するカリパスを有するという発見に合致するものである。

我々の発明に従ったさらなる長い縦撚糸ナックル織地の特性が、図１３に織地４２〜４４とラベルされている。図１３にはまた、長い縦撚糸ナックルを含まない従来の織地４５も示されている。織地４２のさらなる特性は図１４に与えられており、これは織地の縦撚糸の一つに沿ったプロファイルを示す。これらの図から分かるように、織地４２は、長い縦撚糸ナックルを含むことに加えていくつかの顕著な特徴を有している。一つの特徴は、図１３に示されたＰＶＩに関連したパラメータに表されているように、ポケットが長く且つ深いことである。図１３に示された織地４２の圧力の痕跡にも見られるように、この織地の他の顕著な特徴は、織地の頂部表面にＣＤナックルが全く無いように、ＣＤ撚糸がＭＤ撚糸のナックルの平面の下方に完全に位置している点である。ＣＤナックルが無いためにｚ方向に縦撚糸に対する緩やかな傾斜があり、その詳細は図１４のプロファイル走査に示されている。この図に示されるように、縦撚糸は、縦撚糸がＣＤ撚糸の下を通過する最下方の点から隣接する縦ナックルの頂部まで、約200μｍ／ｍｍの傾きを有している。より一般的に言えば、縦撚糸は、クレーピング動作の間に織地が沿って動く平面に対して約11度の角度を有している。縦撚糸のこの緩やかな傾斜は、繊維のいくらかが隣接するナックルの頂部を越えて滑る前に、織地４２に押し付けられているウエブの繊維が縦撚糸の傾斜した部分の上にわずかに重なるだけであることを可能にすると考えられる。それにより、織地４２における縦撚糸の緩やかな傾斜は、縦撚糸がウエブに接触されている急峻な傾斜を有する他の織地に比べて、ウエブの繊維に対する急激な停止及び繊維の密集をより少なくする。

織地４２及び４３の両方は、より高いＰＶＤＩ−ＫＲ値を有しており、これらの値は、ここで記述される他の構造織地のＰＶＤＩ−ＫＲ値とともに、我々の発明の実施形態にて見出されることができるＰＶＤＩ−ＫＲ値の範囲の一般的な指標である。さらに、より高いＰＶＤＩ−ＫＲ値、例えば約250までを持つ構造織地さえ、使用されることができる。

織地４２の特性を評価するために、この織地及び比較のために織地４５を使用して一連の試作が行われた。これらの試作では、図１に示す一般的な構成を有する製紙機械が、吸収性タオルのベースシートを形成するために使用された。一般的に上記で説明され且つ先述の’563特許に具体的に示された非ＴＡＤプロセスが使用され、ウエブは、クレーピング間隙にて構造織地（すなわち織地４２又は４５）の頂部側の上に転送されるときに約40〜約43パーセントのコンシステンシーを有するまで脱水された。これらの試作の他の特定のパラメータは表４に示されている。

織地４２及び４５を使ったこれらの試作で製作されたベースシートの特性は、表５〜９に示されている。表５〜９に示された特性を決定するために使用された試験プロトコルは米国特許第7,399,378号及び第8,409,404号に見出されることができて、これらの特許はその全体が参照によって援用される。「Ｎ／Ｃ」という表示は、特性が特定の試作に対して計算されなかったことを示す。

表５〜９に示される試作の結果は、織地４２が顕著な特性の組み合わせ、特にカリパスと吸収性とを有するベースシートを製造するために使用されることができることを例証している。理論に拘束されること無く、我々はこれらの結果が部分的に織地４２におけるナックル及びポケットの構成から生じていると考える。具体的には、織地４２の構成は、ポケットのアスペクト比（すなわちＣＤにおけるポケットの幅に対するＭＤにおけるポケットの長さ）、ポケットが深いこと、及びポケットがＭＤにおいて長くほとんど連続したラインに形成されていることのために、高く効率的なクレーピング動作を提供する。ポケットのこれらの特性は、繊維の大きな「移動性」を可能にし、これは、湿潤圧縮されたウエブが局在化した坪量の動きを生成する機械的な力を受けるという条件である。さらに、クレーピングプロセスの間に、ウエブのセルロース繊維は様々な局在化された力（例えばパルス状、引っ張り、曲げ、剥離）を受け、且つ引き続いてお互いにより離れるようになる。言い換えると、繊維は脱結合され、製品に対してより小さい係数をもたらす結果となる。それゆえウエブはより良い真空「成型可能性」を有し、これがより大きなカリパス及びよりオープンな構造をもたらし、より大きな吸収性を提供する。

織地４２のポケット構成と共に提供された繊維移動性は、図１５及び図１６に示された結果に見ることができる。これらの図は、試作で使用された様々なクレープレベルにおけるカリパス、ＳＡＴ容量、及びボイド容積を比較する。図１５及び図１６は、真空成型が使用されなかった織地４２を使用した試作においても、カリパス及びＳＡＴ容量が織地クレープレベルの増加とともに増加したことを示している。真空成型が無かったので、カリパス及びＳＡＴ容量におけるこれらの増加が織地４２における繊維移動性に直接的に関係していることになる。図１５及び図１６はまた、カリパス及びＳＡＴ容量の高い値が織地４２を使用して真空成型が使用された試作で達成され、各クレープレベルで、織地４２を使って製作されたベースシートのカリパス及びＳＡＴ容量が織地４５を使って製作されたベースシートのカリパス及びＳＡＴ容量よりもはるかに大きかったことを例証している。

織地４２によって提供された繊維移動性はまた、図１５及び図１６に示された結果においても見ることができる。具体的には、真空成型が使用されなかった試作と真空成型が使用された試作とにおけるカリパス及びＳＡＴ容量の差は、ウエブの繊維が織地４２の上に極めて成型可能であることを例証している。以下に論じられるように、真空成型は、繊維４２のポケットにて形成されたウエブの領域の繊維を引き出す。大きな繊維移動性は、この成型操作で繊維がよく引き出されて、結果として得られる製品におけるカリパス及びＳＡＴ容量の増加をもたらすことを意味する。

図１９はまた、織地クレープレベルで試作からのベースシートのボイド容積を比較することで、より大きな繊維移動性が織地４２で達成されることも示している。シートの吸収性は、セルロース繊維の間の空間の本質的な指標であるボイド容積に、直接的に関係している。ボイド容積は、先述した米国特許第7,399,378号に示された手順によって測定される。図１９に示されるように、ボイド容積は、真空成型が使用されなかった織地４２を使用した試作で、織地クレープが増加するとともに増加した。このことは、付加的なボイド容積を作り出すために各織地クレープレベルでセルロース繊維がお互いにより離れている（すなわち、脱結合されて、より低い係数を有している）ことを示す。図１９はさらに、真空成型が使用されると、織地４２が、各織地クレープレベルで従来の織地４５よりも多くのボイド容積を有するベースシートを生成することを例証している。

織地４２を使用した繊維移動性はまた、図２０(a)、２０(b)、２１(a)、及び２１(b)でも見ることもでき、これらは織地４２を使用して製作されたベースシートの軟Ｘ線イメージである。当業者が認識するように、軟Ｘ線イメージングは高解像度の技法であり、紙の質量の一様性を測るために使用されることができる。図２０(a)及び２０(b)のベースシートは8パーセントの織地クレープで製作されて、図２１(a)及び２１(b)のベースシートは25パーセントの織地クレープで製作された。図２０(a)及び２１(a)は繊維の動きをより「マクロな」レベルで示しており、これらのイメージは26.5mm×21.2mmのエリアを示している。より少ない質量（イメージ内でより明るい領域に対応する）の波状パターンが、より高い織地クレープ（図２１(a)）で見ることができるが、より少ない質量の領域は、より低い織地クレープ（図２０(a)）では容易に見ることができない。図２０(b)及び２１(b)は繊維の動きをより「ミクロな」レベルで示し、これらのイメージは13.2mm×10.6mmのエリアを示している。セルロース繊維は、より少ない繊維クレープ（図２０(b)）においてよりも、より高い繊維クレープ（図２１(b)）において、より大きな距離をおいてお互いに離れ且つ引っ張りで離されていることを明らかに見ることができる。総括的には、軟Ｘ線イメージはさらに、織地４２がより大きな繊維移動性を提供し、より高い局在化された質量の動きが、より低い織地クレープレベルより、より高い織地クレープレベルで見ることができることを確認する。

図１７及び図１８、ならびに図１９も、完成紙料に関する試作の結果を示している。具体的には、これらの図は、プレミアム完成紙料を使うときのように、非プレミアム完成紙料を使用するときに、織地４２がカリパス、ＳＡＴ容積、及びボイド容積の互換的な値を生成することができることを示している。これは、織地４２が、より低コストの非プレミアム完成紙料を使用して顕著な結果を達成できることを例証している点で、非常に有益な結果である。

織地４２は極端に長い縦撚糸ナックル織地を有しているので、上述した他の極端に長い縦撚糸ナックル織地を使う時のように、織地４２を使用して製作された製品はＣＤ方向に延在している複数の筋状の窪みを有し得る。筋状の窪みはやはり、構造織地のポケット内に動かされたウエブのエリアに生成された褶曲の結果である。織地４２の場合、ナックルの長さとポケットを横切る長さとのアスペクト比が筋状の褶曲／窪みの形成をさらに強化しさえすると考えられる。これは、ウエブが、織地４２のポケット内部ではより可動である一方で、長い縦ナックル上では半制約されているためである。各ポケットに沿った複数の場所でウエブが撓まされ又は褶曲されることができるという結果は、製品で見られるＣＤ筋状の窪みをもたらす。

織地４２から製作された吸収性シートに形成された筋状の窪みは図２２(a)〜２２(e)に見ることができる。これらの図は、織地４２を使用して製作された製品の、真空成型を使用しない場合で異なる織地クレーピングレベルにおける空気側のイメージである。ＭＤは、これらの図の全てで垂直方向にある。顕著なことには、上述した製品のように鋭く規定されたドーム状領域を有する代わりに、図２２(a)〜２２(e)の製品は、ＭＤに実質的に延在している突出した領域の平行で且つ連続に近いラインを有することによって特徴付けられ、延在された突出領域の各々は、吸収性シートの実質的なＣＤにおける突出した領域を横切るように延在している複数の筋状の窪みを含む。これらの突出した拒絶は、織地４２のＭＤに延在しているポケットのラインに対応する。突出した領域の間には接続領域があり、これらもまた実質的にＭＤに延在している。接続領域は織地４２の長い縦撚糸ナックルに対応する。

図２２(a)の製品は、織地クレープ25％で製作された。この製品では、筋状の窪みは非常に独特である。筋状の窪みのこのパターンは、クレーピングプロセスの間に、面内圧縮、引っ張り、曲げ、及び撓みを含む広範囲の力が作用した織地４２における繊維のネットワークの結果であると考えられる。これらの力の全てが、上記で論じられたように、繊維の移動性及び繊維の成型可能性に寄与する。さらに、ＭＤに延在している突出した領域の連続に近い性質の結果として、拡張された繊維の移動性及び繊維の成型可能性が、ＭＤに沿って連続に近い方法で生じることができる。

図２２(b)から２２(e)は、図２２(a)に示された製品と比較して少ない織地クレーピングを有する製品の構成を示す。図２２(b)では、描かれた製品を形成するために使用された織地クレープレベルは15％であり、図２２(c)では織地クレープレベルは10％であり、図２２(d)では織地クレープレベルは８％であり、図２２(e)では織地クレープレベルは３％であった。期待されるように、筋状の褶曲／窪みの度合いが織地クレープレベルの減少と共に減少することを見ることができる。しかし、筋状の窪みの頻度が織地クレープレベルを通してほぼ同じに留まることに留意されたい。これは、使用されている織地クレープレベルに関わらず、織地４２のナックル及びポケットに対して同じ位置で、ウエブが撓み／褶曲されていることを示す。これより、筋状の褶曲／窪みの形成から生じる有益な特性は、より低いクレープレベルにおいてさえ、見出されることができる。

要するに、図２２(a)〜２２(e)は、織地４２の高いポケットアスペクト比が、繊維の移動性及び繊維の成型可能性が広い織地クレーピングエリアに渡って促進させるように、ウエブに対して脱コンパクト化エネルギーを一様に作用させる能力を有することを示している。そして、この繊維の移動性及び繊維の成型可能性は、織地４２を使って製作された吸収性シートで見出されるカリパス及びＳＡＴ容量のような顕著な特性において、非常に重要なファクターである。

図２３(a)〜２４(b)は、織地４２を使って製作された製品（図２３(a)及び図２４(a)）ならびに織地４５を使って製作された比較対象の製品（図２３(b)及び図２４(b)）の走査型電子顕微鏡イメージである。これらの場合、製品は３０％の織地クレープ及び最大の真空成型で製作された。図２３(a)及び２３(b)のイメージの中心領域は、それぞれの織地のポケットに製作されたエリアを示しており、中心領域を取り囲むエリアはそれぞれの織地のナックル上に形成された領域に対応する。図２４(a)及び２４(b)に示される断面は実質的にＭＤに沿って延在しており、織地４２の製品の延在した突出領域が図２４(a)に見られて、複数のドーム（複数のポケットに形成されたような）が図２４(b)に示された織地４５の製品に見られる。織地４２を使って製作された製品における繊維が、織地４５を使って製作された製品におけるセルロース繊維よりも、はるかに密集しないで詰め込まれていることを、非常に明瞭に見ることができる。すなわち、織地４５の製品の中央ドーム領域は非常に密であり、織地４２の製品のポケット領域を取り囲む接続領域に比べて、より密ではないにしても、同じ程度に密である。さらに、図２４(a)及び２４(b)は、織地４５の製品においてよりも織地４２の製品において、はるかにルーズである、すなわちより密ではなく、特有の繊維が図２４(a)の織地４２の製品構造から広がっていることを示している。それにより、図２３(a)〜２４(b)はさらに、織地４２がより大きな量の繊維の移動性及び繊維の成型可能性のクレーピングプロセスを提供し、これが、その織地を使って製作された吸収性シート製品において密度が顕著に低減された領域をもたらす結果となることを確認する。密度が低減された領域は、製品におけるより大きな吸収性を提供する。さらに、密度が低減された領域ではシートがより「ふわっと」するので、密度が低減された領域はより大きなカリパスを提供する。さらに加えて、ふわっとして、より密ではない領域は、製品が触られたときに、より柔軟に感じさせる結果となる。

さらなる試作が織地４２を使用して実行され、我々の発明の実施形態に従った変換されたタオル製品の特性を評価した。これらの試作に対して、表４及び５に関連して説明された試作においてと同じ条件が使用された。ベースシートはそれから、二層の紙タオルに変換された。表１０は、これらの試作に対する変換仕様を示す。これらの試作で製作された製品の特性は、表１１〜１３に示される。

試作２２では一層製品のみを形成したが、その点以外は他の試作と同様に変換されたことに留意されたい。

表１１〜１３に示される結果は、我々の発明に従った長い縦撚糸ナックル織地を使用して達成されることができる優秀な製品を例証している。例えば、織地４２を使用して製作された最終製品は、織地４５を使用して製作された比較製品よりも高いカリパス及び高いＳＡＴ容量を有していた。さらに、表１１〜１３の結果は、プレミアムな又は非プレミアムな完成紙料が使用されるかどうかに関わらず、非常に両立的な製品が織地４２を使用して製作されることができることを例証している。

ここで記述された試作で製作された製品の特性に基づいて、ここで記述された長い縦撚糸ナックル構造織地が、顕著な特性の組み合わせを有する製品を提供する方法で使用されることができることは明らかである。例えば、ここで記述された長い縦撚糸ナックル構造織地は、一般的に上記で記述された且つ特に先述した’563特許に示された非ＴＡＤプロセス（製紙完成紙料がクレーピングの前にコンパクトに脱水される）と共に使用されて、少なくとも約9.5g/g及び少なくとも約500g/m²のＳＡＴ容量を有する吸収性シートを形成することができる。さらに、この吸収性シートは、約25％よりも小さいクレーピング比を使用する方法で形成されることができる。さらに加えて、この方法及び長い縦撚糸ナックル構造織地は、少なくとも約10.0g/g及び少なくとも約500g/m²のＳＡＴ容量を有し、約30lbs/reamより少ない坪量を有し、且つ220mils/8シートのカリパスを有する吸収性シートを製造するために使用されることができる。我々は、このタイプの方法は、そのような吸収性シートを以前に決して生成していなかったと考える。

本発明がある特定の例示的な実施形態にて記述されてきたが、多くの付加的な改変及び変化が、本開示を参照した当業者には明らかであろう。それゆえ、本発明が具体的に記述された以外の方法で実行され得ることが理解されるべきである。これより、本発明の例示的な実施形態は、全ての局面において、描写的であるが制約的ではないと解釈されるべきであり、本発明の範囲は、先述の記載によってではなく、本明細書によって支持可能な任意の特許請求の範囲及びその等価物によって決定されるべきである。

本発明は、ハンドタオル又はトイレットペーパのような所望の紙製品を製造するために使用されることができる。これより本発明は、紙製品産業に適用可能である。

Claims (23)

1. 第１の側及び第２の側を有する吸収性セルロースシートであって、
   前記シートの前記第１の側から突出した複数のドーム状領域であって、前記ドーム状領域の各々が、前記吸収性シートの実質的にクロスマシン方向（ＣＤ）においてそれぞれのドーム状領域を横切って延在する複数の筋状の窪みを含み、前記ドーム状領域が前記吸収性シートのマシン方向（ＭＤ）に実質的に沿って延在している、複数のドーム状領域と、
   前記吸収性シートの前記ドーム状領域を相互接続するネットワークを形成する接続領域と、
   を備える、吸収性セルロースシート。
2. 前記ドーム状領域の各々が６つの筋状の窪みを含む、請求項１に記載の吸収性シート。
3. 前記ドーム状領域の少なくともいくつかが８つの筋状の窪みを含む、請求項１に記載の吸収性シート。
4. 前記ドーム状領域が前記吸収性シートの前記ＭＤにおいて2.5mm〜3.0mmの距離だけ延在している、請求項１に記載の吸収性シート。
5. 前記ドーム状領域の各々が、千鳥配置されたドーム状領域のラインが実質的に前記吸収性シートの前記ＭＤにて延在するように、２つの他のドーム状領域に隣接して配置されている、請求項１に記載の吸収性シート。
6. 前記筋状の窪みが前記吸収性シートの前記ＭＤにて0.5mmだけ離れて間隔を空けられている、請求項１に記載の吸収性シート。
7. 前記ドーム状領域が実質的に四角形の形状を有する、請求項１に記載の吸収性シート。
8. 第１の側及び第２の側を有する吸収性セルロースシートであって、
   前記シートの前記第１の側から突出した複数のドーム状領域であって、前記ドーム状領域の各々が、前記吸収性シートの実質的にクロスマシン方向（ＣＤ）においてそれぞれのドーム状領域を横切って延在する複数の筋状の窪みを含み、各ドーム状領域が、千鳥配置されたドーム状領域のラインが実質的に前記吸収性シートのマシン方向（ＭＤ）にて延在するように、他のドーム状領域に隣接して配置されている、複数のドーム状領域と、
   前記吸収性シートの前記ドーム状領域を相互接続するネットワークを形成する接続領域であって、各接続領域が、接続領域の実質的に連続したラインが前記吸収性シートの前記ＭＤに沿って階段状に延在するように、２つの他の接続領域と実質的に連続している、接続領域と、
   を備える、吸収性セルロースシート。
9. 前記ドーム状領域の各々が、前記吸収性シートのクロスマシン方向（ＣＤ）において前記ドーム状領域を横切って延在する複数の筋状の窪みを含む、請求項８に記載の吸収性シート。
10. 前記ドーム状領域の少なくともいくつかが８つの筋状の窪みを含む、請求項９に記載の吸収性シート。
11. 前記ドーム状領域の各々が前記吸収性シートの前記ＭＤにおいて2.5mm〜3.0mmの距離だけ延在している、請求項８に記載の吸収性シート。
12. 前記ドーム状領域が実質的に四角形形状を有する、請求項８に記載の吸収性シート。
13. 第１の側及び第２の側を有する吸収性セルロースシートであって、
    前記シートの前記第１の側から突出した複数のドーム状領域であって、前記ドーム状領域の各々が、(i)前記吸収性シートのマシン方向（ＭＤ）において少なくとも2.5mmの距離だけ、延在し、且つ(ii)前記吸収性シートの実質的にクロスマシン方向（ＣＤ）にてそれぞれのドーム状領域を横切って延在する複数の筋状の窪みを含み、前記筋状の窪みが前記ドーム状領域の隣接する部分の下方に少なくとも45μｍの深さだけ延在している、複数のドーム状領域と、
    前記吸収性シートの前記ドーム状領域を相互接続するネットワークを形成する接続領域と、
    を備える、吸収性セルロースシート。
14. 前記ドーム状領域の各々が複数の筋状の窪みを含む、請求項１３に記載の吸収性シート。
15. 前記筋状の窪みが前記ドーム状領域の隣接する部分の下方に90μｍの深さだけ延在している、請求項１３に記載の吸収性シート。
16. 前記ドーム状領域が前記吸収性シートのＣＤにて1.0mmの距離だけ延在している、請求項１３に記載の吸収性シート。
17. 前記ドーム状領域の各々が前記吸収性シートの前記ＭＤにおいて少なくとも2.5mm〜5.5mmだけ延在している、請求項１３に記載の吸収性シート。
18. 前記筋状の窪みが前記ドーム状領域の隣接する部分の下方に45μｍ〜160μｍの深さだけ延在している、請求項１３に記載の吸収性シート。
19. 各ドーム状領域が、千鳥配置されたドーム状領域のラインが実質的に前記吸収性シートのＭＤに沿って延在するように、他のドーム状領域に隣接して配置され、
    各接続領域が、接続領域の実質的に連続したラインが前記吸収性シートの前記ＭＤに沿って階段状に延在するように、２つの他の接続領域と実質的に連続している、請求項１３に記載の吸収性セルロースシート。
20. 前記吸収性シートの前記ＭＤにて延在している接続領域が前記吸収性シートのＣＤにおいて0.5mmの距離だけ延在している、請求項１９に記載の吸収性シート。
21. 第１の側及び第２の側を有する吸収性セルロースシートであって、
    前記シートの前記第１の側から延在している突出領域であって、前記突出領域が前記吸収性シートの実質的にマシン方向（ＭＤ）に延在しており、前記突出領域の各々が前記吸収性シートの実質的にクロスマシン方向（ＣＤ）にて前記突出領域を横切って延在する複数の筋状の窪みを含み、前記突出領域がお互いに実質的に平行である、突出領域と、
    実質的に前記ＭＤにて延在している、前記突出領域の間の接続領域と、
    を備える、吸収性セルロースシート。
22. 前記シートが12.247kg/500シートより少ない坪量及び4.572mm/8シートより少ないカリパスを有する、請求項２１に記載の吸収性シート。
23. 前記シートが15.876kg/500シートより少ない坪量及び5.715mm/8シートより少ないカリパスを有する、請求項２１に記載の吸収性シート。

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