JP3361807B2 - 半連続パタンを有する製紙ベルトおよびこの製紙ベルト上で製造された紙 - Google Patents

半連続パタンを有する製紙ベルトおよびこの製紙ベルト上で製造された紙

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Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は紙などのセルローズ繊維構造を製造するため
に使用されるベルトに関するものである。さらに詳しく
は本発明はセルローズ繊維構造を製造するための通気乾
燥工程に使用されるベルトに関するものであり、特に特
定のパタンを有し紙に対して同一パタン特性を与えるベ
ルトに関するものである。
発明の背景 紙などのセルローズ繊維構造は業界公知である。例え
ばセルローズ繊維構造は日常生活に使用される製品であ
って、顔ティシュ、トイレットティシュおよび紙タオル
の中に含まれる。
セルローズ繊維構造の技術の１つの進歩は複数区域か
ら成るセルローズ繊維構造である。セルローズ繊維構造
の１つの区域が他の区域と坪量、密度またはその両方に
おいて異なる場合にこのセルローズ繊維構造は複数区域
を有すると見なされる。
セルローズ繊維構造中の複数区域は、材料の節約、
二、三の望ましい特性の増進、および望ましくない特性
の低減など、いくつかの利点を与える事ができる。しか
しこのような複数区域セルローズ繊維構造の製造に使用
される装置がこれらの特性に大きな影響を与える。
さらに詳しくは、二次ベルトまたは同様の他の装置が
セルローズ繊維構造に与えられる特性に影響する。この
場合、「二次装置」または「二次ベルト」とは、エンブ
リオンニック・ウエブ接触面を有し、製紙機のウエット
エンドにおける最初の形成後にセルローズ繊維のエンブ
リオンニック・ウエブを搬送しまたはその他の処理する
ために使用される装置またはベルトを言う。二次ベルト
は非制限的に、セルローズ繊維構造のエンブリオンニッ
ク・ウエブを形成するために使用されるベルト、通気乾
燥ベルト、エンブリオンニック・ウエブを製紙機の他の
部品に転送するために使用されるベルト、または初期形
成以外の目的のために製紙機のウエットエンドに使用さ
れる裏あてワイヤ（ツインワイヤ・フォーマ）を含む事
ができる。本発明による装置またはベルトは、繊維−繊
維結合が生じた後に乾燥繊維を変形させるためのエンボ
ス処理ロールを含んでいない。もちろん本発明によるセ
ルローズ繊維構造は後でエンボス処理する事ができ、ま
たはエンボス処理しないままにする事ができる。
二次ベルトがセルローズ繊維構造に対して特殊の特性
を与える一例として、同一譲り受け米国特許第4,514,34
5号（ジョンソン特許）の第４図による二次ベルト上に
形成された湿式成形−通気乾燥セルローズ繊維構造は、
同一譲り受け米国特許第4,528,239号（トロカン特許）
による二次ベルトの上に形成されたセルローズ繊維構造
よりも縁のカーリングが少ない。逆に前記のトロカン特
許による二次ベルト上で形成されたセルローズ繊維構造
は、前記のジョンソン特許の第４図による二次ベルト上
で作られたセルローズ繊維構造よりも大きな破裂強度を
有する。
このような吸収性および破裂強さなどの特性に関する
性能の差異は、それぞれのセルローズ繊維構造を製造す
るための湿式成形−通気乾燥工程において使用される乾
燥用ベルトのパタンによるものである。前記のジョンソ
ン特許の第４図による二次ベルト上で形成されたセルロ
ーズ繊維構造は不連続高密度区域と本質的に連続的な低
密度区域とを有する。逆に前記のトロカン特許による二
次ベルト上で作られたセルローズ繊維構造は連続的高密
度区域と不連続低密度区域とを有する。このような区域
パタンの差異はそれぞれのセルローズ繊維構造の他の特
性にも影響する。
例えば、前記のトロカン特許によるベルト上で形成さ
れたセルローズ繊維構造は、前記のジョンソン特許によ
って作られたベルト上で形成されたセルローズ繊維構造
よりも低いクロスマシン方向弾性率と、より高いクロス
マシン方向伸展性とを有する。しかし一般に前記のジョ
ンソン特許によるベルト上で作られたセルローズ繊維構
造においてはこのような特性はシート収縮と縁カーリン
グが少ない事によって相殺される。
一部のセルローズ繊維構造のキャリパーは、ドクター
ブレードの衝撃角度によって生じるクレープパタンと密
接に関連している。ドクターブレードは、加熱されたヤ
ンキー乾燥ドラムの表面からセルローズ繊維構造を除去
し、このセルローズ繊維構造をマシン方向において予め
短縮させてクレープを生じるために使用される。しか
し、一定の材料特性（例えばマシン方向伸展性）はドク
ターブレードによって影響されるので、この特性を保持
する事は困難である。ドクターブレードが摩耗する事に
よりこのような困難が生じる。摩耗が生じた時にドクタ
ーブレードのテーパとその剛性が三乗の割合で変化する
のでこのような摩耗は時間と共に一定では有り得ない。
さらにまた特定のドクターブレードを使用した１つの製
紙機上で生じる摩耗と変化は、同形のドクターブレード
を使用した他の製紙機における摩耗および変化と全く相
違する事が多い。
ドクターブレードが摩耗しこのドクターブレードとヤ
ンキー乾燥ドラムとの間の衝撃角度が小さくなるに従っ
て、セルローズ繊維構造は一般に柔らかになるが引張り
強さを失う。また衝撃角度が摩耗の故に小さくなるに従
って、セルローズ繊維構造のキャリパーが大きくなる。
逆にドクターブレードのベベル角度が増大するような場
合にドクターブレードと乾燥ドラム表面との間の衝撃角
度が大きくなるに従って、一般にドクターブレードはよ
り急速に摩耗する。
しかし、すべての二次ベルトがドクターブレードの衝
撃角度の変化に一様に対応するセルローズ繊維構造を形
成する訳ではないので、事態は前述よりもさらに複雑と
なる。例えば、同一譲り受け米国特許第3,301,746号
（サンフォード特許）に従って製造されたベルトの上で
通気乾燥されたセルローズ繊維構造は、ドクターブレー
ドの衝撃角度が減少するに従ってキャリパーが増大す
る。しかし前記のサンフォード特許による二次ベルト上
で形成されたセルローズ繊維構造のキャリパーは前記の
トロカン特許による二次ベルトの上で形成された同様の
セルローズ繊維構造のキャリパーほどに大ではない。し
かまた前記のトロカン特許の欠点は、形成されたセルロ
ーズ繊維構造がドクターブレードの衝撃角度に関連しな
い事にある。従って当業者は、より大きなキャリパーの
発生と、ドクターブレードの調整によるキャリパー（お
よびその他）の特性の制御とのいずれかを選択しなけれ
ばならない。
さらにドクターブレードの摩耗と対応の衝撃角度の変
化はそれぞれのセルローズ繊維構造において相異なる効
果を生じ、これらの効果は二次ベルト中の突起のパタン
に依存している。不連続突起パタンを有するベルトで形
成されたセルローズ繊維構造は、ドクターブレードの衝
撃角度が補正されない限り、ドクターブレードが摩耗す
るに従ってキャリパーの増大を生じる。逆に連続突起パ
タンを有する二次ベルト上で形成されたセルローズ繊維
構造はこのような摩耗に対してそれほど敏感でない。
ドクターブレードの衝撃角度を調整する事によって一
定の材料特性を得るために当業者において相当の努力が
払われた事は驚くべき事ではない。例えば同一譲り受け
米国特許第4,919,756号に記載の一例においては、セル
ローズ繊維構造の特性に対するドクターブレードの摩耗
の効果を最小限にするためにドクターブレードが連続的
に調整される。
しかしドクターブレードの調整には、ドクターブレー
ドの衝撃角度の変動に簡単に耐える事のできる製紙機よ
りも多数の機器と、対応の保守作業、および多くの設定
時間を必要とする。もちろん、ユーザの所望の特性を有
する紙を製造する事が望ましいのであるが、当業界は明
らかに製造工程の柔軟性を必要とし、特に複雑な機構を
使用してドクターブレードの衝撃角度を調整する必要な
しで柔軟性を増大する方法を望んでいる。
さらに重要な事は、当業者は比較的高いキャリパーを
生じ、しかもドクターブレードの衝撃角度の変動に応答
して、形成されたセルローズ繊維構造のキャリパーの対
応の変化を生じる事のできる二次ベルトを必要としてい
る。
前述のように、キャリパーを増大する１つの方法はド
クターブレードを調整するにある。複数区域を有するセ
ルローズ繊維構造のキャリパーを増大する他の方法はそ
の坪量を増大するにある。しかしこの方法は坪量の増大
が望ましくない他の区域での坪量も増大させ、従って繊
維の使用量を増大させまたユーザに対してコストを増大
させる。
本発明によれば、突起のＺ方向延長とセルローズ繊維
構造のキャリパーとの相関関係を断ち切る方法が発見さ
れた。さらに本発明による二次ベルト上での形成によっ
てセルローズ繊維構造の他の特性が改良される。
例えば、繊維使用量を最小限にしてユーザコストを切
り下げようとするセルローズ繊維構造についてしばしば
見られる他の問題点はピンホールである。セルローズ繊
維構造の各区域を二次ベルトの片寄らせ導溝の中に片寄
らせ空気を吹き通す際にピンホールが生じ、開口が開か
れてこの開口中を光が通過する。ピンホールと光の通過
は耐久性の低い外観の悪いセルローズ繊維構造をユーザ
に提供し、ユーザにとっては望ましくない。
前記のトロカン特許によるベルト上で形成されるセル
ローズ繊維構造中のピンホールの１つの原因は、Ｚ方向
に大きすぎる突起によるキャリパーの発生にある。この
ような形でキャリパーを発生する場合、セルローズ繊維
構造のＺ方向片寄がピンホールの生じる程度に達する。
従って前記のトロカンベルトを使用する場合、キャリパ
ー発生とピンホールの減少のいずれかを選択しなければ
ならない。
先行技術の前記トロカン特許によるベルト上で形成さ
れたセルローズ繊維構造の他の問題点は、セルローズ繊
維構造のクロスマシン方向の収縮と縁部分のカーリング
である。このような収縮とカーリングは、巻き取りと変
換処理に際して生じるマシン方向引張運動中の構造運動
が原因である。収縮作用は、より幅広いセルローズ繊維
構造を製造する事を必要とする。縁部分のカーリングは
折り返しを生じて、製造中のウエブの破断に導く。いず
れも製造コストを増大させる。
不幸にして、収縮度はセルローズ繊維構造の破断まで
のクロスマシン方向伸展量と密接に関連している。比較
的大きなクロスマシン方向伸展度はセルローズ繊維構造
の使用中にその裂開または寸断を生じる事なく弾性変形
させる事ができるので望ましいが、このような望ましい
クロスマシン方向伸展度のペナルティーとしてクロスマ
シン方向の収縮とカーリングが増大する。
従って本発明の目的は、製造中のセルローズ繊維構造
のピンホールの発生、収縮およびカーリングを低減させ
る二次装置または二次ベルトを提供するにある。本発明
の目的は、製造されるセルローズ繊維構造のキャリパー
の対応の減少を必要とせずにピンホールの発生を低下さ
せる二次装置または二次ベルトを提供するにある。さら
に本発明の目的は、ドクターブレードの衝撃角度による
セルローズ繊維構造のキャリパーに対する制御を増進す
るにある。
発明の簡単な説明 本発明はセルローズ繊維構造の製造装置に関するもの
である。この装置は、補強構造と前記補強構造上に半連
続パタンで接合された突起骨組とを有する無限ベルトを
含む。これらの突起の間に、空気を通過させる片寄らせ
導溝が配置される。突起は全体として平行に配置され、
または片寄らせ導溝中に個別のセルを成すように配置さ
れる。他の実施態様において、本発明はこの二次装置ま
たは二次ベルト上で形成された紙を含む。
図面の簡単な説明 以下、本発明を図面に示す実施例について詳細に説明
するが本発明はこれに限定されるものではない。これら
の図において同一部品は同一数字で示される。付図にお
いて、 第１図は平行な片寄らせ導溝を介在させた複数の平行
突起を有する本発明による二次ベルトの平面図であっ
て、これらの突起と片寄らせ導溝はマシン方向およびク
ロスマシン方向に対して対角線方向に配向される図であ
る。
第２図は第１図の２−２線に沿った断面図である。
また第３図は隣接突起から等距離に配置されない突起
を含み片寄らせ導溝の中に個別のセルを形成した本発明
による二次ベルトの他の実施態様の平面図である。
発明の詳細な説明 本発明はセルローズ繊維構造を製造する装置に関する
ものである。本発明による装置は種々の形状に、例えば
ハンドシートを製造するための定置プレート、連続処理
のための回転ドラム、および好ましくは第１図に図示の
ような通常の製紙機用の無限ベルト10として形成する事
ができる。本発明のこれらの実施態様およびその他の実
施態様はいずれも適当であるが、他の実施態様も当業者
によって容易に実施できるという了解のもとに、下記に
おいては無限ベルト10の好ましい実施態様について説明
する。
本発明による装置の好ましい無限ベルト10の実施態様
は２つの主要要素、すなわち突起20のパタン骨組と補強
構造30とを含む。ベルト10の補強構造30は２つの対向主
面を有する。すなわち、一方の主面は突起20の延在する
紙接触側面32である。製紙ベルト10の補強構造30の他方
の主面は裏側面34であって、代表的製紙作業に使用され
る機械と接触する。この代表的製紙作業に使用れる機械
は真空ピックアップシュー、ローラなどを含み、業界公
知であるので、さらに詳細に説明しない。
一般に、本発明によるベルトについて、ベルトの「マ
シン方向」とは製造中のセルローズ繊維構造の主走行方
向に対して平行なベルト面中の方向を言う。第１図と第
３図においてマシン方向は矢印MDによって示される。ク
ロスマシン方向はマシン方向に対して大体に直交し、同
じくベルト10の面の中にある。Ｚ方向はマシン方向とク
ロスマシン方向の両方に対して直交し、製紙工程中、任
意位置においてベルト10の面に対して大体に垂直であ
る。マシン方向、クロスマシン方向およびＺ方向はデカ
ルト座標系を形成する。
本発明によるベルト10は本質的に巨視的には単面であ
る。この場合、ある要素が比較的小さい第３サイズに対
して２つの非常に大きいサイズを有するならば、このよ
うな要素は「巨視的に単面」と言われる。絶対平面から
の偏差が製紙ベルト10上でセルローズ繊維構造を製造す
る性能に悪影響を与えない限り、許容可能であれば本質
的に巨視的に単面である。
本発明の回転ドラム型実施態様（図示されず）におい
て、補強構造30は複数の孔を貫設された全体として円筒
形のシェルから成る事ができる。製紙ベルト10の１つの
実施態様において、補強構造30は好ましくは相互間に間
隙を成すように長方形パタンに織成された一連のフィラ
メントを有する。本発明によればこれらの間隙が乾燥空
気などの流体を製紙ベルト10中を貫流させる。これらの
間隙は本発明による製紙ベルト10の開口グループの１つ
を成し、この開口は好ましくは突起20によって形成され
る開口より小とする事が好ましい。
所望ならば、安定性と荷重支持能力とを増大するた
め、補強構造30は垂直に堆積されたマシン方向フィラメ
ントから成る。補強構造30のマシン方向フィラメントを
垂直に堆積させる事により、本発明の製紙ベルト10の耐
久性と性能全体が増進される。
補強構造30は乾燥空気などの流体の貫流に対して大き
な障害を成してはならないので、十分に透過性でなけれ
ばならない。補強構造30の透過性は水柱1.3センチメー
トル（0.5インチ）の差圧における空気流量によって測
定される。突起20を取付けられていない好ましい補強構
造30はこの差圧において、製紙ベルト10の平方メートル
あたり約240乃至490標準立方メートル（800乃至1,600標
準立方フィート／平方フート）の透過性を有しなければ
ならない。もちろん、突起20が補強構造30に対して取付
けられた時、製紙ベルト10の透過性が低減される事は明
かである。突起20の骨組を有する製紙ベルト10は好まし
くは平方メートルあたり約90乃至180標準立方メートル
（300乃至600標準立方フィート／平方フート）の透過性
を有する。
他の好ましい実施態様において、本発明による製紙ベ
ルト10の補強構造30はテキスチャーバックシート34を有
する事ができる。テキスチャーバックシート34は、その
上での製紙繊維の蓄積を防止して、製紙工程中に真空が
加えられる際に製紙ベルト10前後の差圧を低下させ、最
大差圧の生じるまでの差圧立ち上がり時間を増大するよ
うに凹凸の表面形状を有する。
本発明において使用される特に好ましい補強構造30
は、米国特許第5,098,522号の開示に従って製造する事
ができる。本発明による製紙ベルト10について使用に適
した特に好ましい補強構造30の製造法およびこのような
製紙ベルト10を使用したセルローズ繊維構造の製造法を
説明するために、この特許を引例として加える。
本発明による製紙ベルト10の他の主たる要素は突起20
である。突起20はその間に片寄らせ導溝40を画成する。
この片寄らせ導溝40は、乾燥空気が製紙ベルト10上にお
いてセルローズ繊維構造を通過する際や真空が製紙ベル
ト10を通して加えられる際に、流体差圧を加えること、
または蒸発メカニズム、あるいはその両方によって、セ
ルローズ繊維構造から水分を除去する。片寄らせ導溝40
は、セルローズ繊維構造をＺ方向に片寄らせ、セルロー
ズ繊維構造の厚さやセルローズ繊維構造の上にきれいな
パタンを作る。
突起20は半連続パタンに配置されている。ここで、半
連続パタンとは、複数の連続突起20が一面上を機械のマ
シン方向およびクロスマシン方向に対して横切る方向に
延び、複数の突起20がマシン方向およびクロスマシン方
向に互いに離れているパタンを言う。
半連続パタンを成す突起20は、第１図に図示のように
ほぼ平行に配置されたり、第３図に図示のように波形パ
タンを成している。波形パタンは、第３図に図示のよう
に相互に位相をずらして配置される事ができる。この半
連続パタンを成す突起20は製紙ベルト10の面において任
意方向に配置される。
従って、半連続パタンを成す突起20は、製紙ベルト10
のクロスマシン方向全体に延在し、またはマシン方向に
無限に製紙ベルト10を包囲する事ができ、またはマシン
方向およびクロスマシン方向に対して対角線的に走る事
ができる。もちろん、前記突起20の配列方向（マシン方
向、クロスマシン方向または対角線方向）は突起20の主
配列方向を言う。各配列方向において、突起20は別の方
向に配列されたセグメントを有する事ができるが、全体
として突起20の特定の配列方向を生じる。
半連続パタンを有する骨組の中に配置された突起20
は、突起が実質的に製紙ベルト10の主方向に延在しない
不連続突起から成るパタンと区別されなければならな
い。このような不連続突起の例は、米国特許第4,514,34
5号の第４図に記載されている。
同様に、半連続パタンを成す突起20は、本質的に連続
パタンを成す突起20とは区別されなければならない。連
続パタンを成す突起は、必ずしも直線ではないが、製紙
ベルト10のマシン方向とクロスマシン方向の両方に延在
する。骨組は少なくとも１つの破断されない網状パタン
を成すので、この網状パタンは、本質的に連続的なパタ
ンという事ができる。本質的に連続的なパタンを成す突
起20の例は前記の米国特許第4,514,345号の第２図乃至
第３図、または米国特許第4,528,239号に開示されてい
る。
第２図に図示のように、本発明による半連続的突起20
の骨組は補強構造30に固着され、この補強構造の紙接触
側面32からＺ方向に外側に延在する。これらの突起20は
まっすぐな側壁または先細側壁を有する事ができ、また
製紙工程に際して生じる温度、圧力および変形作用に抵
抗するに適した任意材料で作る事ができる。特に好まし
い突起20は感光性樹脂から成る。
この感光性樹脂、または半連続突起20のパタンを形成
するために使用される他の材料は補強構造30に対して任
意の方法で接合させる事ができる。特に好ましい接合法
は液状感光性樹脂を補強構造30の回りに付着させ、突起
20の半連続パタンを形成する樹脂部分を硬化させ、未硬
化状態にある樹脂の残分を洗い落とすにある。本発明に
よる製紙ベルト10の適当な製造方法は前記の米国特許第
4,514、345号、同一譲受米国特許第4,528,239号および
前記米国特許第5,098,522号に記載され、ここに突起20
を形成しこれらの突起を補強構造30に接合する特に好ま
しい方法の説明のため、これらの特許を引例として加え
る。
これらの引例特許を読めば明らかなように、突起20の
パタンは、活性化波長の光を通過させられるマスクの透
明度によって決定される。活性化光はマスクの透明部分
に対向する感光性樹脂部分を硬化させる。逆に、マスク
の不透明部分に対向する感光性樹脂部分が洗い落とされ
て補強構造30の紙接触面32をこれらの区域において露出
させる。
従って、本発明による製紙ベルト10の特に好ましい実
施態様を形成するには、マスクは前記のような半連続パ
タンの透明区域を有するように形成されなければならな
い。このようなマスクは製紙ベルト10の上に同様の突起
パタン20を形成するであろう。
前記の各実施態様において、半連続パタンを形成する
突起20は、セルローズ繊維構造の所望の特性を生じるよ
うな特性を有しなければならない。すなわち、これらの
突起20のゼオメトリ−はその二次ベルト10の上で作られ
たセルローズ繊維構造の特性に対して大きく影響する。
例えば突起20がセルローズ繊維構造の中にヒンジ線を生
じて、これらのヒンジ線が繊維構造に対して柔らかさま
たは破裂強度を与える事ができる。
さらに突起20の半連続パタンは、このベルト10の上に
形成されたセルローズ繊維構造の中に高密度区域と低密
度区域とから成る同様の半連続パタンを生じる。得られ
たセルローズ繊維構造中のこのようなパタンは下記の２
つの理由から生じる。第１の理由は、半連続片寄らせ導
溝40と一致するセルローズ繊維構造区域がこの導溝の中
を通る空気硫によって、またはこの導溝に対して加えら
れる真空作用によって低密度化される事にある。第２の
理由は、このセルローズ繊維構造をヤンキー乾燥ドラム
などの剛性裏当て面によって支持する事によって突起20
に一致するセルローズ繊維構造区域が高密度化される事
にある。
突起20のゼオメトリ−は単一方向にあると見なされ、
または２方向にあると見なされ、また本発明による二次
ベルト10の中にありまたはこの面に対して直交すると見
なす事ができる。
さらに詳しくは、ベルト10の面に対して直交する単一
方向の突起20のＺ方向延長が、補強構造30の紙接触面上
方の突起20の高さを決定する。これらの突起20の高さが
高すぎると、セルローズ繊維構造を通してピンホールお
よび透明部分を生じまたは光を透過させる。逆に突起20
のＺ方向高さが低すぎると、得られたセルローズ繊維構
造のキャリパーが少なくなる。前記のようなピンホール
も低キャリパーも、消費者にとって低品質のセルローズ
繊維構造を提供するので望ましくない。
前記の実施態様において、突起20は好ましくは0.05乃
至0.64ミリメートル（0.002乃至0.025インチ）、好まし
くは0.13乃至0.38ミリメートル（0.005乃至0.015イン
チ）、さらに好ましくは0.20乃至0.26ミリメートル（0.
008乃至0.010インチ）の高さを有する。
再び第１図について単一方向分析を続ければ、隣接突
起20の内向き縁の間隔を考慮しなければならない。もし
この間隔が与えられたＺ方向延長に対して限度内におい
て広すぎれば、ピンホールが発生しやすい。またこの間
隔が広すぎれば、繊維が隣接突起20の遠位端46の間に橋
かけされないという望ましくない結果を生じ、従ってそ
れぞれの繊維が隣接突起20を橋かけした場合よりもセル
ローズ繊維構造の強度が低下する。逆に、この間隔が狭
すぎれば、セルローズ繊維が隣接突起20を橋かけし、極
端な場合にはほとんどキャリパーが生じない。従ってこ
の間隔は、十分なキャリパーを発生させまたピンホール
を最小限にするように最適化されなければならない。
前記の実施態様において、隣接突起20の内向き面はこ
れらの面に対してだいたい直交する方向において、相互
に約0.64乃至約1.40ミリメートル（0.025乃至0.055イン
チ）離間する事ができる。このような間隔の結果とし
て、セルローズ繊維構造が通常のセルローズ繊維、例え
ばノザン針葉樹クラフトまたはユーカリから成る場合に
最大キャリパーを生じる。
他の単一サイズ分析は突起20の遠位端の幅に関するも
のである。この幅は、ベルト10の面において与えられた
場所で突起20の主サイズに対して全体として垂直方向に
測定される。突起20の幅が十分でなければ、この突起20
は製紙工程に付随して生じる圧力差および温度差に耐え
る事ができない。従ってこのような製紙ベルト10は比較
的短い寿命を有し、しばしば交換されなければならな
い。突起20の幅が広すぎれば、さらに一面的な組織が生
じ、これを補償するために下記のセルサイズを増大しな
ければならない。
もちろん、突起20は代表的にはテーパを有し、突起の
近位端縁において突起の占める面積が広くなる。前記の
実施例において、代表的には突起20の近位端面積は製紙
ベルト10の表面の約25乃至75％であり、遠位端面積は製
紙ベルト10面積の約約15乃至65％である。
一般に、前記の各実施例において、0.3乃至1.3ミリメ
ートル（0.011乃至0.050インチ）の近位端幅を有する突
起20が適当である。突起の遠位端46の幅は約0.13乃至0.
64ミリメートル（0.005乃至0.025インチ）とする事がで
きる。
２次元、特にマシン方向およびクロスマシン方向にお
いて半連続突起20のパタンを検討すれば、本発明により
２つの相異なる型の突起20を使用できる事は明かであ
る。すべての突起20が全体として交差しないものとす
る。第１図に図示の第１型の突起は全体として平行な
（必ずしもまっすぐでない）突起20を使用する。これら
の突起20はその間の片寄らせ導溝40において全体として
同等の間隔を有するので、個々のセル42は形成されな
い。
逆に、第３図に図示のように、二次ベルト10の非接触
突起20は隣接突起20から等間隔で離間されず、片寄らせ
導溝40の中に個々のセル42を画成する。このようなベル
ト10の突起20は相互に平行としない事ができる。さらに
突起20は一定幅を有しない事ができる。このような構造
は、一部の区域では隣接突起20の繊維の橋かけを示す片
寄らせ導溝40を生じ、また他の区域では片寄らせ導溝40
中への繊維片寄り生じる。
この構造は、半連続パタンを示し相異なる３密度を有
するセルローズ繊維構造が形成されるという利点を示
す。この相異なる３密度は下記の理由から生じる。
（１）隣接突起20を橋かけし、セルローズ繊維構造の高
密度区域の厚さの少なくとも約半分だけ突起20の遠位端
46からＺ方向に延在する低密度繊維。（２）隣接突起20
を橋かけし、セルローズ繊維構造の低密度繊維のＺ方向
片寄りの約50％以下、Ｚ方向に片寄った中密度繊維。
（３）突起20のまた46と一致する高密度繊維。
前記のような半連続パタンの３密度繊維構造は、平行
突起20を有する二次ベルト10上に形成された同様のセル
ローズ繊維構造よりも等方性可撓性と、すぐれた柔らか
さと、より魅力ある組織とを与える。
セル42はセルローズ繊維構造中の不連続低密度区域と
定義され、少なくとも相異なる３密度を含むセルローズ
繊維構造の中において半連続高密度区域と不連続中密度
区域との間に限定され、あるいはセル42はこのようなセ
ルローズ繊維構造を形成する二次ベルト10の対応区域と
定義される。
突起20間の片寄らせ導溝40中の各セル42が大きすぎれ
ば、乾燥工程中に生じるキャリパーが、特に低坪量セル
ローズ繊維構造の場合に次のカレンダリング処理または
その他の変換処理に耐える事ができない。従って、製造
中の適当なキャリパー発生にも関わらず比較的低キャリ
パー（従って低品質）の製品が消費者に提供される事と
なる。
逆に隣接突起20間の片寄らせ導溝40中の各セル42が小
さすぎれば、隣接20間の１方向スペースに関して前述し
たように低キャリパーが生じる。さらに各セル42が小さ
すぎると、与えられたセルサイズに対して突起20の遠位
端の幅が小さくなりすぎて、ベルト10の寿命が短くな
る。
各セル42は任意所望のマトリックスの中に配置される
事ができる。各セル42はマシン方向および／またはクロ
スマシン方向のいずれかまたはその両方向に配置する事
ができる。また各セル42は、マシン方向に、およびクロ
スマシン方向において互い違いに片寄らされる事がで
き、あるいは好ましくは両方向において互い違いに片寄
らされる。前記の実施態様において、平方センチメート
ルあたり約16乃至109（平方インチあたり約100乃至70
0）、好ましくは平方センチメートルあたり約31乃至78
（平方インチあたり約200乃至500）、さらに好ましくは
平方センチメートルあたり約62（平方インチあたり約40
0）のセル42を有する突起20が適当と判断されている。
本発明の他の実施態様において、製紙機のウエットエ
ンドの形成ワイヤとして突起20の半連続パタンと片寄ら
せ導溝40の半連続パタンとを使用する事ができる。製紙
機において形成ワイヤとしてこのようなベルト10が使用
される場合、少なくとも２つの相異なる坪量の区域を有
するセルローズ繊維構造が得られる。これらの相異なる
坪量区域はマシン方向に、またはクロスマシン方向に、
またはこれに対して対角線方向に配列する事ができる。
このセルローズ繊維構造は、例えば相異なる坪量の半
連続パタンがクロスマシン方向に配列され、このセルロ
ーズ繊維構造をコア巻き取り紙製品として（例えばトイ
レットティシュまたはペーパタオルとして）使用される
場合、低坪量区域が引き裂き線を成すという利点があ
る。ユーザが家事のために製品の特定長を必要とする場
合のようにコア巻き製品の一端を引張る時にこの引き裂
き線が有効である。一般にセルローズ繊維構造は低坪量
区域にそった線において引き裂かれる。この構造は、紙
の変換処理に際してパーフォレーション操作を省略する
事ができ、またユーザはパーフォレーションの間隔によ
って制限される事なく仕事に必要なほとんど任意のサイ
ズのシートを選べるという利点がある。
実施例 前記のトロカン特許による連続パタンの二次ベルト1
0、同一譲り受け米国特許第4,239,065号の第８図による
不連続パタンを有する二次ベルト10、および本発明によ
る半連続パタンを有する二次ベルト10によってセルロー
ズ繊維構造の比較例を構成した。
前記の半連続パタン10は同一譲り受け特願第07/718,4
52号に記載のように、半連続突起20上に重ね合されたバ
ラの大型パタンを有していた。突起20は第３図のＴで示
すように0.33ミリメートル（0.013インチ）の厚さを有
していた。これらの突起20は、サイズＡによって示され
るように、1.22ミリメートル（0.048インチ）の大サイ
ズと、Ｎで示されるように0.69ミリメートル（0.027イ
ンチ）の小サイズとを有する全体として長方形のセル42
を画成した。各突起20は隣接突起20からＣで示されよう
に0.23ミリメートル（0.009インチ）の最短距離で相互
に分離されていた。
連続パタンベルトおよび半連続パタンベルト10はそれ
ぞれ平方センチメートルあたり62セル（平方インチあた
り400セル）を有していた。不連続パタンベルトは平方
センチメートルあたり23×27フィラメント（平方インチ
あたり59×44フィラメント）のメッシュカウントを有
し、平方センチメートルあたり約67セル（平方インチあ
たり433セル）を生じた。これらのセルは、前記のトロ
カン特許による連続パタン中の多角形の各片寄らせ導
溝、または前記のトロカン特許'065による不連続パタン
ベルト中の６フィラメントナックルによって形成された
単位セル、または本発明によるベルト10中の前記の片寄
らせ導溝40中の単位セル42とする。
連続パタンおよび半連続パタンの二次ベルト10はそれ
ぞれ0.23ミリメートル（0.009インチ）のＺ方向突起延
長を有していた。前記のトロカン特許'065によるベルト
10の見掛け突起高さは織成パタンによって測定された。
さらに詳しくは、見掛け突起20の高さは二次ベルトのキ
ャリパー・マイナス・シュート・フィラメント直径とし
て取られた。不連続パタンベルト10におけるセル42のカ
ウントと補強構造を成すフィラメントの適正直径とをほ
ぼ同等に保持するため、この不連続パタンベルト10につ
いて前記の0.23ミリメートル（0.009インチ）の突起高
さを保持する事ができなかった。その代わりに突起20の
見掛け高さは0.32ミリメートル（0.013インチ）であっ
た。
これらの３種のベルト上に形成されたセルローズ繊維
構造は３積層構造であった。外側の２層はそれぞれ少な
くとも40％の全完成紙料を含み、ユーカリ繊維であっ
た。中心層は完成紙料の残分を含み、ノザン針葉樹クラ
フト（NSK）繊維であった。積層工程は同一譲り受け米
国特許第3,994,771号に詳細に記載され、この実施例に
おいてこれらの積層セルローズ繊維構造を製造する方法
を説明するためにこの特許を引例とする。
これらの実施例のために製造されたセルローズ繊維構
造はクーチロールにおいて20％のコンシステンシーを有
していた。形成ワイヤから二次ベルトにエンブリオニッ
ク・ウエブを転送するために使用された真空シューは3
1.8センチメートル水銀（12.5インチ水銀）の真空を有
していた。
得られたセルローズ繊維構造をASTM規格D585−74によ
って坪量テストし、また毎分10.2センチメートル（毎分
４インチ）のクロスヘッド分離速度と、5.08センチメー
トル（２インチ）のゲージ長とを有するスウィング・ア
ルバート引張り装置によって引張強さテストを実施し
た。キャリパーは、平方センチメートルあたり14.7グラ
ム（平方インチあたり95グラム）の閉じ込め圧力のもと
に測定された。ノザン針葉樹クラフト繊維の相異なるパ
ーセントの効果を考慮すれば、サンプルごとに引張強度
はほとんど変動しなかった。
表Ｉから明らかなように、３サンプル全部の坪量は本
質的に一定であった。不連続パタンベルト10上で製造さ
れたセルローズ繊維構造は半連続および連続パタンベル
ト10上で製造されたセルローズ繊維構造よりも相当に低
いキャリパーを有していた。
連続パタンベルト上で製造されたセルローズ繊維構造
はドクターブレード衝撃角度のキャリパーに対する関連
を示さなかった。半連続ベルト10と不連続ベルト10上で
製造されたセルローズ繊維構造は、ドクターブレードの
衝撃角度が増大する際にキャリパーの単調な減少関係を
示した。このようにして、比較的高いキャリパーとキャ
リパーに対するドクターブレード衝撃角度の線形または
単調な関係とを示す唯一のベルト10は本発明によるベル
ト10であった。
表Ｉに示すキャリパーの利点は次の変換操作中に保持
された。
シートカール、収縮およびピンホーリングに対する突
起20パタンの効果を特定するための追加テストを実施し
た。これらのテストにおいて、ドクターブレードの衝撃
角度は81゜の一定角度に保持された。前記の実施例にお
いて使用されたトロカン'065特許による不連続パタンベ
ルト10の代わりに前記のジョンソンほかの特許の第４図
による不連続パタンベルト10を使用した。この実施例に
おいて使用された不連続パタンベルト10は平方センチメ
ートルあたり62セル（平方インチあたり400セル）と、
0.2ミリメートル（0.009インチ）の突起20高さとを有し
ていた。突起20は全体として長方形で丸い縁を備え、3.
375のアスペクト・レイショを有し、また交互の突起20
は前記のトロカン特許'065の第１図の印刷パタンによっ
て示されるように、角度90゜に配向されていた。
これらの３ベルト10上において製造されたセルローズ
繊維構造は、シートカール、収縮およびピンホーリング
に対する突起20パタンの効果を特定するため、ほぼ同等
の坪量を有していた。ピンホーリングは、ジョージア、
ノルクロスのカジャーニ・オートメイションによって供
給されるペーパラブ−１ 形成 ロボテスター（Paperl
ab−1 Formation RoboTester）によって測定された。
シートカールおよびシート収縮は、シート幅をそれぞ
れヤンキー直前（PY）、カレンダリングロールとリール
との間（BCR）、切断後に親ロールから（AC）測定する
事によって求められた。シートカールは式（PY−BCR）/
PYによって与えられる。シート収縮は式：（PY−AC）/P
Yによって与えられる。
表II Aは前記のベルト10から製造されインチあたり約
400グラムの全引張強さを有する３セルローズ繊維構造
を示す。表II Bは、全引張強さが500グラム／インチで
ある事以外は前記と同様のセルローズ繊維構造を示す。
これら両方の表において、柔らかさ（引張強さによって
強く影響される）は、25グラム／インチの引張強さあた
り柔らかさ0.1PSUの単位で適正引張強さまで補正されて
いる。
前記の表II Aおよび表II Bから明らかなように、本発
明によるベルト10上に形成されたセルローズ繊維構造
は、連続パタンベルト上に形成されたセルローズ繊維構
造よりもすぐれたシート収縮およびシートカールを有す
るが、不連続パタンベルト上に形成されたセルローズ繊
維構造と全体として同等のシート収縮およびシートカー
ルを有していた。また本発明によるベルト10上で形成さ
れたセルローズ繊維構造は不連続パタンベルト上で形成
されたセルローズ繊維構造より高い破裂強さ／引張強さ
レイショを有していたが、このレイショは連続パタンベ
ルト上で形成されたセルローズ繊維構造ほどに高くなか
った。さらに、本発明によるベルト10上で形成されたセ
ルローズ繊維構造は連続パタンベルト上で形成されたセ
ルローズ繊維構造よりすぐれたピンホーリング特性を示
したが、不連続パタンベルト上で形成されたセルローズ
繊維構造と比較してピンホールに関する混合結果を示し
た。
本発明の主旨の範囲内においてパタン、突起20のサイ
ズおよび間隔に関して種々の変動または組合わが可能で
あるが、これらすべての変動は下記のクレームの範囲内
にある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 トロカン，ポール デニス アメリカ合衆国オハイオ州、ハミルト ン、ウォーベル、ロード、1356 (56)参考文献 特開 昭56−31095（ＪＰ，Ａ) 米国特許4528239（ＵＳ，Ａ) 仏国特許出願公開1148810（ＦＲ，Ａ １) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) D21F 1/10,3/00,7/08

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】セルローズ繊維構造を製造する際に使用さ
    れるベルトにおいて、前記ベルトは、補強構造と、平行
    に配置された突起の半連続パタン骨組とを有し、突起の
    半連続パタン骨組は、硬化された感光性樹脂を有する事
    を特徴とするベルト。
  2. 【請求項２】セルローズ繊維構造を製造するためのベル
    トにおいて、前記ベルトは、補強構造と、この補強構造
    に接合された突起の半連続パタン骨組とを有し、前記半
    連続パタン骨組は、補強構造から外側に延在して突起の
    間にＺ方向の片寄らせ導溝を画成し、突起の半連続パタ
    ン骨組は、硬化された感光性樹脂を有する事を特徴とす
    るベルト。
  3. 【請求項３】請求項１または２のベルトによって作られ
    たセルローズ繊維構造。
  4. 【請求項４】前記セルローズ繊維構造は、相異なる密度
    の３区域を有し、前記３区域は、少なくとも１つの高密
    度区域と少なくとも１つの中密度区域とによって画成さ
    れた低密度区域を有する事を特徴とする請求項３に記載
    のセルローズ繊維構造。
  5. 【請求項５】相異なる密度の少なくとも３区域を有し、
    エンボス処理されていない低密度区域の半連続パタンに
    よって相互に分離されたエンボス処理されていない高密
    度区域の半連続パタンを有する事を特徴とするセルロー
    ズ繊維構造。
  6. 【請求項６】前記３区域は、少なくとも１つの高密度区
    域と少なくとも１つの中密度区域とによって画成された
    低密度区域を有する事を特徴とする請求項４に記載のセ
    ルローズ繊維構造。
  7. 【請求項７】請求項５または６に記載の通気乾燥された
    セルローズ繊維構造。
  8. 【請求項８】請求項５または６に記載のクレープ処理さ
    れたセルローズ繊維構造。
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