JP4406563B2 - 水流交絡によるシート材料の形成 - Google Patents

Description

本発明は、特に水流交絡（hydroentanglement）またはスパンレース加工（spunlacing）として知られる方法を使用して繊維からシート材料を形成することに関する。

先願であるＰＣＴ／ＧＢ０１／０２４５１は、不用な皮革繊維から高品質の再生（reconstituted）皮革シート材料を形成するのに水流交絡またはスパンレース加工を採用することについて述べている。

この先願で述べられている技法（procedure）の特徴は、特殊なスクリーンを使用することにあり、ジェット流（jet）による破壊（disruption）を避けるために、繊維が十分に互いに絡み合うまで低圧で交絡を開始する従来の技法とは対照的に、この特殊なスクリーンを介してジェット流を高圧で流して水流交絡を行っている。皮革繊維は非常に容易に絡み合う。しかし、従来の方式では、絡み合った繊維が表面層を形成し、交絡をさらに進行させるのを阻害している。このことは、皮革製品に必要とされる厚いウェブにとって特に不都合である。しかし、前述したスクリーンを使用することによって、ジェット流は高圧で浸透して、ウェブ全体にわたって水流交絡を行うことができる。

水流交絡で通常使用する繊維と比べて、不用な皮革を分解して得た繊維は非常に短く細かいため、破壊と表面層の形成という問題が生じる。先願のスクリーンは、そのような繊維がジェット流に洗い流されないように拘束（constrain）する手段を提供するものである。しかし、スクリーンを使用しても、ハンマーミリングによって不用な皮革から作られた繊維などのような非常に短い繊維を洗い流さないようにするのは困難である。また、どんな長さの繊維でも、スクリーンを使用する場合、スクリーンの固体部分がウェブのかなりの領域を覆ってジェット流を遮るため、水流交絡エネルギーの約半分は無駄に消費される。スクリーンを使用した場合のエネルギーの損失と、比較的長い皮革繊維を使用した場合の生成率（output rate）の低下は、先願の手法に固有の問題である。

本発明の目的は、スクリーン及び長い繊維の使用から生じる前述した問題を回避できるか、または少なくとも最小限に抑制できる、水流交絡により繊維からシート材料を形成する方法を提供することである。

したがって、本発明の一面によれば、基になる繊維（base fibre）と、溶融可能な外層（outer layer）を備えた添加合成繊維（additional synthetic fibre）とからなる混合繊維（mixture of fibres）からシート材料を形成する方法が提供される。この形成方法は次のステップで構成される。

複数の繊維から１つのウェブを形成するステップ。

添加合成繊維が交差部で溶け合ってまたは融合（fuse）して、ウェブ内に網目状構造（network）を形成するように、添加合成繊維の外層を溶融させるために加熱するステップ。

網目状構造によって基になる繊維を拘束しながら基になる繊維を交絡させるためにウェブに対して交絡を行うステップ。

交絡としては水流交絡が好ましい。また、基になる繊維は皮革繊維が好ましい。

このように、本発明の他の一面によれば、基になる皮革繊維と、溶融可能な外層を備えた添加合成繊維とからなる混合繊維からシート材料を形成する方法が提供される。この形成方法は次のステップで構成される。

複数の繊維から１つのウェブを形成するステップ。

添加合成繊維が交差部で融合して、ウェブ内に網目状構造を形成するように、添加合成繊維の外層を溶融させるために加熱するステップ。

網目状構造によって皮革繊維を拘束しながら皮革繊維を交絡させるためにウェブに対して水流交絡を行うステップ。

本発明の水流交絡方法としては、高圧の液体ジェット流（水流が好ましい）を使用して、好ましくは複数のパスまたは多工程（multiple pass）で行うのが好ましい。このような特徴の詳細については、先願を参照されたい。

本発明の好ましい実施の形態では、皮革繊維とバイコンポーネントまたは複合（bicomponent）人工繊維とからなる混合繊維を使用してシート材料を形成する方法を提供する。前記バイコンポーネント繊維は、内側のコアよりも融点が低い外層を備えている。混合繊維から１つのウェブを形成する。これに続いて、バイコンポーネント繊維を交差部で溶融させる加熱手段により、外層を溶融させ、ウェブ全体にわたって３次元の網目状構造を形成する。次に、細かなジェット水流を高圧でウェブに当てる。これにより、ジェット水流は深く浸透し、網目状構造によって拘束しながら水流交絡を行う。

融合したバイコンポーネント繊維を支持する網目状構造は公知であるので、本発明では説明しない。

湿式ワイプ（wet wipe）や衛生用吸収剤製品などの用途に耐える強度を、ほとんどまたはすべての完成品に付与するために、木パルプ繊維といっしょにこのような網目状構造を使用している。水流交絡で使用する高圧ジェット流は、このような網目状構造の結合を破壊することがある。水流交絡でこのような網目状構造を使用する場合、水流交絡を行った後、バイコンポーネント繊維が融合して、その結果このような破壊を回避できる。本発明によれば、最終製品に構造的強度を付与する目的以外にも、融合後に交絡を有効にするという目的で網目状構造を使用している。

交絡の基本要件は、交絡のために繊維は移動しなければならないことである。融合した網目状構造は繊維の交絡を阻害すると予想されるだろう。驚くことに、バイコンポーネント繊維の表面にまだ粘着性があるうちに、皮革繊維及びバイコンポーネント繊維を含むウェブを圧縮することによって、明らかに抑制効果（restraining effect）が助長されても、このような網目状構造内で皮革繊維は有効に交絡することができ、その結果かなり密度の高い層でも水流交絡ジェット流を当てることができることが分かった。

本発明の構成によれば、先願の方法で使用する外部スクリーンの機能の一部または全部をこのような網目状構造で行うことができる。しかし、表面上で機能する代わりに、網目状構造は、ウェブの深さ内ではるかに軽量のスクリーンを連続して提供することができる。外部スクリーンと比べて、各内部スクリーンは相対的にはるかに広い開口領域を有することができる。しかし集合的には、複数の内部スクリーンは先願の外部スクリーンの代用として効果的であり且つ改善されている。特に、複数の内部スクリーンからなる網目状構造によって、ウェブを破壊する可能性のある圧力で水流交絡ジェット流は奥深くまで浸透できる。

スクリーンの代替として機能するほかに、バイコンポーネントの網目状構造により、皮革繊維を水流交絡する方法も改善できる。皮革繊維を水流交絡する困難さの１つとして、スクリーンを使用する場合でさえ、皮革繊維は容易に固化（consolidate）して、ウェブを介しての排水を阻害し、その結果生じる水の溢れ（flooding）により最適な交絡が阻害されることがある。しかし、バイコンポーネントからなる網目状構造の三次元構造はウェブの固化速度を均一化することができ、十分な交絡が達成されるまで、奥深くまでの浸透とあいまって、ウェブを介しての排水を促進する。

この排水効果は、皮革繊維からなるボディ内での圧縮を弾性的に抑制する、バイコンポーネント繊維からなる三次元の網目状構造により達成されると信じられる。皮革繊維が互いに離れすぎると皮革製品としては好ましくないスポンジ状になってしまう可能性があるため、皮革繊維が互いに十分に交絡するには繊維どうしの近さが不十分になってしまうほど、網目状構造によって皮革繊維間を離してしまわないようにすることが望ましい。混合繊維内でのバイコンポーネントの量を減らすことによって、または直径の小さい及び／または弾性係数の小さいバイコンポーネント繊維を使用することによって、この効果が低下したり、阻止されたりすることがある。

通常の水流交絡では、開始時は、ほとんどの繊維の間が効果的に交絡するにはあまりに離れすぎており、１回目のジェット流を受けることによって繊維が絡み合うのに十分な近さになる。本発明の好ましい実施の形態では、網目状構造の融合した結合部分が固化する前にバイコンポーネント網目状構造を含むウェブを圧縮することによって、交絡を開始する前に繊維を互いに近づけている。こうすることによって、従来と比べると、ウェブの厚みを半分以下にすることができ、従来行われていた水流交絡の最初のステージを効果的に解消することができる。

先願の方法では、交絡の最初のステージで、外部スクリーンはウェブの圧縮に役立ったが、外部スクリーンによってウェブの表面がジェット流から遮られるため、相当量の水流交絡エネルギーの損失を引き起こすことがあった。しかし、本発明では、バイコンポーネントの内部スクリーンの固体部分は実質的にないようなものなので、繊維が水流交絡ジェット流から遮られることがかなり解消される。これにより、十分な交絡を達成するのに必要である、ウェブ全体にジェット流を流すパスの数を少なくし、エネルギーの消費を減らすことができる。一般的に、本発明では、生産速度を先願で述べた６ｍ／分（m/min）から１０ｍ／分（m/min）に上げることもできる。

バイコンポーネント網目状構造は比較的細かいので、ジェット流により生じる表面の溝（furrow）をマスキングする目的としては、外部的に使用するスクリーンと比べて効果は小さい可能性はある。したがって、本発明の方法の場合は、水流交絡ジェット流によって表面に溝が形成されるのを解消するか、または少なくとも減少させるか、または実質的に阻止するために、少なくとも１回のパスで、複数の外部スクリーンをさらに使用してもよい（一般的には、先願で述べた種類を使用できる）。バイコンポーネント網目状構造が一連の内部スクリーンとして機能する限りにおいては、外部的に使用するスクリーンは、先願で述べた好ましい開口部よりも多くの開口領域を有することができ、したがってエネルギーの損失も減少できる。このような外部スクリーンもある程度エネルギーを無駄に消費するが、ジェット流ラインをマスキングするのに必要なパスにだけ外部スクリーンを限定することができる。一般的には、これは仕上げ面における最終パスか、繊維の交絡が最も進行していない間にジェット流が深く噛み込まないようにする最初のパスである。

先願では、長い皮革繊維を作って、完成品の性能を向上させる方法を述べたが、ウェブにエアレイ処理（air-lay）を行うための好ましい機器を介して、長い皮革繊維はより低速なパスを経る。しかし、本発明によれば、網目状構造によって短い皮革繊維に生じる欠陥の一部を少なくするか、または解消することができるので、製品性能に必ずしも悪影響を与えることなく、短い皮革繊維を使用できる。たとえば、短い皮革繊維から作られる製品の場合、表面にひび割れができやすいが、それでも、ウェブにエアレイ処理を行う機器のスループットを高めるのに短いバイコンポーネント繊維を使用することは有益である。バイコンポーネント繊維を融合して網目状構造を形成することによって、はるかに長い繊維のように機能して、より効果的に表面のひび割れを抑制するからである。また、短い繊維は水流交絡中に侵食をより受けやすいが、融合したバイコンポーネント網目状構造は、水流交絡に必要な比較的小さな動きに干渉することなく、この侵食をかなり少なくすることができる。

短いバイコンポーネント繊維を交差部で融合する他の製造分野とは異なり、バイコンポーネント繊維が基本的強度に貢献していることは無視できる。バイコンポーネント繊維は皮革のような手触りをひどく損なうことがあるので、混合繊維全体でのバイコンポーネント繊維の割合は好ましくは最小限にするとよい。短い繊維で作った製品の性能を相当程度グレードアップさせる必要がある場合は、バイコンポーネント繊維の割合を減らして通常の非バイコンポーネント繊維を取り入れることによって達成できる。

本発明の純粋な意味でのプロセス利益を提供するのに必要なバイコンポーネント繊維の割合は、ウェブ全体の重量の２％程度でよく、バイコンポーネント網目状構造が強度の主要な基礎となっている従来の応用分野で採用されている割合と比べて、何倍も少なくすることができる。受け入れがたいほど、最終製品の剛性（stiffness）が増したり、表面の感触（feel）が粗くなったりすることとは別に、構造上重要な貢献を果たしているバイコンポーネント網目状構造は、皮革繊維が布地（fabric）の間隙に閉じ込められないようにすることによって、皮革繊維が内部補強布に付着するのを減少させることがある。

このような制限があるため、本発明の好ましい実施の形態では、バイコンポーネント繊維と弱い外側シース（outer sheath）をいっしょに使用して、連続する水流交絡パスでウェブが進行しているときに網目状構造の部分的な分断を図っている。各パスでは、皮革繊維の交絡の進行によってバイコンポーネント繊維間の結合が少なくなるのを補うことができ、その結果、網目状構造に起因する堅さが最小限に抑えられた完成品が得られる。このような方法は従来では不利であったかもしれないが、複数のスクリーンを外部的に適用した先願の場合のように、網目状構造の主要な目的は、構造上の強度を提供することよりもむしろ、水流交絡に特有なプロセス上の問題を克服することにある。

バイコンポーネント網目状構造のプロセス上の利点は、ウェブ自体の形成、特に、木パルプ繊維のエアレイ処理に通常使用する市販されている機器にも及ぶ。このようなプロセスは、木パルプなどの短い繊維についても高生産率を達成できる。バイコンポーネント網目状構造は、水流交絡時に、短い繊維の侵食を相当程度減少することができる。これにより、先願の方法と比べてはるかに効果的に、ハンマーミリングにより作られた繊維などの短い皮革繊維に対して水流交絡を行うことができる。

バイコンポーネント網目状構造のさらなるプロセス上の利点は、水流交絡を行う前にウェブに十分な強度を付与して、生産の中間パスでウェブをリールに巻きつけることができるようにすることである。これにより、先願で行っていたエアレイ機器（air laying equipment）から直接にウェブを水流交絡ラインに供給する必要はなくなる。また、水流交絡ラインの操作を損なうことなく、エアレイ機器により決まる最適な速度でウェブを生産することができる。このように、１つの実施の形態では、網目状構造を形成した後、（各）ウェブをリールに巻きつけ、このようなリールからウェブを引き出して前記の交絡を行う。

さらに、補強布（reinforcing fabric）の両側に２つのウェブを必要とする製品の場合、いずれのウェブも１つのエアレイプラントを使用して形成できる。水流交絡ラインに継続的に供給するには２つの完全なエアレイ手段が必要であった先願の方法と比べて、バイコンポーネント網目状構造で安定化した２本のウェブリールを水流交絡ラインに供給できるので、資本コストをかなり節約できる。補強布を使用する場合、補強布の間で交絡が行われるように、基になる（皮革）繊維は好ましくはこの補強布を貫通するのがよい。

リール処理に適した強度を付与するのに必要な繊維の含有量は、ウェブの厚み、バイコンポーネントの含有量、及びバイコンポーネント繊維上の溶融可能なシースの強度によって異なる。しかし、一般的には、リールへの巻きつけのために十分なプロセス内強度を付与するのに必要なバイコンポーネント繊維の割合は、本発明の方法において有効な内部スクリーンを提供できるバイコンポーネントの含有量と同程度に少ない割合でなければならない。各ウェブのプロセス内強度は、水流交絡後、特にウェブ及び補強布に対し水流交絡を行って最終製品を形成した後の強度よりも十分に低いものである。

ほとんどの繊維状製品（fibrous product）の場合と同様に、繊維の長さは好ましくは可能な限り長くなければならない。しかし、織物再生方法（textile reclaiming method）によって作った長い皮革繊維では、繊維長は１ミリ（mm）から場合によっては１５ミリ（mm）を超える長さまでの広い範囲に分布している。この繊維長の分布範囲の上限では、木パルプ繊維用に設計されたエアレイ機器を使用する非常に遅い低速生産になりうる。したがって、このような繊維の最大長を６ミリ（mm）前後に制限するのが好ましい。たとえば、従来の粗砕機（granulating machine）を使用する（やってみて価値のある程度にエアレイ出力を改善するために、必要以上に短くしすぎないように注意する）。このような繊維を短くする方法はいずれも同程度のものであるが、好ましくは、エアレイ効率のためには繊維の少なくとも９０%は６ミリ（mm）未満であるのがよい。このように、本発明の方法では、木パルプ繊維用に設計されたエアレイ機器のスループットを改善するために、基になる繊維の少なくとも９０％は、最大繊維長が６ミリ（mm）である。

ハンマーミリングによって得られた皮革繊維の場合も、繊維長は広い範囲に分布している。しかし、概して長さは織物再生方法によって作られる繊維よりもはるかに短い。一般的には、最大長は３ミリ（mm）前後であり、織物再生方法によって作られる繊維の場合と同様に、平均繊維長は最大長よりもかなり短い。ハンマーミリングにより得られる繊維には粗砕化（granulation）は必要ない。しかし、長さが非常に短いため、最終製品の物理特性を改善するためには、あらかじめ決められた最適長の人工繊維を加えることによって混合繊維の平均長を長くする必要がある。

皮革繊維とは異なって、人工繊維は一定の長さに細断できるので、エアレイ処理のスループットと最終製品の性能との最適なバランスを実現する一定の長さに合わせることができる。木パルプ繊維用に設計されたエアレイ機器の場合、混合させる人工繊維の長さは６ミリ（mm）前後がよい。しかし、エアレイ手法も最近改善されてきているので、１０ミリ（mm）を超える長さまで長くすることが現実的であろう。このように示唆される繊維長は、一般的には、１．７から３．０デシテックス（dtex）の範囲にあるバイコンポーネント繊維及び非バイコンポーネントの人工繊維に適用される。繊維長を適切に短くするのでなければ、繊維が細かいほどエアレイ処理のスループットはかなり低下する。

エアレイ処理の速度は、繊維の長さ及び直径ばかりでなく繊維の滑らかさ及び形状によってかなり左右される。これらの点においては、皮革繊維はエアレイ処理に関しては特に好ましくない。通常、皮革繊維はカールしやすく、微細にフィブリル化（fibrillated）した分岐部（branch）を有し、この分岐部がエアレイ機器の孔あき分配スクリーン（perforated distribution screen）を介する流れを阻害するためである。織物再生方法によって得られる粗砕化されていない皮革繊維用のエアレイ速度は、２００ｇｓｍのウェブあたり毎分３メートル（m）程度にすることができる。しかし、繊維を短くすれば、この速度は倍速以上にすることができる。人工繊維や木パルプ繊維の場合のエアレイ速度はかなり高速にすることができる。

混合繊維内のバイコンポーネント繊維の割合に関しては、一般的に、前述したように、最小限に抑えることが好ましい。バイコンポーネント網目状構造により損なわれる皮革のような手触りをどの程度妥協するのかは、最終的な用途によって異なる。靴の場合は、バイコンポーネント網状構造により付与される剛性及び耐磨耗性（wearing property）がより大きくても許容される。または、（たとえば）皮革製被服と比べれば、より大きい剛性及び耐磨耗性が利点ともなりうる。靴の場合、最大１０%まで３．０デシテックス（dtex）のバイコンポーネントを使用できるが、より良い手触りを得るには、バイコンポーネントの使用は５％未満にし、非バイコンポーネント繊維の割合を増やすのが好ましい。概して、添加合成繊維の全使用範囲は２重量％から１０重量％で、この範囲の下限に近い方が好ましい。

効果的な内部スクリーンを提供するという観点から言えば、バイコンポーネント繊維の数は、混合繊維全体の重量割合と同じ程度の有効（significant）数にすることができる。たとえば、５％の混合繊維において３．０から１．７デシテックス（dtex）に減らすと、混合繊維における繊維の数はそれに比例して増える。同様のスクリーン効果を得るには、１．７デシテックス（dtex）の繊維の割合を３％未満に減らす必要がある。より細かなバイコンポーネント繊維を使用すると、より良い表面感触を完成品に付与することができ、これが付加価値となる。

一般的に、市販されているバイコンポーネント繊維は１．７デシテックス（dtex）以上であるが、ポリプロピレンなどのように弾性係数の小さいバイコンポーネントを選択することによって、最終品の手触りを改善することができる。通常、これらは、特に強くはないが添加割合が少なくてもリール処理に対する十分な強度を有するポリプロピレンの溶融可能なシースを備えている。前述したように、最終製品の手触りを改善できるので、ある程度結合が弱くても、一部の製品についてはそれが利点となりうる。剛性をもっと大きくしても許容されるか、またはより大きな剛性が必要とされる用途では、ナイロンシースを備えたポリエステルなどのように、より強いバイコンポーネントを使用できる。

バイコンポーネント繊維の交差部におけるバイコンポーネント繊維間の結合は、ウェブ全体にわたって熱い空気を通して、多孔質ベルト（porous belt）の間に繊維を挟んだ状態で外側のコーティングを溶融させることによって達成できる。結合は、短い繊維を連携させて最終製品の引張り強さにかなり貢献するほど強くなくてもよいが、結合は水流交絡に対して有効な網目状構造を提供するのに十分であり、完成品の表面のひび割れを阻止するのに十分に固着しているのがよい。

網目状構造が融合している交差部は、交絡によって少なくとも部分的に破壊することがある。

表面のひび割れに対する耐性は、混合繊維に通常の非バイコンポーネントの人工繊維を含有させることによって改善することができる。このような繊維も、通常は完成品に適用される表面コーティングの耐剥離性を改善することができる。さらに、非結合合成繊維は自由に移動するため、ジェット流によってより容易に補強布の間隙内に送り込まれ、その結果、ウェブと補強布との間の剥離強度を高めることになる。これは、耐磨耗性の靴の場合に特に重要であり、（バイコンポーネントと比べて）このような繊維は、最終製品の剛性を極端にすることなく、比較的多い割合で使用することができる。

繊維からなる１つ以上のウェブまたはボディが布地と一体となった布地補強材の場合は、（各）ウェブまたはボディは、外側の表面においてよりも、補強層に隣接して別の添加（further）合成材をより高い割合で含有してもよい。

このような別の添加（非バイコンポーネント）繊維の手触りに対する影響は、それらの繊維の細かさと混合繊維内におけるそれらの繊維の割合によって異なる。この点に関しては、好ましくは、それらの繊維は１．７デシテックス（dtex）以下でなければならない。手触りに対する影響を最小限に抑えるには、そのような繊維は１．０デシテックス（dtex）を十分に下回る“マイクロファイバー”の範囲のものになるだろう。十分に細かい人工繊維を使用すれば、全繊維において１０％を超える含有率で、適切な手触りを維持することができる。しかし、細かさを粗くすることにより、存在する繊維の数は多くなる。このこと自体は製品の感触を変えることになる。代わりに、手触りよりも耐剥離性がより重要である場合、より粗い繊維ならば、より良いオールラウンドな結果を得ることができる。一般的に、コスト上の理由と、最終製品の皮革のような感触を損なうという理由から、別の添加合成繊維の含有率を、最終製品であるシート材料の２０重量％未満に維持することが好ましい。重量範囲は、５から２０％である。

特に、比較的粗い人工繊維の場合、混合繊維内での割合が小さくても、本物の皮革の表面感触特性を損なうことがある。特に、バフ研磨（buffing）後、人工繊維の優れた耐磨耗性はより顕著となるからである。本発明のさらなる特徴によれば、十分な温度でバフ研磨を行った後、熱い空気またはその他の適した熱源をウェブの表面に適用して、皮革繊維に悪影響を与えることなくバイコンポーネント繊維を溶融し直す。この手法は、皮革を低温に保つ皮革の高い保湿性と、局所に過度な熱を加えた場合、溶融というよりはむしろ炭化（charring）する特性を活用したものである。そのような炭化はブラッシングするか、またはバフ研磨することによって、実質的に自然な皮革に仕上げることができる。

ここで、例示の目的のみで例を示し、図面を参照しつつ、本発明についてさらに詳細に説明する。

図１は、本発明の方法の実施で使用する装置の一形態における初期パスを示す概略図である。融合したバイコンポーネント網目状構造を備えた繊維ウェブを生成するための市販されているプラントの主要な操作原理を示している。

図２は、そのようなウェブと補強布を組み合わせて、補強布に挟まれたウェブに対し水流交絡を行う装置のさらに後段のパスを示している。

図１においては、織物再生方法によって再生され最長６ミリ（mm）程度におおまかに切り刻まれた不用の皮革繊維が、一様に６ミリに切り揃えられた１．７デシテックス（dtex）のバイコンポーネント繊維４％、及び同様に切り揃えられた３．０デシテックス（dtex）の標準ポリエステル繊維５％と混合される。これらの繊維は真空ボックス３によって多孔質ベルト上へと引っ張られながら、混合物は少なくとも一組の孔あきドラム２（perforated dums）によって、駆動されている多孔質ベルト１上へと、およそ２００ｇ／ｍ^２の割合でむらなく分配される。

繊維がむらなく敷かれてできたウェブ４は、従来型の真空コンベイヤ５によって多孔質ベルト６及び７へと移動する。熱い空気がボックス８から出て多孔質ベルト６及び７とウェブ４を吹き抜け、吸引ボックス９に吸い込まれる間、ベルト６及び７はウェブを拘束して部分的に圧縮する。この熱い空気の温度はバイコンポーネント繊維の外側シース（内部のコアではない）を溶融させるのに十分であり、したがってそれら繊維の交差部で繊維は融合する。

バイコンポーネント繊維の交差部で溶融したシースが固化する前に、ウェブはニップローラ１０により圧縮されて、融合したバイコンポーネント繊維の３次元網目状構造に支持されたバインダ無添加の皮革（un-bonded leather）とポリエステル繊維とから成る密度のより高いウェブを形成する。網目状構造は交差部の固化により、輸送及び／または保存のためにリール１１に巻きつけられるウェブに十分な強度をもたらす。

図２においては、リール１２から解かれた補強布（fabric reinforcement）４ｃとともに、リール１１ａと１１ｂから２つのウェブ４ａ及び４ｂが解かれ、ローラ１３によっていっしょに運ばれて多孔質ベルト１４上に供給される。複合ウェブ１５を構成するウェブ４ａ、４ｂ及び繊維４ｃは水流交絡を行う複数のジェット流（hydroentangling jets）１６を通過して、ベルト１４により運ばれる。複数のジェットから出た水はウェブ１５と多孔質ベルト１４を通って、真空ボックス１７によって引っ張られる。先願に詳述されているとおり、複合ウェブの表面から跳ね返った水は複数のトレイ１８に集められ運び去られる。

水流交絡を完成するために、複合ウェブは複数の連続する水流交絡のステージを通過し、そのうちの１つ以上のステージはウェブ１５の表面上にあてられるスクリーンを組み込むことができる。複数のジェット流がウェブの両面に当てられるように複数の水流交絡のステージが配置されている。本例では、５つのこのようなステージの中で、１０ｍ／分（m/min）の速度でジェットが交互の面（sides）に当てられる。

本例では、およそ６０％の開口領域を有する複数の孔あきスクリーンは、先願に述べられているタイプの化学的にエッチングされたステンレス鋼で作られており、ジェット流でできた溝状のマーク（furrow marks）をマスキングするために、これらのスクリーンは水流交絡の最終ステージにおいてウェブの両側にあてられる。複数のライン（line）が同時に表面に形成されるのを防ぐために、スクリーンの孔のピッチ（pitch）は複数のジェットのオリフィスのピッチと同じに作られる。

本例においては、複数のジェットのオリフィスは１４０ミクロンで中心間隔は０．９ミリ（ｍｍ）である。スクリーンを通してジェット流が当てられる場合、ジェット流の圧力は市販されている２００バーレル（bar）の水流交絡機器においては通常利用可能な最大値とすることができる。スクリーンのないときの圧力はわずかに減少して１８０バーレル（bar）でよい。バイコンポーネントの網目状構造のない、異なる類似のウェブには、これと同じ高圧を外部スクリーンを必要としないで、水流交絡を行う最初のステージで適用することができる。

天然皮革に行うのと同様に、水流交絡により仕上がったウェブは、乳化油脂、染料及び染料定着剤をしみ込ませて仕上げられ、その後、乾燥して両面にバフ研磨を行う。３つの水流交絡のステージを経た（そのため、より高い交絡度と補強布への付着度を有する）面（side）は、その後、合成皮革のコーティングに利用されるような従来の手段により皮革のような仕上がりのコートを施すことができる。

前述の手順は靴の材料には好適である。しかし、衣料のスエードに使うようなコートされていない材料を作るには、ウェブ４が補強布の片側のみの上に存在し、４つの水流交絡のステージはすべてそのウェブのある側に向けて行われる。バフ研磨と注入（impregnation）とを行った後には、飛び出している人工繊維を溶融させるようにウェブ面を熱い空気で処理してもよく、天然皮革によく似た仕上がりを残しながら、わずかな焦げあとさえも取り去るように表面にブラシをかけてもよい。

でき上がったシート材料は優れた感触、強度と表面仕上げを備えた高品質の再生皮革である。

この発明は、例としてのみ述べた上記の実施例の詳細事項に限定されるものではないことは、もちろん理解されたい。

したがって例えば、ウェブにウェットレイ処理（wet lay）を施せば都合の悪いことが生じることもあるが、ウェットレイ処理を施してもよい。

先願に述べたように、カーディングプロセス（carding process）を通して皮革繊維を保持するために充分に長い織物繊維を含んでいる場合には、通常、漉き（paper making）に使われる方法やカーディングによってウェブにウェットレイ処理を行うことができる。本発明によると、添加されたバイコンポーネント繊維か、またはキャリア繊維を構成するバイコンポーネント繊維を使用すれば、水流交絡を行うための「スクリーン」となる。効果的なカーディングのためには、通常は２０ミリ（ｍｍ）以上で１．７デシテックス（decitex）のキャリア繊維の５％を超える量が必要であり、皮革製品は細かな繊維が過度に飛び出すのを防ぐために、織物再生方法によって充分な長さに作られる必要がある。ウェットレイ処理を行うためには、バイコンポーネント繊維は短い必要があり、融合する前にウェブを乾燥する必要がある。カーディングの不利な点には生産速度の遅さや細かい繊維の飛び出しによる無駄もあるが、次の段階が水流交絡を行うために再度ウェブをぬらすことである場合は、ウェットレイ処理は完全に満足のいくものではないこともある。

本発明の範囲内で多様なバリエーションが可能である。先願の中で提供されたジェットのオリフィスのサイズ、スクリーンの詳細、生産速度や他の詳細は、本発明に広範に応用できる。主に進歩したことは、複数の表面スクリーンの使用を減らせること、補強コアへの良好な付着が確実に行われることである。繊維が織物の隙間の中へむらなく押し込まれるように、織物の両側に交互に水流交絡を行うのが望ましい場合が多い。また、バイコンポーネントの網目状構造の効果を安定させるため、先願における方法よりも圧力を高く、皮革繊維を短くすることができる。

製品の構成は非常に多様であり、最終的にコートされた表面と内部の補強層との間のウェブの厚みは、裏の層を形成するウェブとは実質的に異なってもよい。例えば、前述の例の中で示唆された同等のウェブの代わりに、表側のウェブが１５０ｇ／ｍ^２で非バイコンポーネント合成繊維を１５％含み、裏側のウェブが２５０ｇ/ｍ^２で、非バイコンポーネント繊維を０％含むようにすることができる。しかし、両方のウェブのバイコンポーネント含有量は一律に４％としてもよい。

繊維長は、市販のウェブレイ機器（web laying equipment）の製造上の制限により大幅に影響を受けることがある。代替のウェブレイ機器（カーディングなど）が長い人工繊維を取り扱える場合は、織物補強材を組み入れる必要はないであろう。また、最終製品においてジェット流によるマーキングが許容できるものであれば、表面にスクリーンをあてる必要はないであろう。代わりに、特に内部スクリーンが非常に軽く皮革繊維が特に短い場合には、バイコンポーネントの網目状構造の内部スクリーンを補強するために複数のスクリーンが広く用いられる。

水流交絡の速度は、あらゆる領域のパラメータによって大きく左右される。つまり、水流交絡を行う材料の単位面積あたりの重量、織物補強材の開口面積、ジェット流の圧力、ジェットの直径、ジェットの間隔、ジェット流を通過するパスの数、バイコンポーネントの網目状構造の重量、皮革繊維のタイプ、外部スクリーンを用いるパスの数、及びスクリーンの開口面積に大きく左右される。通常は、軽いウェブほどより速いスピードでの水流交絡が可能である。一般的には、２００ｇ／ｍ^２の材料は１５ｍ／分（m/min）で完全に交絡できるが、６００ｇ／ｍ^２の材料では６ｍ／分（m/min）である。

織物再生方法により再生された比較的長い不用の皮革繊維を使うか、またはミリング（milling）（従来のハンマーミリングかディスクミリング）によって作られた短い繊維を使うかの選択は、異なったタイプの不用の皮革の値段と有用性によって決定される。ミリングの方が安価で、不用になって薄く削られた皮革を使用することができる。不用になって薄く削られた皮革は、織物再生工場で使われた不用になったシートよりも通常は安価である。しかし、仕上がり製品の品質は低く、許容できる性能に到達するにはより高価な人工繊維を添加する必要があるだろう。両タイプの不用になった繊維の混合物は、中程度の品質の製品にも使われる。

先願と同じく、水流交絡が可能な混合ウェブの重量における主な制限は、水流交絡そのもののオンセット（onset）にある。これはジェット流に対する浸透性を減少させ、さらなる交絡を抑えることになるからである。こうした抑制は従来の合成繊維よりも皮革繊維にはるかに多く見られるが、本発明による方法を使えば、比較的混合の度合いの高いウェブで６００ｇ／ｍ^２程度の重量で許容できる製品を作ることは可能である。この重量をかなり上回る重量で、許容できる品質の仕上がり製品を生産することは可能ではあるが、困難な点が増える。軽いウェブの方が水流交絡を行うには容易である。ウェブを形成する上での精度の制限や非常に薄い皮革製品に対する市場の限られた要求によって、ウェブの最小重量をより重くに設定することができる。

前述の全パラメータ間における相互関係は複雑で、さまざまな種類の仕上がり製品ごとに多様に変化することができる。生成率、価格及び最終製品の性能における最適なバランスは、本出願で提供される広範囲にわたるガイダンス内で実験的な試みを行うことにより、確立することができる。本発明によるバイコンポーネントの網目状構造と特徴は、より安い値段での製造速度と製品の品質の向上に大きく貢献する。

Claims (47)

1. 基になる皮革繊維と、溶融可能な外層を備えた添加合成繊維とからなる混合繊維からシート材料を形成する方法であって、
   前記繊維から１つのウェブを形成するステップと、
   前記添加合成繊維が交差部で互いに融合して、前記ウェブ内に網目状構造を形成するように、前記添加合成繊維の前記外層を溶融させるために加熱するステップと、
   前記網目状構造によって前記皮革繊維を拘束しながら、前記網目状構造内で前記皮革繊維を互いに交絡させるために前記ウェブに対して水流交絡を連続して行うステップとからなる方法。
2. 前記網目状構造に浸透する液体の複数の高圧ジェット流によって前記水流交絡を行う請求項１に記載の方法。
3. 前記ウェブの対向する両側から液体の複数の高圧ジェット流を適用して、水流交絡を行う請求項１または２に記載の方法。
4. 液体の複数の高圧ジェット流によって前記水流交絡を行い、跳ね返った水を受ける受水構造を設けた請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
5. 前記液体が水である請求項２から４のいずれか１項に記載の方法。
6. パスの少なくとも１つで前記ウェブと前記複数のジェット流の間に１つのスクリーンまたは複数のスクリーンを設けて前記水流交絡を行う請求項２から５のいずれか１項に記載の方法。
7. 前記スクリーンが少なくとも６０％開口している請求項６に記載の方法。
8. 前記スクリーンが前記複数のジェット流のピッチと同じピッチを有する複数の開口を備えている請求項６または７に記載の方法。
9. 前記水流交絡が、６ｍ／ｍｉｎよりも速い速度で進むウェブに対し行われる請求項１から８のいずれか１項に記載の方法。
10. 前記皮革繊維の少なくとも９０％が、最長６ｍｍの繊維である請求項１から９のいずれか１項に記載の方法。
11. 前記添加合成繊維が、最長１０ｍｍの繊維である請求項１から１０のいずれか１項に記載の方法。
12. 前記添加合成繊維が、前記混合繊維の重量の２％から１０％を構成する請求項１から１１のいずれか１項に記載の方法。
13. 前記添加合成繊維が、前記混合繊維の重量の最大５％を構成する請求項１から１１のいずれか１項に記載の方法。
14. 前記添加合成繊維が、１．７から３．０dtexの範囲内にある請求項１から１３のいずれか１項に記載の方法。
15. 前記添加合成繊維が、内部のコアよりも低い融点を持つ外層を有するバイコンポーネント繊維である請求項１から１４のいずれか１項に記載の方法。
16. 前記外層がポリエチレンであり、前記内部のコアがポリエステルまたはポリプロピレンである請求項１５に記載の方法。
17. 前記混合繊維が、溶融して融合することのない別の添加合成繊維も含む請求項１から１６のいずれか１項に記載の方法。
18. 前記別の添加合成繊維が、１．０dtex未満である請求項１７に記載の方法。
19. 前記別の添加合成繊維が、材料の５重量％から２０重量％を構成する請求項１７または１８に記載の方法。
20. 前記皮革繊維長が、３ｍｍ未満である請求項１から１９のいずれか１項に記載の方法。
21. 前記添加合成繊維の前記外層が、前記ウェブに熱い空気を通すことにより溶融する請求項１から２０のいずれか１項に記載の方法。
22. 前記熱い空気が前記ウェブを通って流れる間、前記ウェブが複数の多孔質ベルトの間に保たれる請求項２１に記載の方法。
23. 前記水流交絡が行われたウェブの前記表面を加熱して、前記表面で前記添加合成繊維を溶融させる請求項１から２２のいずれか１項に記載の方法。
24. 前記交絡されたウェブの前記表面にバフ研磨を行う請求項１から２３のいずれか１項に記載の方法。
25. 前記ウェブの前記表面を前記加熱する前に、前記交絡されたウェブの前記表面にバフ研磨を行う請求項２３に記載の方法。
26. ２つに分けられた前記ウェブが、水流交絡の前に補強布からなる対向する両側部で一体化される請求項１から２５のいずれか１項に記載の方法。
27. 前記皮革繊維が、前記補強布と交絡する請求項２６に記載の方法。
28. 前記ウェブ（または各ウェブ）が前記網目状構造を形成した後リールに巻かれ、前記ウェブがそのようなリールから引き出されて前記交絡が行われる請求項１から２７のいずれか１項に記載の方法。
29. 前記網目状構造の前記融合した交差部が、交絡により少なくとも部分的に破壊されている請求項１から２８のいずれか１項に記載の方法。
30. 前記網目状構造は大部分開口しており、そのため前記網目状構造の固体部分がその構造において占める割合が小さい請求項１から２６のいずれか１項に記載の方法。
31. 前記添加合成繊維が溶融した後で且つ前記交差部で融合し且つ固化する前に、前記混合繊維が圧縮される請求項１から３０のいずれか１項に記載の方法。
32. 請求項１から３１のいずれか１項に記載の前記方法を使用して形成されたシート材料。
33. 基になる皮革繊維と、溶融可能な外層を備えた添加合成繊維とからなる混合繊維からなる少なくとも１つのボディを備えたシート材料であって、前記皮革繊維が貫通するようにボディ内に透かし構造が広がり、前記透かし構造が交差部で融合する前記添加合成繊維の網目状構造により決定され、前記網目状構造が前記シート材料に占める重量割合が小さいシート材料。
34. 前記皮革繊維が、最長６ｍｍの繊維である請求項３３に記載のシート材料。
35. 前記添加合成繊維の９０％が、最長１０ｍｍの繊維である請求項３３または３４に記載のシート材料。
36. 前記添加合成繊維が、前記シート材料の重量の１０％を構成する請求項３３から３４のいずれか１項に記載のシート材料。
37. 前記添加合成繊維が、前記シート材料の重量の最大５％を構成する請求項３６に記載のシート材料。
38. 前記添加合成繊維が、内部のコアより低い融点を有する外層を備えたバイコンポーネント繊維である請求項３３から３７のいずれか１項に記載のシート材料。
39. 前記外層がポリエチレンであり、前記内部のコアがポリエステルまたはポリプロピレンである請求項３８に記載のシート材料。
40. 前記添加合成繊維が１．７から３．０dtexの範囲内にある請求項３３から３９のいずれか１項に記載のシート材料。
41. 前記ボディが、溶融して融合することのない別の添加合成繊維を含む請求項３３から４０のいずれか１項に記載のシート材料。
42. 前記別の添加合成繊維が、１．０dtex未満である請求項３３から４１のいずれか１項に記載のシート材料。
43. 前記別の添加合成繊維が、前記シート材料の２０％重量未満を構成する請求項４１または４２に記載のシート材料。
44. 前記皮革繊維が、繊維長が３ｍｍ未満である請求項３３から４３のいずれか１項に記載のシート材料。
45. 前記網目状構造が大部分開口しており、そのため前記網目状構造の固体部分がその構造において占める割合が小さい請求項３３から４４のいずれか１項に記載のシート材料。
46. 繊維層の対向する両側部に、一体化された２つの前記ボディを備えている請求項３３から４５のいずれか１項に記載のシート材料。
47. 前記皮革繊維が前記繊維層を貫通する請求項４６に記載のシート材料。

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