JP4744151B2 - ベルトの製造方法、及びバルクティッシュ及びタオル並びに不織製品の製造に用いられるベルト - Google Patents

Description

本発明は、製紙技術に関し、詳細には、総称してバルクティッシュと呼ばれる紙ティッシュ及びタオルの製造に関する。本発明は更に、水流交絡製法、メルトブロー法、スパンボンド法及び空気振り降ろし等の製法による不織製品及び不織布の製造に関する。詳細には、本発明は、基礎構造体上の事前に選択された領域に正確に配置され、それら領域全体を覆う機能性高分子樹脂材料を有するベルトに関し、必要な場合には、その領域の上に所望の厚みの層を形成する。この種類のベルトは、バルクティッシュ及びタオルならびに不織製品及び不織布の製造に使用される。

化粧用ティッシュ、バス用ティッシュ及び紙タオル等のソフトな吸収性の紙製品は、現在の工業化社会における現代生活に浸透した製品である。このような製品を製造する方法は多数あるが、一般に、これらの製造は抄紙機の成形部分において未加工の紙ウェブを一定の形に形成することから始まる。次に、未加工の紙ウェブは、空気流れにより通気乾燥（ＴＡＤ）布に変換され、真空及び吸引により変形され、ウェブの方向を変え、力を加えてウェブの少なくとも一部をＴＡＤ布の形状に一致するようにする。搬送点の下流側では、ＴＡＤ布上を搬送されるウェブは通気乾燥機を通過する。この乾燥機では、ウェブと反対方向に向けられ、ＴＡＤ布を通過する加熱空気流が、ウェブを適度に乾燥させる。最後に、通気乾燥機の下流側で、ウェブはヤンキードライヤの表面に接着され、ＴＡＤ布の表面により上記ドライヤの表面に押し付けられることにより、完全に乾燥する。次に、ドクターブレードを用いてヤンキードライヤの表面から完全に乾燥したウェブを取り外し、これによりウェブを短縮又は縮小させてその体積を増大させる。次に、短縮されたウェブはロールに巻かれ、消費者への出荷又は購入に適する形体の梱包することを含む後続の工程に備える。

前述の通り、バルクティッシュ製品を製造する方法は多数あり、上記説明は各種方法のいくつかに共通の一般的工程の概略である。例えば、所定の条件下では、短縮加工は望ましくないか、又は「湿式縮小」等の別の手段を用いて予めウェブを短縮しているため、ヤンキードライヤの使用は常に必要とするものではない。

本発明の用途の少なくとも一部、バルクティッシュ製造機の通気乾燥機で使用されるＴＡＤ布に関する。歴史的に、ＴＡＤ布は単繊維糸から、表面の他の部分に比べて持ち上がった突起部のある、比較的長い浮糸を有する紙支持表面を提供する織り模様で織られていた。生成中の布をこのようなＴＡＤ布の紙接触表面に搬送すると、未加工の紙ウェブの少なくとも一部は、その表面の形状になると仮定される。結果的に、突起部の間で偏向される未加工の紙ウェブの部分は、突起部上の部分に比べて密度が小さくなり、最終的にソフトで吸収性のあるバルクティッシュ製品を実現する。その後ＴＡＤ布からヤンキードライヤの表面に圧力搬送すると、ＴＡＤ布の紙接触表面上の突起部は、その上に紙ウェブの表面を押し付けて、その部分の密度を高くする。この高密度化の結果として、バルクティッシュ製品全体を強化する。高密度化は一般に、ＴＡＤ布の紙接触表面を研磨することにより強化され、平坦な表面の突起部を形成することにより、紙ウェブとヤンキードライヤとの接触面積を大きくし、突起部の押付けを強くして、バルクティッシュ製品を更に強化し、乾燥を完全なものにする。

バルクティッシュ製品を更にソフトなものにし、吸収性及び強度を増すことへの消費者の要望に答えて、最初は、ＴＡＤ布の製造に用いる織り模様に重点を置いた開発がなされていた。例えば、現在は存続期間が終了した、オハイオ州、シンシナティのプロクター＆ガムベル（Ｐｒｏｃｔｅｒ＆Ｇａｍｂｌｅ）社に譲渡された、トロークホン（Ｔｒｏｋｈａｎ）への特許文献１及び特許文献２では、非数値的連続の縦糸−横糸シーケンスを有する織り模様で織られたＴＡＤ布を記載している。開示された織り模様は、対象とするＴＡＤ布の紙支持表面に相互に交互配列で配置される複数のかご形の空洞（この空洞は、布の上面の突起部により拘束されている）を提供する。ＴＡＤ布は、比較的密な間隔の非圧縮の枕状のゾーンのパターン配列を有するバルクティッシュ製品の製造を可能にする。この各ゾーンは、圧縮された繊維と非圧縮の繊維の交互に間隔を空けた領域とを備え、かつ上面の平坦は突起部により形成される、交互にピケット状の輪郭で囲まれている。

１９８０年代には、かご形空洞と同様なＴＡＤ布を提供する別の手段が開発された。プロクター＆ガムベル社の保有する、トロークホンへの特許文献３、特許文献４及び特許文献５が、これら手段に関する初期の米国特許文書の中にあり、事前に選択された領域に高分子樹脂材料のコーティングを有する多孔織物素子、すなわち織られた基布で構成されるＴＡＤベルトを記載している。更に詳細には、高分子樹脂材料は肉眼では均一な、パターン化された、連続した網目模様の表面を有するベルトＴＡＤベルトを実現し、この網目模様表面は、ＴＡＤベルト内にかご形空洞と異なる、複数の分散した、個別の偏向コンジット又は穴を形成するのに役立つ。ＴＡＤベルトを製造するために、多孔織物素子は、素子の上面全体を調整された厚みの液体の感光性樹脂でコーティングされ、所望のパターンを形成する不透明領域及び透明領域を有するマスク又は遮蔽物を、液体感光性樹脂の表面と接触させ、樹脂はマスクを通して化学線に露光させる。一般にスペクトルの紫外線（ＵＶ）部分内の化学線は、マスクを通して露光される樹脂のこれら部分を硬化させるが、マスクで遮蔽されるこれら部分を硬化させない。次に、硬化しない樹脂は、洗浄により除去され、硬化した樹脂で形成される所望のパターンのコーティングと共に多孔織物素子の背後に残る。

この方法を開示している独創的な米国特許は、プロクター＆ガムベル社の保有する、ジョンソン（Ｊｏｈｎｓｏｎ）らへの特許文献６である。先の段落で述べたＴＡＤベルトを製造する方法の開示に加えて、本発明は更に、高分子樹脂材料がそれの表面に複数の分散した突起部を形成する布を提供する。言い換えると、パターンは穴を有する連続した網目模様の反転したものである。代わりに、パターンは、他の部分は開いた多孔織物素子の内の、高分子樹脂材料で埋められた分散した領域部分である。この種のベルトは、プロクター＆ガムベル社の保有する、バン ファーン（Ｖａｎ Ｐｈａｎ）らへの特許文献７において例として示される通り、バルクティッシュ製造機の成形部分で使用され、比較的高重量の連続したバックグラウンド内に比較的低重量の分散した領域を有する未加工紙ウェブを形成する。この種のベルトは、また水流交絡製法、メルトブロー法、スパンボンド法及び空気振り降ろし等の製法により、繊維の密度が近辺領域より小さい分散した領域を有する、不織製品及び不織布の製造に使用できる。更に、キンバリー−クラーク（Ｋｉｍｂｅｒｌｙ−Ｃｌａｒｋ）への特許文献８及び特許文献９においては、ソフトなバルキーティッシュウェブを製造する製紙布を開示しており、この場合には、ウェブ接触表面は３次元の多孔性不織布材料である。この材料は、網目模様又は発泡樹脂から成形される繊維マット又はウェブの形状であってもよい。多孔性不織布材料の付着は、積層、押出し成形、接着、溶融結合、エンタングルメント、溶接、針刺し、ネスティング又は積み重ねにより可能である。

多孔織物素子上の高分子樹脂材料の分散した（不連続な）及び連続した網目模様に加えて、ジョンソンらへの特許文献６で開示される方法を用いて、高分子樹脂材料の半連続の網目模様を有する布を製造できる。例えば、プロクター＆ガムベル社の保有する、アヤーズ（Ａｙｅｒｓ）らへの特許文献１０は、ＴＡＤ布に有効な、偏向コンジットの半連続パターンを形成するために、半連続パターンで配列された突起部の構造を有するベルトを記載している。「半連続」の意味は、各突起部が実質的には直線状にほぼベルト全体に広がり、各突起部が近接突起部と間隔を空けていることを指す。従って、突起部はほぼ直線の、平行な、相互に間隔を空けたラインであってもよく、又はほぼ平行で、相互に間隔を空けたジグザグ形状であってもよい。

バルクティッシュの用途によっては、布の紙接触表面上に高分子樹脂材料の連続、半連続又は分散した網目模様を有する圧縮布が使用される。「圧縮布」の意味は、抄紙機の圧縮部分上で通常使用され、基布、又は他の支持構造体及び布の少なくとも片面に貼り付けられる短繊維材料の１層又は複数層を含む、布を指す。例えば、プロクター＆ガムベル社の保有する、トロークホンらへの特許文献１１は、布の紙接触表面上に高分子樹脂材料の連続及び分散した網目模様を有し、バルクティッシュ製品の製造に使用される「圧縮布」を記載している。

特許文献６及びその後にプロクター＆ガムベル社の米国特許で開示されるそれの改良は、極めて細密であり、時間を要する。成形、圧縮、又はＴＡＤ布、あるいは水流交絡製法、メルトブロー法、スパンボンド法及び空気振り降ろし等の製法による不織製品及び不織布の製造に使用する布に、連続、半連続又は分散した網目模様の形状の高分子樹脂材料のコーティングを提供するためのより直接的な方法は、関連の工業分野において長期間に亘り探索されてきた。本発明は、長期間の切実な要求を満たすものである。
米国特許第４，１９１，６０９号明細書 米国特許第４，２３９，０６５号明細書 米国特許第４，５２８，２３９号明細書 米国特許第４，５２９，４８０号明細書 米国特許第４，６３７，８５９号明細書 米国特許第４，５１４，３４５号明細書 米国特許第５，２７７，７６１号明細書 米国特許第６，０８０，６９１号明細書 米国特許第６，１２０，６４２号明細書 米国特許第５，７１４，０４１号明細書 米国特許第５，５５６，５０９号明細書 米国特許第４，４２７，７３４号明細書 米国特許第４，５６７，０７７号明細書 米国特許第５，３６０，６５６号明細書 米国特許第６，３４０，４１３号明細書

このような点から、本発明はバルクティッシュ及びタオルならびに不織製品及び不織布の製造に使用するベルト及びベルトを生成する方法を提供する。この発明は、ベルト用のベース支持体を設ける第１工程を含む。

次に、高分子樹脂材料がベース支持体の上に精細な所定のパターンで置かれ、この所定のパターンはベルトを用いて製造される製品上に付与されるものである。高分子樹脂材料は、ベース支持体の中に浸透し、必要な場合には、ベース支持体の上に所望の厚さの層を形成する。高分子樹脂材料は、１０μ（１０ミクロン）以上の平均直径を有する液滴状に配置され、その後、適宜な手段によって固まらされ、すなわち固定される。続いて、高分子樹脂材料のコーティングは、場合によっては、研磨して、均一厚みの、滑らかな、肉眼では均一な表面を実現することができる。

次に、本発明は添付図面を参照してより詳細に説明される。

本発明によるベルトを生成する方法は、ベース構造体又は支持体を準備することで始まる。一般に、ベース支持体は単繊維糸から織られる布である。しかし、更に広い意味では、ベース支持体は、不織製品又は不織布を製造するのに用いる抄紙機の布又はベルトの生成に使用する任意のさまざまな糸、例えば単繊維糸、撚り単繊維糸、多繊維糸及び撚り多繊維糸等で構成される織物、不織布又は編物であってもよい。これらの糸は、金属又は当業者によりこの目的に使用される高分子樹脂材料のいずれかの押出成形により得てもよく、及び／又はそれらの混合物である。従って、ポリアミド、ポリエステル、ポリウレタン、ポリアラミド、ポリオレフィンの系列の樹脂及び他の樹脂を使用してもよい。目的に適した他の材料を更に用いてもよい。

代替方法としては、ベース支持体は、本発明者に譲渡されたジョンソンへの特許文献１２に記載の網目布で構成できる。この特許の全内容は、参照により本明細書に引用したものとする。ベース支持体は更に、多くの米国特許、例えばガウティラー（Ｇａｕｔｈｉｅｒ）への特許文献１３に記載される、さまざまな形態の螺旋連結ベルトとすることもできる。この特許の全内容もまた、参照により本明細書に引用したものとする。

更に、ベース支持体は、本発明者に譲渡されたレックスフェルト（Ｒｅｘｆｅｌｔ）らへの特許文献１４に記載の方法による、織物、不織布、編物又は網目布の細長い切れを螺旋状に巻くことにより形成できる。この特許の全内容は、参照により本明細書に引用したものとする。従って、ベース支持体は螺旋状に巻いた細長い切れを含み、各螺旋巻きは、ベース支持体を縦方向にエンドレスにする連続継ぎ目により隣の細長い切れに接続される。

上記のベース支持体は、ベース支持体の唯一の可能な形状と考えるべきではない。抄紙機の布又は関連技術の当業者により使用されるさまざまなベース支持体は、いずれも代替的に使用できる。

ベース支持体が準備され終わると、随意に、短繊維綿の１つ又は複数の層が、当業者に公知の方法を用いて、支持体の両側面の１つ又は両方に取り付けられる。最もよく知られかつ一般的に使用される方法は針刺しであり、この場合には、綿の個々の短繊維は、複数の往復運動する鋭い針により基礎構造体内に打ち込まれる。あるいは、個々の短繊維は水流交絡法によりベース支持体に取り付けでき、この場合には、水の超高圧ジェットが前述の往復運動する鋭い針と同一機能を実行する。短繊維綿が、当業者に公知のこれら又は他の方法でベース支持体に取り付けられると、抄紙機の圧縮部分で濡れた紙ウェブを脱水するのに一般に使用されるさまざまな圧縮布の構造と同一の構造体を得ることができる。

代替方法では、ベース支持体は、空気及び水等の流体に対して非浸透性の高分子樹脂材料をコーティングした構造体であって、少なくとも部分的にその構造体を含み、及び両側面の一方に所望の厚みの層を形成する構造体にできる。本発明においては、特許文献１５に記載されるさまざまな型押しベルトの生成に非浸透性ベース支持体を利用できる。この特許の全内容は、参照により本明細書に引用したものとする。上記特許に開示された型押しベルトは、実質的に非浸透性であり、背面層及びウェブ接触層を有し、多数の均一分布するくぼみと、それらの間に配置された、抄紙機の圧縮部分を通過する繊維ウェブ内の対応する浮彫りパターンを形成する表面部分とを有する。型押しベルトは更に、型押しされた繊維ウェブを抄紙機の乾燥部分に搬送する。

更に、この種の構造体は、非浸透性の有無によらず、不規則な表面形状を有する。この形状は構造体内で再現でき、又は明らかに、同一紙、ティッシュ又は不織布抄紙機に対して生成される後続構造体において再現できる。この種類の布は特許文献８及び特許文献９に記載されており、その開示内容は参照により本明細書に引用したものとする。

本発明により生成されるベルトは、特にティッシュ又はタオル製品を製造する抄紙機の成形、圧縮又は通気乾燥部分において使用でき、又は水流交絡製法、メルトブロー法、スパンボンド法及び空気振り降ろし等の製法により不織製品及び不織布を製造する機械で使用できる。ベース支持体上に針刺しされた綿を有するベルトは、圧縮部分に使用するのに最適であり、短繊維綿の無いベルトはこれら部分又は機械のいずれにも使用できる。場合により、樹脂を塗布後に、初期層又は追加綿を構造体に付着させる必要がある。このような場合には、パターン化樹脂は綿繊維の層の下に置くことができる。

追加の短繊維綿を含むか又は含まないベース支持体が提供されると、この支持体は、図１に示された装置１０に組み込まれる。ベース支持体は、抄紙機に組み込む際に、エンドレス又は継ぎ合わせでエンドレス形状のいずれにもできる。従って、図１に示されるベース支持体１２はベース支持体１２の全長の比較的短い部分であると理解されるべきである。ベース支持体１２がエンドレスである場合、この支持体は実際には一対のロール周りに取り付けられる。この状態は図示されていないが、抄紙機布分野の当業者には公知である。このような状態において、装置１０はベース支持体１２の２つの走行部分の一方、最も好都合には上側の走行部分の上に配置される。ただし、ベース支持体１２は、エンドレスであってもなくても、好ましくは、操作の間は適正な張力を掛けた状態に置かれる。更に、たるみを避けるために、ベース支持体１２は、装置１０を通過するときに、水平支持部材により下方から支持することができる。

図１を更に詳しく見ると、本発明が実行されるとき、ベース支持体１２は装置１０を通り上方に移動しており、また、装置１０は連続したいくつかのステーションを備え、ベルトが生成されるとき、このステーションを通りベース支持体１２が徐々に通過することが示されている。

第１ステーションにおいて、成形素子配置ステーション１４、横方向レール１８、２０に取り付けられ、そのレール上を、装置１０を通過するベース支持体１２の移動方向と交差する方向に移動し、更にレール間を、ベース支持体１２の移動方向と平行な方向に移動するピエゾジェットアレイ１６を用いて、所望の量の樹脂材料を、所定のパターンでベース支持体１２上に形成するように繰返し工程で高分子を配置する。

あるいは、以下に説明する通り、本発明を実施するのに必要な小さい液滴を配置する他の手段は、当業者には公知であるか、又は将来開発される可能性があり、更に、本発明の実施において使用できる。更に、材料の配置は、ベース支持体の移動と交差するだけでなく、その移動に平行、渦巻き方向に移動できる必要があり、又はその目的に適する任意の別の方法を必要とする。

高分子樹脂材料は、ベース支持体内に浸透し、必要な場合には、ベース支持体の上に所定のパターンで所望の厚さの層を形成する。このパターンは、連続網目模様に配置でき、この網目模様は、ベース支持体１２の表面の両方の範囲のほぼ全体に広がり、複数の分散した開放領域を画定する。個々の開放領域は、ベース支持体１２から生成されるベルトを通過する流体のための、又はベース支持体１２のベルト表面上の、分散した穴又は開口の対応する配列の最終的な位置である。また、いくつかの用途に対して、ベルトは透過性である必要はないことが予測される。この場合、支持体は、すでに樹脂が含浸されると共に流体透過性をもたない支持ベースであってもよく、押出高分子フィルムであってもよく、又は金属帯でさえあってもよい。個々の開放領域は、例えば、雲、花、白鳥又は木の葉、あるいは企業又は会社ロゴ等の通常の物体の輪郭又は他の表示を形成して、ベルト上に製作される製品の所望の配列が現れるようにすることができる。また、輪郭の配列は、分散した穴のバックグラウンド配列上に重ねことができる。

代替方法では、高分子樹脂材料は半連続的網目模様、例えば、ベース支持体１２のほぼ全体にわたり実質的に直線状で延びる半連続パターンに配置して、これにより、相互にほぼ平行及び等間隔の線を形成することができる。このようなラインは、直線、曲線、又はジグザグ状のいずれでもよい。更に一般的には、半連続の網目模様は、直線又は曲線、あるいは相互に間隔を空け、相互に交差しない直線及び曲線部分を有するラインを含む。

更なる代替方法では、高分子樹脂材料は、個々の位置の配列内で配置されてもよい。高分子樹脂材料は、雲、花、白鳥又は木の葉、あるいは企業又は会社ロゴ等の通常の物体の輪郭又は他の表示を形成して、ベルト上に製作される製品の所望の配列が現れるように配置することができることが分かる。また、輪郭の配列は、その上に高分子樹脂材料が配置される、より小さい分散した個々のバックグラウンド配列上に重ねることができる。

各場合において、高分子樹脂材料はベース支持体１２を通る通路を充満させて閉鎖し、所望のとき、それが配置されている位置においてベース支持体１２の面上所望の高さに高くなる。従って、高分子樹脂材料は、ベース支持体１２の表面内にも、ベース支持体１２の表面上にも、又はベース支持体１２の表面の上方にも全体的に存在する。

ピエゾジェットアレイ１６は、少なくとも１つ、好ましくは複数の個々にコンピュータ制御されるピエゾジェットを備える。各ピエゾジェットは、ジェットの能動素子が圧電素子であるポンプとして作用する。実際には、技術的に可能な場合は、最大２５６個又はそれ以上の配列が利用できる。能動素子は、印加される電気信号によって物理的に変形する水晶又はセラミックである。この変形により、水晶又はセラミックはポンプとして作用して、適正な電気信号を受け取る度に物理的に液滴を噴射する。従って、ピエゾジェットを使用して、所望の材料の液滴を繰返し供給することにより、コンピュータ制御電気信号に応答して所望の量の材料を所望の形状で配置するこの方法は、一般的に「ドロップ・オン・デマンド」法と呼ばれる。

材料を配置する場合のジェットの精度の度合いは、形成される構造体の寸法及び形状に依存する。使用されるジェットのタイプ及び供給される材料の粘度もまた、選択されるジェットの精度に影響を与える。

図１を再度参照すると、ピエゾジェットアレイ１６は、ベース支持体１２の支持体、好ましくは、ベース支持体１２の縦方向に延びる基準線から出発ベース支持体１２が静止しているときに、ベース支持体１２の縦方向及び横方向に移動する。ピエゾジェットアレイ１６は高分子樹脂材料を、１０μ（１０ミクロン）又は５０μ（５０ミクロン）又は１００μ（１００ミクロン）のような公称直径を有する極めて小さい液滴の形状として、前述のパターンの１つで配置する。ピエゾジェットアレイ１６のベース支持体１２に対する縦方向及び横方向の移動と、アレイ１６の各ピエゾジェットからの高分子樹脂材料の液滴の配置はコンピュータ制御され、ベース支持体１２内及び必要な場合には、支持体上に、３平面の長さ、幅及び深さ又は高さ（ｘ、ｙ、ｚ寸法又は方向）の制御された形状の高分子樹脂材料の所定のパターンを形成する。ピエゾジェットアレイ１６は、ベース支持体１２上を１回又は複数回移動し、所望の量の材料を配置し、所望の形状を生成する。これに関しては、配置は、一般に図７に示すような任意の数の形状を採用できる。形状は、正方形、円錐形、長方形、楕円、上方向に向かって先細りとなる長い底辺を有する台形等にできる。選択されるデザインに応じて、配置される材料の量は、ジェットが繰返し配置領域上を通過するときに減少するように層状に重ねることができる。

ピエゾジェットアレイを用いて高分子樹脂材料をベース支持体１２の面の選択領域上又は内部に配置する本発明において、高分子樹脂材料の選択は、個々のピエゾジェットが一定の液滴排出速度で高分子樹脂材料を噴射できるように、吐出時間、すなわち、高分子樹脂材料が配置に備えてピエゾジェットのノズル内において、粘度を１００ｃｐｓ（１００センチポアズ）以下である必要条件により限定される。この観点において、ジェットサイズと共に吐出点における高分子樹脂材料の粘度は、ベース支持体１２上に形成される液滴のサイズ及び形状、及び結果的には、最終的に得られるパターンの分解能を決定するのに重要である。高分子樹脂材料の選択を制限するもう１つの要件は、高分子樹脂材料が、ピエゾジェットからベース支持体１２に液滴として落下する間に、又はベース支持体１２上に到達した後で、部分的に固着することにより、高分子樹脂材料が流れるのを防止すると共に高分子樹脂材料に対する制御を維持して所望のパターンでの配置を行なければならないことである。これらの基準に適合する適宜な高分子樹脂材料は、以下の通りである。
１．加熱溶融及び湿分硬化加熱溶融；
２．ウレタン及びエポキシ系統の２成分反応系；
３．反応性アクリレート単量体、ならびにウレタン、ポリエステル、ポリエーテル及びシリコンから誘導されるアクリレートオリゴマーからなる感光性樹脂合成物；及び
４．水溶性ラテックス及び分散体及びアクリル樹脂及びポリウレタンを含む粒子充満調合物。

前述の通り、ピエゾジェットアレイは、吐出時間において樹脂の粘度が１００ｃｐｓ（１００センチポアズ）又はそれ以下である限り、１０μ（１０ミクロン）又はそれ以上の平均直径を有する極めて小さい液滴の形体の高分子樹脂材料を供給できる。また、ピエゾジェットアレイ１６は、極めて精密な一層高分子樹脂材料を配置でき、均一厚みを得るためにそれによりベース支持体１２上に形成された層の面を研磨する必要がなく、また、当業者は高分子樹脂材料のｚ方向形状を制御することができる。すなわち、ピエゾジェットアレイ１６は、高分子樹脂材料を正確に配置して、表面が研磨せずに均一にし、あるいは、表面が所定の３次元構造を有するようにできる。

すなわち、繰り返しパターンで液滴を配置することにより、つまり、１つの液滴を次の頂部の上に重ねることにより、ベース支持体１２上の高分子樹脂材料の高さ、又はｚ方向を制御でき、均一又は可変、又は所望に応じて、調節できる。更に、ピエゾジェット配列内の個々のピエゾジェットの一部を用いて、1つの高分子樹脂材料を配置し、同時に、別のピエゾジェットを用いて、異なる高分子樹脂材料を配置することにより、１種類の高分子樹脂材料より多くの微細領域を有する表面を生成できる。ジェットアレイ１６の１回以上の通過がベース支持体１２の上に、要求された高分子樹脂材料を適用する必要がある場合があることが分かる。

また、本発明の別の実施形態において、ピエゾジェットアレイ１６は、ピエゾジェットによって配置を行うことができる速度より大きな速度でベース支持体１２上に高分子樹脂材料を配置する１つ以上のバルクジェットを含んでもよい。バルクジェットによって配置すべき高分子樹脂材料の選択は、ピエゾジェットによって配置されている高分子樹脂材料に対する粘度要求に左右されない。このため、ポリウレタン及び感光性樹脂のような多くのさまざまな高分子樹脂材料が、バルクジェットを用いて配置されてもよい。実際、バルクジェットは、粗い解像度でベース支持体１２上に高分子樹脂材料の「バルク」を配置するのに用いられる。一方、ピエゾジェットはより高い解像度でベース支持体１２上に高分子樹脂材料によって形成されたパターンの詳細を精緻化するのに用いられる。バルクジェットは、ピエゾジェットに先立って、又は同時に作動してもよい。このように、ベース支持体１２に高分子樹脂材料のパターンを提供する全製法は、更に、迅速に且つ効率的に進行することができる。

高分子樹脂材料は、ベース支持体１２上の配置後に、ベース支持体１２の上又は内に固定される必要があることを理解すべきである。高分子樹脂材料を固着又は固定する手段は、樹脂材料の物理的及び／又は化学的要件に依存する。感光性重合体は、光により硬化するのに対して、熱溶融材料は冷却によって凝固する。水溶性ラテックス及び分散体は乾燥した後、熱により硬化させ、また、反応性物質は、熱によって硬化させる。従って、高分子樹脂材料は、硬化、冷却、乾燥、又はこれらの組み合わせにより固着できる。

高分子樹脂材料の適正な固定には、ベース支持体１２の内への樹脂材料の浸透、及びベース支持体１２内での配分を制御する必要、すなわち、樹脂材料をベース支持体１２の所望の容積以内に制御及び制限する必要がある。ベース支持体１２の表面下でのこのような制御は、吸い上げ及び拡大を防止するために重要である。このような制御は、例えば、ベース支持体１２を、高分子樹脂材料を接触後時直ぐ固着させる温度に維持することによってなされる。制御は、ある程度の開放領域を有するベース支持体上に周知の硬化又は反応時間を有する材料を使用することにより、高分子樹脂材料が固着後、ベース支持体１２の所望の容積以上に拡大する時間を確保するように実行してもよい。

パターンが、ベース支持体１２を横切る横方向レール１８、２０の間で帯として完成すると、ベース支持体１２は、縦方向に帯の幅に等しい量だけ進み、前述の手順を繰り返して、先に完成した帯の隣接する新しい帯として所定のパターンを生成する。この繰り返しにより、ベース支持体１２全体に所定のパターンを生成することができる。パターンはベース支持体上の繰り返しランダム、すなわち繰り返しランダムパターンであってもよく、あるいは品質管理のためにベルトからベルトに繰り返しできるようなパターンであってもよい。

代替方法では、ピエゾジェットアレイ１６は、ベース支持体１２の端部から、好ましくは、ベース支持体１２の縦方向に延びる基準線から再度出発し、ベース支持体１２がピエゾジェットアレイ下を移動する間に、横方向レール１８，２０に対して固定された位置に維持され、高分子樹脂材料をベース支持体１２周りの縦方向の細長い切れ内に所望のパターンで配置する。縦方向の細長い切れが完成すると、ピエゾジェットアレイ１６は横方向レール１８，２０上を横方向に縦方向の細長い切れと同一量だけ移動し、前述の手順を繰り返して、先に完成した細長い切れに隣接する新しい縦方向の細長い切れ内に所定のパターンを生成する。この繰り返しにより、ベース支持体１２全体に所定のパターンを生成できる。

この表面は、通常、製造される紙、ティッシュ、タオル又は不織製品と接触する面である。製造／製法によっては、この樹脂を非製造接触面上の主材料としてとしない、と考えられる。この場合、ベルト及び製造される製品が接触しているときに生じる流体の流れ、又は機械的圧力差は、局部的密度又は質感の差をもたらす。

横方向レール１８，１９の一端には、各ジェットからの高分子樹脂材料の流れを検査するためのジェット−チェックステーション２２が設けられている。そこでは、ジェットをパージしてクリーニングし、ジェットユニットのあらゆる不具合に対して動作を自動的に復元する。

第２のステーションにおいては、画像化／修復ステーション２４、横方向レール２６，２８は、ベース支持体１２の幅を横切って移動できるデジタルカメラ３０と、修復ジェット配列３２とを支持する。この修復ジェット配列３２は、ベース支持体１２の幅を横切って移動、及びベース支持体１２が静止している間に、横方向レール２６，２８の間を支持体１２の縦方向に移動の両方に移動する。

デジタルカメラ３０は、配置された高分子樹脂材料を観察して、あらゆる欠陥箇所又は分散した素子の抜け、又は高分子樹脂材料により、ベース支持体１２上に生成される半連続又は連続パターン内の相似の不規則部の位置を特定する。実際のパターンと所望のパターンとの比較は、デジタルカメラ３０と組み合わせて機能する高速パターン認識（ＦＰＲ）プロセッサによってなされる。ＦＰＲプロセッサは、修復ジェット配列３２に信号を送り、欠陥箇所又は抜け箇所であることが検出された素子上に追加の高分子樹脂材料を配置する。前述と同様に、横方向レール２６，２８の一端には、各修復ジェットからの材料の流れを検査するための修復ジェット−チェックステーション３４が設けられている。そこでは、各修復ジェットをパージしてクリーニングし、修復ジェットユニットのあらゆる不具合に対して動作を自動的に復する。

第３のステーションにおいては、追加設定ステーション３６、横方向レール３８，４０は、固着デバイス４２を支持する。固着デバイス４２は、使用されている高分子樹脂材料を固着するのに必要となる場合がある。例えば、赤外線、熱風、マイクロウェーブ、又はレーザ光線等の熱源、冷風、あるいは紫外線又は可視光線であってもよく、その選択は、使用される高分子樹脂材料の必要条件に左右される。

最後に、随意選択の第４の最終ステーションは、研磨ステーション４４であり、そこでは、ベース支持体１２の表面の上に適正な研磨剤を用いて均一な厚みの、滑らかな、肉眼では均一な的表面を有する高分子樹脂材料を実現する。随意選択の研磨ステーション４４は、研磨表面を有するロールと、別のロール又はベース支持体１２の反対面の受面とを備え、研磨の結果として均一な厚みの、滑らかな、肉眼では均一な表面を得ることを保証する。

例として、装置１０の任意の設定ステーション３６及び任意の研磨ステーション４４からの出口に現れる完成したベルト５０の平面図である図２を参照する。ベルト５０は、所定のパターンの複数の個々の穴５４以外の部分において、高分子樹脂材料５２のコーティングを有する。紙幅方向（ＣＤ）糸５８の配列と織り合わされた走行方向（ＭＤ）糸５６の配列を備える浸透性ベース支持体１２の部分が、分散開口５４の各々で視認することができる。

図３は、図２に示す位置で切断された完成したベルト５０の断面図である。この例においては、高分子樹脂材料５２は、分散開口５４で示される領域を除いて、ベース支持体１２上に所望の厚みの層を形成する。

図４及び５はベルトの別の実施形態を示す。図４はベルト６０の平面図であり、ベース支持体１２は所定のパターンの高分子樹脂材料の複数の分散した領域６２を有する。このようなベルト６０は、抄紙機の成形部分において使用される。

図５は、表面に高分子樹脂材料の半連続網目模様を有するベルト７０の平面図である。半連続網目模様は、実質的に直線状にベルト７０のほぼ全体に広がっている。半連続網目模様の各部分７２はほぼ直線で延び、ある範囲まで相互に平行なジグザグ形状にし、網目模様を形成する。各部分７２は高分子樹脂材料である。

図６は図２に示したベルト８０の変形形体の平面図であり、分散開口８２のパターンの上に重ねた追加パターンを有する。追加パターン８４はロゴであるが、通常の物体でもよく、またベルト８０上に所望の配列で繰り返すパターンにもできる。浸透性ベース支持体１２の部分は、分散した各開口８２ならびに追加パターン８４内に見える。

本発明の別の実施形態において、高分子材料配置ステーション１４、画像化／修復ステーション２４、及び固着ステーション３６は、前述の紙幅方向で示したものでなく螺旋技法でベース支持体１２からベルトを製造するように構成できる。螺旋技法においては、高分子材料配置ステーション１４、画像化／修復ステーション２４、及び固着ステーション３６は、ベース支持体１２の一端、例えば、図１の左側端で出発し、ベース支持体１２が図１で示された方向に移動するとき、ベース支持体１２を横切って徐々に移動する。ステーション１４，２４，３６及びベース支持体１２が移動する速度は、完成ベルトの所望のパターンがベース支持体１２上で連続した螺旋形状になるように設定される。この別形態において、高分子材料配置ステージ１４及び画像化／修復ステーション２４に配置される高分子樹脂材料は、各螺旋が固着装置４２の下を通過するときに部分的に固着又は固定され、ベース支持体全体１２が装置１０を通過して処理されたときに、完全に固着される。

代替方法では、ピエゾジェットアレイ１６がベース支持体１２周りの縦方向の細長い切れにおいて高分子樹脂材料を所望のパターンで配置する場合、画像化／修復ステーション２４及び固着ステーション３６は、ベース支持体１２がそれらステーションの下を移動する間、ピエゾジェットアレイ１６に整列した固定位置に維持され、その結果、完成ベルトの所望のパターンはベース支持体１２の周り方向の細長い切れに供給される。縦方向の細長い切れが完成すると、ピエゾジェットアレイ１６、画像化／修復ステーション２４及び固着ステーション３６は、縦方向の細長い切れの幅と同一量だけ、横方向に移動し、前述の手順を繰り返して、先に完成した細長い切れに隣接する新しい縦方向の細長い切れを生成する。この繰り返しにより、ベース支持体１２全体を完全にコーティングすることができる。

更に、装置全体は、処理される材料に対し固定位置にとどまることができる。材料は、ベルトの全幅である必要はなく、開示内容が参照により本明細書に組み込まれるレックスフェルトの特許文献１４に開示されるように、その後全幅ベルトに形成される細長い切れであり得ことに注意すべきである。この細長い切れは、細長い切れ材料だけあればよく、全幅のベルトに形成される。細長い切れは、完全に処理後、１式のロールに巻き戻し及び巻き付けできる。ベルト生成材料のこれらのロールは保管し、その後に使用して、例えば、上の特許の教示を用いてエンドレスの全幅構造体を形成できる。

当業者には、前述の内容に対する変更形態は明らかであろうが、それら変更形態は、添付の特許請求の範囲を逸脱して本発明に変更を及ぼすことはない。特に、上の説明では、ピエゾジェットは高分子樹脂材料を配置するのに使用されるとして述べているが、ベース支持体上の事前に選択された位置において、所望のサイズ範囲の樹脂材料の液滴を配置する他の手段は当業者には公知であり、又は将来開発される可能性があり、そのような別の手段を本発明の具体化に利用できる。例えば、最終素子が半球のような比較的大きいパターンを必要とする製法においては、比較的大きい、更に単一樹脂配置ノズルはジェットアレイ全体を含むことができる。このような手段の使用は、それを用いて具体化された場合、本発明を添付の特許請求の範囲から逸脱させるものではない。

本発明の方法によるベルトを生成するのに用いる装置の概略図である。 図１の装置において、完全なベルトが出口に現れるときの平面図である。 図２で示された位置で切断された断面図である。 ベルトの第２実施形態の平面図である。 ベルトの第３実施形態の平面図である。 図２のベルトの変形ベルトの平面図であり、分散した開口パターンに重ね合わせた追加パターンを有する。 配置される材料のさまざまな形状を示す斜視図である。

符号の説明

１０ 装置
１２ ベース支持体
１４ 成形素子配置ステーション
１６ ピエゾジェットアレイ
１８、２０、２６、２８、３８、４０ 横方向レール
２２ ジェット−チェックステーション
２４ 画像化／修復ステーション
３０ デジタルカメラ
３２ 修復ジェットアレイ
３４ 修復ジェット−チェックステーション
３６ 高分子材料配置ステーション
４２ バルクジェットアレイ
４４ 固着デバイス
５０、６０、７０、８０ ベルト
５２ 機能的高分子樹脂材料
５４、６２、８２ 分散開口
５６ 走行方向（ＭＤ）糸
５８ 紙幅方向（ＣＤ）糸
７２ 半連続網目模様
８４ 追加パターン

Claims (26)

1. バルクティッシュ及びタオルの製造や不織製品及び不織布の製造に用いられるベルトの製造方法であって、
   ａ）該ベルトのベース支持体を設け、
   ｂ）該ベース支持体上に制御される方法で、高分子樹脂材料を配置して、配置される材料のｘ、ｙ、ｚ寸法を調整することにより該高分子樹脂材料の配置の所定のパターンを作り出し、ここで、該高分子樹脂材料の配置のために、複数の該高分子樹脂材料の液滴が用いられており、
   ｃ）該高分子樹脂材料を少なくとも部分的に固着する、
   各工程を含む、方法。
2. 前記液滴が１０μ（１０ミクロン）又はそれ以上の平均直径を有する、請求項１に記載の方法。
3. 前記工程ｂ）及びｃ）が、前記ベース支持体を横切って横方向に延びる連続帯上に順次実行される、請求項１に記載の方法。
4. 前記工程ｂ）及びｃ）が、前記ベース支持体周りを縦方向に延びる連続の布切れ上に順次実行される、請求項１に記載の方法。
5. 前記工程ｂ）及びｃ）が、前記ベース支持体周りに螺旋状に実行される、請求項１に記載の方法。
6. 前記工程ｂ）において、前記所定のパターンは、所定の配列で表される複数の分散位置を含む、請求項１に記載の方法。
7. 前記工程ｂ）において、前記所定のパターンは、所定の配列の複数の分散した開放を画定する連続網目模様を含む、請求項１に記載の方法。
8. 前記工程ｂ）において、前記所定のパターンは、前記ベース支持体の全体に亘って伸びる連続的な網目模様を含む、請求項１に記載の方法。
9. 前記工程ｂ）において、前記高分子樹脂材料は、前記ベース支持体内に浸透している、請求項１に記載の方法。
10. 前記工程ｂ）において、前記高分子樹脂材料は、前記ベース支持体上に所望厚みの規則的又は不規則パターンの層を形成する、請求項１に記載の方法。
11. 前記工程ｂ）において、前記高分子樹脂材料は、ピエゾジェット手段により配置される、請求項１に記載の方法。
12. 前記工程ｂ）において、前記高分子樹脂材料は、複数の個々にコンピュータ制御されるピエゾジェットを備えるピエゾジェットアレイにより配置される、請求項１に記載の方法。
13. 前記工程ｂ）及びｃ）の間に、更に、
    ｉ）前記高分子樹脂材料の実際のパターンを検査して前記所定のパターンとの一致性を測定し、及び
    ｉｉ）該高分子樹脂材料の実際のパターンを修復して該所定のパターンからの差をなくす、
    各工程を含む、請求項１に記載の方法。
14. 前記検査工程は、デジタルカメラと組み合わせて機能する高速パターン認識（ＦＰＲ）プロセッサによって実行される、請求項１３に記載の方法。
15. 前記修復工程は、前記ＦＰＲプロセッサに結合された修復ジェットアレイによって実行される、請求項１４に記載の方法。
16. 前記固着工程が前記高分子樹脂材料を熱源に当てることにより実行される、請求項１に記載の方法。
17. 前記固着工程が前記高分子樹脂材料を冷気に当てることにより実行される、請求項１に記載の方法。
18. 前記固着工程が前記高分子樹脂材料を化学線に当てることにより実行される、請求項１に記載の方法。
19. 前記第１の高分子樹脂材料を配置され、前記第１の高分子樹脂材料と異なる第２の高分子樹脂材料を配置される、請求項１に記載の方法。
20. 前記高分子樹脂材料が均一表面を有する均一厚みの層として配置される、請求項１０に記載の方法。
21. 前記高分子樹脂材料が３次元構造を有する表面を備える不均一厚みの層として配置される、請求項１０に記載の方法。
22. 前記ベルトの製造を促進するために、バルクジェットで高分子樹脂材料を所定のパターンで前記ベース支持体の上に配置する工程を更に備える、請求項１に記載の方法。
23. 前記配置工程は、工程ｃ）の前に実行される、請求項２２に記載の方法。
24. 前記配置工程は、工程ｃ）と同時に実行される、請求項２２に記載の方法。
25. 前記高分子樹脂材料を一様の厚さで且つ滑らかで肉眼的に単一平面とするために、前記ベース支持体上に配置された前記高分子樹脂材料を研磨する工程を更に備える、請求項１に記載の方法。
26. 織布、不織布、螺旋形状の布、螺旋連結した布、編まれた網目状布、又は布切れの幅よりも大きな幅を有するベルトを形成するために最終的に螺旋状に巻かれる布切れ、から成る群から選ばれたベース支持体を提供する工程を更に含む、請求項１に記載の方法。

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