JP4854672B2 - 原料から繊維製品および新型の繊維製品を作成するための方法および機械 - Google Patents

Description

本発明は、原料からの繊維製品の製造に関し、特に、例えば卵ケースおよび他の包装製品のような三次元の物体に関するが、飲料のための飲料用カップ、または、例えば食品トレイのようなトレイのような物体にも関連する。

卵ボックスのような繊維製品は、成形された繊維製品が脱水され、おそらくある形の後処理を受けた後に繊維層が作成され、所望の形状に成形される工程において、原料から作成されることができる。

米国特許Ｎｏ．６１０３１７９は、第１の雄の型が原料を含む成型タンクに浸されるところで繊維製品を生成する方法を開示する。真空によって、繊維製品のための所定の厚みの繊維層は形成される。第１の雄の型は、それから成型タンクから除去される。運動の周期的な配列は雌の型で実行され、ここで、第１の押圧段階において、雌の型は雄の型に対して力で押さえつけられるので、繊維製品が第２の位置へ移動する雌の型へ移動された後に原料の水の第１の表出が発生する。繊維製品はそれから、繊維製品がマイクロ波またはＩＲ放射線を用いた最終的な乾燥を受けた後に第２の表出を受ける。

米国特許Ｎｏ．６４５１２３５は、三次元の繊維トラスを繊維スラリーから形成するための方法を開示する。この方法では、三次元の第１の成形面を有する本質的に堅固な可動の湿った成形型、および、第２の成形面を有する本質的に堅固な固定された湿った成形型からなる湿った成形ステーションが使用される。デッケルは、第１の型の周縁表面を取り囲む断面の外形を含むプリズム状の容積からなるデッケル内部空間を囲む本質的に堅固な不透水的なフレームからなり、可動の湿った成形型は、デッケル内部空間のプリズム状の容積の軸方向の長さを横切ることができる。デッケル内部空間の中で、第２の成形面の所定の領域より上に、スラリー空間は存在する。繊維スラリーをスラリー空間に加えるための充填材手段、および、プリズム状の容積の軸方向の長さに沿って、可動の湿った成形型を付勢する押圧手段もまた存在する。方法は、スラリー空間への所定量の繊維スラリーの添加、および、前もって選択されたレートでのスラリー空間に含まれる繊維スラリーの圧縮を含む。プレフォーム繊維トラスは、それからデッケル内部空間から除去され、トラス仕上げステーションへ移動される。トラス仕上げステーションにおいて、湿ったプレフォーム繊維トラスはさらに圧縮され、完成した繊維トラスを生じるため、加熱された成形ダイ間の加圧された圧迫の下で乾燥される。仕上げステーションでの処理の後、当て板は、完成した繊維トラスを後処理ステーションに移動させる。後処理は、表皮への結合のような動作を含むと述べられている。

米国特許Ｎｏ．６５８２５６２は、第１および第２の嵌合用の多孔性の型の使用によって、スラリーから成形された部分を生成する方法を開示する。この方法では、第１の型がスラリーへ移動され、真空が、第１の鋳型上にスラリーが所望の厚みになるように、第１の鋳型に供給される。第２の型は、熱気源からの熱気によって加熱され、第１および第２の型は嵌合され、真空は、第１および第２の型の嵌合の間、第１および第２の型に供給される。この後に、成形された部分は第１の型から取り出され、成形された部分は第２の型とともに移動する。第２の型は移動され、成形された部分が第２の型から切り離されることができるように、第２の型上の真空は放出される。これは、コンベアベルトと関連して実行されることができる。３０００Ｆ（約１４９０℃に対応する）の乾燥温度が使用されることができると述べられている。

米国特許Ｎｏ．６１３６１５０は、成型タンクにおいて原料の流動を達成する方法および装置を開示する。成型タンクが、例えば卵ケースまたは他の包装製品のような繊維製品を生成するために使用されることが述べられている。この特許において、成型タンクの原料の流動が成型タンクの底部に注入され、タンクのふちの上に流れることが可能になることが提案される。これは、上方に導かれ、この方法において使用される雄のツール上に均等な厚みの繊維層を形成するために重要である流動に結びつくことが述べられている。

例えば卵ボックスおよび飲料用カップのような繊維製品の製造の間、最終的な製品の形状が確実な方法で制御されることができることが望ましい。多くの用途のため、最終的な製品が本質的に均等な強度特性を有するので、最終的な製品は他のものよりも一方向へ容易に曲がらないこともまた望ましい。繊維製品を脱水するために熱が使用される場合、熱が繊維製品の表面を燃焼させないこともまた望ましい。蒸発した水が効率的に排出されることができることもまた望ましい。

本発明の目的は、原料から繊維製品を生じるための改善された方法および改善された機械を提供することである。本発明の好ましい実施例において、方法はこのように実行され、機械は最終的な製品の形状の改善された制御が達成されるように、設計される。発明の有益な実施例において、最終的な製品もまた、本質的に均等な強度の特性を得る。発明の更なる目的は、効率的な脱水、および、最終的な製品の表面の燃焼の回避を含む。

本発明は原料から繊維製品を生成するための方法に関する。発明の方法は、空気および水を透過する第１のツールの提供、および、第２のツールの提供からなる。第２のツールは、少なくとも２２０℃の表面温度まで加熱される。成型タンクは提供され、原料は成型タンクに供給される。第１のツールはタンクの原料に浸漬され、初期の繊維製品は、第１のツールを通じた吸入を適用することによって第１のツールの上に形成される。第１のツールはそれから原料から除去され、第１のツールは、形成された繊維製品が第１および第２のツールにはさまれるように、第２のツールに対するように置かれる。形成された繊維製品は、少なくとも形成された繊維製品の水の部分が蒸発するように第２のツールによって加熱される。
形成された繊維製品は続いて、少なくとも１つの追加的な脱水ステップを受ける可能性があり、そこで繊維製品は、１対の対向するツールにはさまれる。水は、好ましくは少なくとも７０％の乾燥した固形分に達するまで、繊維製品から除去される。繊維製品が少なくとも７０％の乾燥した固形分に達した時、それは、マイクロ波による最終的な乾燥を受ける可能性がある。マイクロ波による最終的な乾燥の前に、繊維製品は、より均等な含水率を達成するために蒸気を受けることができる。

第１のツールおよび第２のツールの間で実行される加熱しているおよび蒸発しているステップは、好ましくは１秒以上持続しなければならない。成形ステップの間、繊維製品は、１８-２２重量部、好ましくは２０重量部の乾燥した固形分に最適に脱水される。使用される原料は、０．４から０．７％重量部の乾燥した固形分を最適に有する。好ましくは、０．５％重量部の乾燥した固形分を有する。適切な原料は、化学熱機械的パルプ（ＣＴＭＰ）から作成されることができる。

本発明の好ましい実施例において、原料は、実際の成形ステップの間、成型タンクに供給されない。これは、成形ステップの間、例えば、機械用バットからの原料が成型タンクを迂回するようにさせることによって達成されることができる。成形ステップの後、機械バットからの原料は、成型タンクにもう一度供給されることができる。成形ステップは、好ましくは１から２秒かかる。

第１のツールおよび第２のツールは、１ＭＰａ以下、好ましくは９００ＫＰａ以下の超過圧を生成する力で互いに好ましくは押圧されなければならない。実際には、きわめて低い圧力を使用することは、場合によっては適切であり、圧力は１０から９００ ＫＰａの範囲である可能性がある。機械的な圧力が全く適用されないこともまた、考えられる。
吸入は、繊維製品が第１のツールおよび加熱された第２のツールにはさまれる場合にもまた、好ましくは第１のツールに適用されなければならない。好ましい実施例においてもまた、第２のツールは、空気および水を透過する。吸入はそれからまた、繊維製品がツールにはさまれる場合、第２のツールに適用されるので、蒸気および水は第１のツールおよび第２のツールを通じて排出される。

本発明は、原料から繊維製品を生成するための機械にも関連する。機械は、原料を保持するための成型タンク、および、空気および水を透過する第１のツールからなる。機械はさらに、空気および水を透過する第２のツールからなる。機械は、第１のツールをタンクまで下げ、タンクの中から第１のツールを持ち上げ、第１のツールを第２のツールに導くように第１のツールに連結される手段を有する。吸入装置、すなわち負圧の供給源は、第１のツールに連結される。熱の供給源、すなわち加熱装置は、第２のツールを加熱するよう配置され、湿った繊維製品が第１および第２のツールにはさまれる場合に湿った繊維製品の水を蒸発させるため、第２のツールの表面を少なくとも２２０℃の温度に加熱することができる。機械は、第１および第２のツールの間で以前に脱水された繊維製品の水の追加的な除去のためのマイクロ波ヒータをさらに備える。第２のツールから繊維製品をマイクロ波ヒータまで移動するための手段もまた、存在する。

好ましくは、機械バットは、導管を通じて成型タンクに原料を供給するために配置される。機械バットからの原料は、成型タンクに直接通過する、または、環状にされた流動の周辺において汲み出されることができるように選択的に使用されるバイパス導管もまた存在する可能性がある。

有益な実施例において、蒸気シャワーは、マイクロ波ヒータの前に配置されることができるので、マイクロ波ヒータに通される繊維製品は、それがマイクロ波ヒータによって処理される前に蒸気を浴びることができる。

好ましくは、第１のツールは、多孔性の本体を形成するために一緒に焼結された粒子からなる。好ましい実施例において、また第２のツールは、多孔性の本体を形成するために一緒に焼結された粒子からなる。もちろん、焼結されたツールの他のツールもまた考慮されると理解される。

有益な実施例において、第１および第２のツールは、異なる角度位置の間で回転することができるホルダに載置される。

第１および第２のツールに加えて、追加的なツールは、第１および第２のツールの対からマイクロ波ヒータへの経路に配置され、追加的なツールは、ツールの協同する対を形成し、ここで繊維製品は、追加的な脱水を受ける可能性があり、追加的なツールは、マイクロ波ヒータの方へ繊維製品を運搬するためにさらに配置される。

まず図１を参照する。図１において、繊維製品を生成するための機械が示される。図１の左に、資源準備部分が示され、ここで、パルプの包み２０は、崩壊し、パルプ製造機２２の原料に溶解して、続いて、機械バット７に通過される。機械バット７において、原料は、凝集を回避するために揺動装置２１によって動くように保つことができる。機械バット７から、原料は、本発明の工程において使われるタンク６に導管８を通じて供給されることができる。本発明の好ましい実施例において、実際の成形ステップの間、成形タンク６に原料は供給されない。これは、成形ステップの間、例えば、機械バット７からの原料の成型タンク６の迂回によって達成されることができる。成形ステップの後、機械バット７からの原料は、成形タンク６にもう一度供給されることができる。成形ステップは、最適には１-２秒かかる。成形タンク６にパルプが通過されない場合、成形タンク６のパルプ１９は、静止していることができる。これは、繊維の配向はより確率論的であるので、形成された繊維製品が均一の特性を全方向に得るという利点を伴う。成形タンク６に導く導管の凝集を回避するため、原料は、成形の間、バイパス導管９で送られることができるので、原料は動いているように保たれる。繊維製品がタンク６に保たれる原料に浸漬されるツール１の上に形成された後、繊維製品はツールの対向する対の間で脱水され、最終的な乾燥のためのマイクロ波加熱装置１７に続いて通される。コンベアベルト１５は、マイクロ波ヒータ１７に繊維製品１０を運ぶのに使われることができる。生産ラインの終了後、堆積２４に最終的な製品１０を配置するために使用されるピックアップ・ユニット２３が存在してもよい。ピックアップ・ユニット２３は、すでに乾燥された製品１０をピックアップすることができるための吸入装置（図示せず）を有する可能性がある。

次に、工程の作用が図２ａから２ｈおよび図３から５に関して説明される。図２ａにおいて、第１のツール１は、駆動軸またはピン１４上で枢動することができるホルダ１４に配置される。図２ｂにおいて、ホルダ１３は、第１のツール１がタンク６において保持される原料１９に面する位置に枢動または回転される。第１のツール１は、原料１９まで下げられるようにホルダ１３に載置される。これは、ホルダ１３に関して第１のツール１を上下させるための特別な手段によって実行されることができる。このような手段は、例えば、図２ｃにおいて概略的に示されるテレスコープの油圧で作動されたアーム１８を含むことができる。第１のツール１は次に、それが図２ｄに示される位置に達するまで原料１９に下げられる。この位置は、図３においてより詳細に示される。図３で分かるように、第１のツール１は、形成される繊維製品の形状に対応する輪郭が作られた表面２５を有する。第１のツール１は、空気および水を透過する。それはまた、水および繊維が第１のツール１の方へ吸い込まれるように、第１のツール１を通じて吸入を適用することができる負圧の供給源、すなわち吸入装置２に連結される。水は、第１のツール１を通過し、および、戻し導管（図示せず）を通じて原料１９へ戻される。しかしながら、繊維は第１のツール１の輪郭が作られた表面２５上にとどまり、図４に示されるように初期の繊維製品１０を形成する。このように、第１のツール１は、繊維製品の初期の成形のための成形ツールとして役立つ。使用される原料は、好ましくは化学熱機械的パルプ（ＣＴＭＰ）に基づくがＣＴＭＰが考慮できる他のパルプであってもよい。それは、ＣＴＭＰに基づいて原料を脱水することが比較的容易であるので、ＣＴＭＰはこの文脈における好適なパルプである。原料の濃度は、０．５重量％または約０．５重量％である可能性がある。しかしながら、他の濃度値もまた考えられる可能性がある。

初期の成形ステップは、約１-２秒かかる可能性がある。初期の成形ステップが完了した場合、図２ｅに示されるように第１のツール１（成形ツール）は原料１９から持ち上げられる。形成された繊維製品１０は次に、約２０％乾燥した固形分を有するが、乾燥した固形分はまた、多少低いまたは多少高い、現実的には、例えば１８から２２％の範囲である可能性がある。図２ｆから２ｈで示されるように、ホルダ１３はそれから回転する可能性があり、第１のツール１はホルダ１３の本体から離れてアーム１８によってもう一度移動される。図２ｆから２ｈにおいて、第１のツール１は図において、水平および直角に移動される。しかしながら、他の方向および運動のパターンもまた可能であると理解されるべきである。第１のツールは、図２ｈにおいて象徴的に示され、図５により詳細に示されるように、第２のツール３と嵌合するために移動される。この運動の間、吸入装置２は作動を継続するので、初期の繊維製品１０は、第１のツール１によって確実に保持される。第２のツール３は、第１のツール１の輪郭が作られた表面２５と適合する輪郭が作られた表面２６を有する。第１のツール１が第２のツール３に面する場合、形成された繊維製品１０はツール１、３の間で保持される。図において、第１のツール１は雄のツールとして示され、一方で第２のツール３は雌のツールとして示される。それは、成形工程をより容易にするので、これが最も適切な解決法であると考えられるが、第１のツール１はまた雌のツールであってもよい。加熱装置５は、第２のツール３の輪郭が作られた表面２６が好ましくは少なくとも２２０℃の温度に達するように第２のツール３を加熱するために配置される。２２０℃よりもかなり高い温度が使用されることもできる。第２のツール３の表面温度の現実的な間隔は、２２０℃から４００℃である。効果的な脱水を達成するための第２のツール３のための表面温度は、好ましくは少なくとも２２０℃であるが、２２０℃より下の温度が考えられることも理解されるべきである。例えば、温度は２００℃くらいに低くてもよい。したがって、温度のための間隔は、２００℃から４００℃である可能性がある 。好ましい実施例において、第２のツール３はまた透過性ツールであり、吸入装置４はまた、第２のツール３が第１のツール１と嵌合する場合、第２のツール３を通じて吸入を適用するため、第２のツール３に連結される可能性がある。第２のツール３の高い温度のため、繊維製品１０の水は蒸発する。少なくとも第１のツール１が透過性であるので、蒸気は第１のツール１を通じて逃れることができる。第１のツールの吸入装置２が作動中である場合、これは蒸気の排出を容易にする。第２のツール３がまた透過性である場合、蒸気はまた、第２のツール３を通じて排出されることができ、これは、第２のツールの吸入装置４が作動中である場合より効率的になる。繊維製品１０は、蒸発の間、ツール１、３の間で保持される。水がこのような高い温度で蒸発する場合、蒸発工程は急激かつ突然である。一般に広まっている理論によれば、繊維製品は、いわゆる「衝撃乾燥」の工程を受ける。これは、繊維製品から出る蒸発した水はまた、蒸発しなかった繊維間の残留した水を強制的に出すことを示す。これは、きわめて効果的な脱水に結びつく。本発明は、このような状況の下で正確に起こるいかなる特定の理論にも、束縛されない。しかしながら、実際的な経験により、２２０℃の表面温度きわめて効果的な脱水に結びつくことが証明された。５０％およびそれ以上の乾燥レベルは、ツール１、３間の第１の脱水ステップにおいてすでに得ることができることが観察された。ツール１、３間のニップの時間は好ましくは非常に短く、わずか１秒が適切である可能性がある。いくつかの場合において、１秒以下の時間が適切である。ツール１、３間のニップの圧力は、好ましくは１ＭＰａより高くてはならない。好ましくは、機械的な圧力は、９００ＫＰａより高くてはならない。例えば、機械的な圧力は、１０から９００ＭＰａの範囲である可能性がある。いくつかの場合において、圧力は実際ゼロである可能性がある。

次に図６を参照する。図６において、いくつかのツール・ホルダ１３がどのように列に配置されるかを見ることができる。例えば図８において示されたように、それぞれのツール・ホルダ１３は枢動自在であり、そのために駆動軸１４を有する。駆動軸１４は、ツール・ホルダと共に回転可能である、または、ツール・ホルダ１３は駆動軸１４上で枢動する可能性がある。各々のツール・ホルダ１３上において、例えば雄のツール１１および雌のツール１２のような追加的なツール１１、１２が、存在する。各々のツール１１、１２は、隣接したツール・ホルダ１３上に少なくとも１つの他のツールを有して一緒にニップを形成することができる。各々のツール１１、１２は透過性であり、および、第１のツール１および第２のツール３のような吸入装置と連結される可能性がある。ツール１１、１２は、それぞれのホルダ１３から離れてまたは、ホルダの方へツール１１、１２を移動するため、１つまたはいくつかのテレスコープ式アーム１８、または他のいくつかのアクチュエータ上に載置することができる。このように、１つのホルダ１３上のツール１１は、ツール１１、１２の間で保持される繊維製品を脱水するため、隣接したホルダ１３上のツール１２の方へ、水平に移動される可能性がある。ツール１１、１２およびそこのツール・ホルダ１３はまた、マイクロ波ヒータ１７の方へ繊維製品１０を運搬するためのコンベアとして役立つ。これは、以下のようにして機能する。繊維製品１０は、透過性ツール１、３、１１、１２を通じた吸入によって、雄のツール１、１１または雌のツール３、１２上で保たれる。一例として、繊維製品１０が最初に雄のツール１、１１に保持される場合の参照は次に作成される。アーム１８（または複数のアーム１８）は、雌のツール３、１２の方へ、雄のツール１、１１を動かす。繊維製品１０は、脱水される。雄のツール１、１１による吸入は解除され、次に繊維製品１０が雌のツール３、１２を通じた吸入によって保持される。雄のツール１、１１は、その本来の位置に戻る。雌のツール３、１２のツール・ホルダ１３は次に、繊維製品が新規な雄のツール１２に面するように１８０°回転される。この工程は、繊維製品１０が次の雄のツールへ移動され、さらにマイクロ波乾燥機の方へ移動されるように反復されることができると理解されることができる。ツール１１、１２およびそれらのホルダ１３は、したがってマイクロ波ヒータの方へ繊維製品１０を運搬するために配置される。追加的なツール１１、１２の配置の追加的な説明のため、図７もまた参照される。

図１４において最も明確に示すことができるように、それぞれのツール・ホルダ１３は、互いの次に配置される複数のツール１２を有することができるので、複数の繊維製品１０は、同時に生成され、仕上げられることができる。ツール１１、１２の各々の追加的な対は、第１のツール１（成形ツール）および第２のツール３と同じように作用することができ、さらなる脱水は、追加的なツール１１、１２の対の間で形成されるニップにおいて生じることができると理解されるべきである。追加的なツール１１、１２は、脱水する目的および繊維製品１０を運搬する目的の両方に役立つ。本発明の有益な実施例において、第１のツール１および第２のツール３間の圧力は、比較的低く保たれる可能性があり、一方でより高い圧力および低い温度が次のツールの対１１、１２間で使用される。例えば、最高１ＭＰａの高い圧力が、ツール１１、１２の最後の対の間の押圧ニップにおいて使われることができる。通常、追加的な脱水は、追加的なツール１１、１２間の押圧ニップにおいて生じるということは理解されるべきである。２つ以上の押圧ニップが使用される場合、ニップの圧力は、最も低い圧力が第１のニップにおいて使用され、より高い圧力が次のニップにおいて使用され、最も高い圧力が最後のニップにおいて使用されるように、ニップからニップまで増加させることができる。圧力は、したがってニップからニップまで段階的に増加する可能性がある。

図９aから９ｈに関して、コンベアベルト１５は、工具経路の終端に位置する可能性がある。図９aは、最後のツール・ホルダ１３がどのように水平位置にあるかを示す。繊維製品１０が雄のツール１１への吸入によって保持されるということが理解されるべきである。ツール・ホルダ１３は、コンベアベルト１５より上に位置する。図９ｂにおいて、ツール・ホルダ１３は回転されるので、ツール１１は次にコンベアベルト１５に面する。図９ｃに示されるツール１１は下方に移動し、吸入が停止し、繊維製品をコンベアベルト１５に落下させる。あるいは、空気はまた、繊維製品１０がツール１１を離れるのを助けるため、ツール１１で吹きつけられることができる。繊維製品はそれからマイクロ波ヒータの方へ運ばれ、一方で図９ｅから９ｈに示されるようにツール１１はその本来の位置に戻る。

図１０において、どのようにマイクロ波ヒータ１７が、繊維製品１０上に蒸気を吹きつける蒸気シャワー１６によって先行されることができるかを見ることができる。これの目的は、繊維製品１０のより均等な水分配置を達成することである。蒸気の使用は本発明の任意の特徴であり、蒸気が使われない発明の実施例を認識することも可能であることが理解されるべきである。好ましくは、繊維製品は、マイクロ波ヒータ１７に達する前に少なくとも７０％の乾燥した固形分に脱水される。しかしながら、７０％以下の乾燥した固形分でマイクロ波ヒータに達することができることは理解されるべきである。

発明の可能な実施例によるツール１、３、１１、１２の設計は次に、図１１から１３を参照してさらに詳細に説明される。図１１は、第１のツール１および第２のツール３の分解立体図である。図１１において示されるように、ヒータ５は、第２のツール３の近くに、できる限り直接ツール３に連結されるように配置される、または、第２のツール３からの特定の距離で配置される可能性がある。図１２で分かるように、ツール１、３の両方は、水および空気が通過することができるチャネル２７を備える。図１２において示されるように、ツール１、３は異なる層２８、２９、３０からなる可能性がある。これらの層は、異なる透過率を有するツール構造の部分である。内側の層２８は、比較的高い程度の透過率で基部構造を形成する。中間層２９は比較的低い透過率を有し、薄い表面層３０はいっそう低い透過率を有する可能性がある。ツールは好都合にも、異なる層を形成するために一緒に焼結された小さい金属の球体でできている可能性がある。

図１３において示されるように、表面層３０は、小さい球体３１で形成され、一方で中間層２９は、多少大きい金属の球体３２によって形成されてもよい。基部構造２８は、最も大きい球体３３によって形成される。最も小さい粒子３１は０．０１ｍｍから０．１８ｍｍの範囲の直径を有し、 中間層２９の粒子３２は０．１８ｍｍから０．２５ｍｍの範囲の直径を有する可能性がある。基層のより大きい粒子または球体３３は、０．７１ｍｍから１ｍｍの直径を有する可能性がある。粒子３１、３２、３３は金属粉の形で販売される粒子であり、Ｐｏｐｐｅｌｇａｔａｎ １５，５７１，３９，Ｎａａｓｓｊｏ、スウェーデン、ＣＡＬＬＯ社から入手することができる。ＣＡＬＬＯ社は、０．０９から０．１８ｍｍの直径を有する粒子を持つ球状の金属粉であるＣａｌｌｏ ２５の名前で金属粉を販売する。化学的な組成は、８９％のＣｕおよび１１％のＳｎである。適切な粒子はまた、Ｂｕｃｋｌｅｙ Ｒｏａｄ， Ｒｏｃｈｄａｌｅ， Ｌａｎｃａｓｈｉｒｅ ＯＬ１２ ９ＤＴ、英国のＭａｋｉｎ Ｍｅｔａｌ Ｐｏｗｄｅｒｓ社から入手することができる。

ツール１の多孔性は、約４０％である。４０％の多孔性の値は、すべての層に適用することができる。ツールの異なる層が異なる多孔性を有する発明の実施例もまた、認識されることができる。

より小さい球体３１は、繊維製品に滑らかな表面を与える微細な表面層を形成し、一方で、内部の層２９、２８は透過率を改善する。焼結された構造を通過するチャネル２７は、透過率を改善するツールの表面に達する先細の先端部を有する可能性がある。

次に図１６を参照する。図１６の実施例において、第１のツール１の表面２５の部分３４は、不透水的または本質的に不透水的であるように覆われるまたは被覆される。不透水的な箇所３４上では、繊維の層は形成されない。したがって、繊維製品は、不透水的な箇所３４に対応する形状を有する孔を有する。不透水的な箇所３４は、例えば表面２５の一部の塗布、または、不透水的な材料のシートによる表面２５の一部の被覆によって、達成されることができる。この特徴（不透水的な箇所）は完全に任意であり、本発明は、この任意の特徴なしで実施されることができると理解されるべきである。方法に関して、不透水的な箇所３４でツールを使用する（任意の）ステップを含むように、発明は解釈されることができると理解されるべきである。不透水的な箇所でツールを使用する考えは、ツール、機械または方法がどのように別途設計または実行されるかとは無関係に使用されることができる。

焼結された金属粒子３１、３２、３３によって提供される多孔性構造は、水および蒸気がツール１、３、１１、１２を通じて容易に逃げることができるという利点を有する。これは、蒸発工程の間、層間剥離のリスクを減少する。焼結された構造もまた、蒸気がツールの全体の表面上できわめて均等な方法で逃げることができるという利点を有する。

高い温度は、効率的な脱水が達成されるという利点を伴う。マイクロ波ヒータ（繊維製品が湿っている場合）の前の比較的高圧での押圧は、マイクロ波での乾燥の前に良好な表面特性が達成できるという利点を伴う。したがって、マイクロ波での乾燥の後、繊維製品に有害である可能性がある繊維製品の押圧の必要はない。マイクロ波加熱ステップは、改善された衛生の利点を伴う。高い温度の使用もまた、繊維製品の表面が屈曲硬さからみて有益であるように小型になるという利点を伴う。

特定の実施例において、マイクロ波加熱は消去される、または、例えばＩＲ加熱のような他のいくつかの加熱法によって置き換えられることができることは理解されるべきである。
工程がどのように別途実行されるかとは無関係に、成形の間、タンク６への原料の供給を停止させるという考えが使用できることは理解されるべきである。

本発明は、上記に記載された方法によって得られる繊維製品にも関連する。図１５Aから１５Ｃにおいて、発明に従って生じる成形物の特性が示される。図１５のＡは、（例えば、包装業界のように成形された繊維パルプ製品が使用される多くの分野において重要である）その品質態様を証明し、例えば、熱成型または従来のパルプ成型によって生成される従来技術の製品に関連した発明において著しく改善される。発明の製品の高品質の１つの理由は、繊維のネット加工においていかなる弱点も引き起こさずに６００から９００ｋｇ／ｍ^３の範囲の高密度が達成されることが考えられる。従来の技術方法によれば、少なくとも望ましいレベルより下の品質態様を得ることなく、５００以上の密度はめったに達成されない。図１５Ｃで分かるように、熱形成されたパルプ製品は、５００ｋｇ／ｍ^３以上のレベルを得る可能性がある。しかしながら、押圧後の加熱を含む熱成形を使用する場合、繊維ネット加工は、例えば張力の指標のようないくつかの品質態様を急激に減少させるように部分的に崩壊する。特に、鋭利な屈曲／曲線を呈する本体の角および他の領域は、このような押圧後の加熱により、否定的に影響を受け、一方で、発明によると、鋭利な半径を有する角および領域もまた、本質的に製品の各部において順番に等しく良好な品質態様を提供する本体の本質的に平面の領域と本質的に同じ種類の連続的で同質の織布構造を示す。有益な実施例において、製品の繊維織布は、均等な厚みまたは本質的に均等な厚みである。しかしながら、記載される方法によって得られる繊維製品は、少なくとも特定の場合において６００ｋｇ／ｍ^３より低い密度、または、９００ｋｇ／ｍ^３より高い密度を有する可能性があると理解されるべきである。

本発明のさらに主要な利点は、本体の両側上にきわめて滑らかな表面が生じる可能性があるということである。本発明によって生成される製品は、約７５０から１，０００ｍｌ／ｍｉｎの範囲の粗さを容易に得る可能性があり（ＩＳＯ ８７９１‐２、Ｂｅｎｄｔｓｅｎ）、一方で、従来の成形されたパルプ製品は、少なくとも１つの側面に１，５００ｍｌ／ｍｉｎより上の粗さを通常有する。従来の製品が通常より高い粗さを示す理由のうちの１つは、従来の技術が表面を形成するためにワイヤ・メッシュを使用することであると言及される可能性がある。

本発明のさらなる利点は、製品が、従来の成形されたパルプ製品と比較して確かに有意な利点である、通常６５から１００ｋＮｍ／ｋｇの範囲である高張力指標を達成することである（図１５Ｂを参照のこと）。さらにまた、良好な比引裂強さも達成される。他の利点は、本発明の方法が、表面層の繊維間の大きい量の結合を達成するので、表面層の結合強さが、本体を形成している織布の中央部分の近くの中間層の結合強度よりどういうわけか高いということである。結果として、Ｉビーム、すなわち硬さと類似した機能が達成され、剛軟度は改善される。
最後に、別途製造費用を増加させ、上述されたように少なくともいくつかまたは１つの品質態様に否定的に効果を与えるように、後での押圧なしででも達成される可能性があることは、もちろん本発明の製品の有益な態様である。図１５Ｂにおいて、前述のすべての利点のため、本発明によって生じる製品の張力指標は、本体の形状とは無関係に高い値を有する可能性があり、一方で、従来の方法によれば、製品は、本体の形状の複雑性の増加と共に、減少した張力の指標を呈することが示される。表１５Ｃにおいて、２つの従来技術方法、すなわち従来のパルプ成型および熱成形のため、発明と比較して、経験的に明らかになったいくつかの平均値が示される。この表から明らかであるように、本発明の製品は、従来技術製品と比較して、品質態様に関して数多くの利点を有する可能性がある。

発明の方法において使用される機械のレイアウトの概略図である。 成形ツールがタンクにおいて保たれる原料に浸漬される順序を示す。 原料に浸漬される成形ツールをより詳細に示す。 繊維製品がツール上に形成された図３の成形ツールを示す。 どのように第１のツールが第２のツールと嵌合し、繊維製品が２つのツールにはさまれるかを示す。 配列に配置される一群のツール・ホルダを遠近法で示す。 図６のツール・ホルダの同じ群を示すが、ここでは上から見ている。 図６および図７において示されるツール・ホルダの側面図を示す。 どのようにすでに乾燥された繊維製品がコンベアベルトへ移動されるかを示す。 図１において示される機械の一部を示す。 本発明において使用されるツール対の分解立体図を示す。 図１１において示されるツール対の横断面を示す。 図１２において示されるツールの微細構造をより詳細に示す。 複数のツールを備えるツール・ホルダを遠近法で示す。 発明により生成される成形物の従来技術と比較した特性を示す。 発明により生成される成形物の従来技術と比較した特性を示す。 発明により生成される成形物の従来技術と比較した特性を示す。 発明の方法において使用されるツールの有益な実施例の詳細を示す。

Claims (18)

1. 原料から繊維製品を生成するための方法であって、
   次のステップ、ａ）空気および水を透過する第１のツール（１）の提供、
   ｂ）第２のツール（３）の提供、および、前記第２のツール（３）の少なくとも２２０℃までの加熱、
   ｃ）成形タンク（６）の提供、および、前記成形タンク（６）への原料の供給、
   ｄ）前記第１のツール（１）の、前記タンク（６）へ供給された前記原料への浸漬、
   ｅ）前記第１のツール（１）を通じた吸入を適用することによって、初期の繊維製品（１０）の前記第１のツール（１）上への形成、
   ｆ）前記原料から前記第１のツール（１）の除去、
   ｇ）前記形成された繊維製品（１０）が前記第１および第２のツール（１、３）にはさまれるような、前記第２のツール（３）に対する前記第１のツール（１）の誘導、および、少なくとも前記形成された繊維製品（１０）の水の部分が蒸発するような前記第２のツール（３）による加熱、前記繊維製品（１０）が前記第１のツール（１）および前記加熱された第２のツール（３）にはさまれる時にもまた吸入が前記第１のツール（１）に適用され、前記第２のツール（３）もまた空気および水を透過し、前記繊維製品（１０）が前記ツール（１、３）にはさまれる時、吸入もまた、前記第２のツール（３）に適用され、蒸気および水は、前記第１のツール（１）および前記第２のツール（３）の両方で排出されることができ、
   および、ｈ）少なくとも７０％の乾燥した固形分に達し、その後、前記繊維製品（１０）がマイクロ波による乾燥を受けるような前記形成された繊維製品（１０）の脱水からなる方法。
2. 請求項１に記載の方法であって、前記加熱および蒸発しているステップは、わすか１秒ほど持続して前記第１のツール（１）および前記第２のツール（３）の間で実行されることにおいて特徴付けられる方法。
3. 請求項１に記載の方法であって、前記成形ステップの間、原料が前記成形タンク（６）に供給されないことにおいて特徴付けられる方法。
4. 請求項３に記載の方法であって、前記成形ステップの間、機械バット（７）からの原料が前記成形タンク（６）を迂回させられ、前記成形ステップの後、前記機械バット（７）からの前記原料が前記成形タンク（６）に供給されることにおいて特徴付けられる方法。
5. 請求項１に記載の方法であって、前記成形ステップが１から２秒持続することにおいて特徴付けられる方法。
6. 請求項１に記載の方法であって、前記繊維製品（１０）が、対向するツールの間でのいくつかの脱水ステップにおいて脱水され、それがマイクロ波によって乾燥される前に、続いて蒸気を受けることにおいて特徴付けられる方法。
7. 請求項１に記載の方法であって、前記原料が、０．４から０．７重量％の乾燥した固形分を有することにおいて特徴付けられる方法。
8. 請求項１に記載の方法であって、前記初期の繊維製品（１０）の形成ステップにおいて、前記繊維製品（１０）が、１８から２２重量％の乾燥した固形分に脱水されることにおいて特徴付けられる方法。
9. 請求項１に記載の方法であって、前記第１のツール（１）および前記第２のツール（３）が、１ＭＰａほどの超過圧を生成する力で互いに対して押圧されることにおいて特徴付けられる方法。
10. 請求項１に記載の方法であって、前記圧力が１０から９００ＫＰａの範囲であることにおいて特徴付けられる方法。
11. 請求項１に記載の方法であって、前記原料が化学熱機械的パルプ（ＣＴＭＰ）から作成されることにおいて特徴付けられる方法。
12. 原料から繊維製品（１０）を生成するための機械であって、
    a）原料を保持するための成形タンク（６）、
    ｂ）空気および水を透過する第１のツール（１）、
    ｃ）空気および水を透過する第２のツール（３）、
    ｄ）前記タンク（６）に前記第１のツール（１）を下げ、前記タンク（６）から前記第１のツール（１）を持ち上げ、および、前記第２のツール（３）に対して前記第１のツール（１）を導くための前記第１のツール（１）に連結される手段、
    ｅ）前記第１のツール（１）に連結される負圧（２）の供給源、
    ｆ）前記湿った繊維製品（１０）が第１および第２のツール（１、３）の間にはさまれたとき、湿った繊維製品（１０）の水を蒸発させるため、前記第２のツール（３）を加熱するために配置され、少なくとも２２０℃の温度に前記第２のツール（３）の前記表面を加熱することができる熱の供給源（５）、
    ｇ）前記第１のツール（１）および前記第２のツール（３）の間で前もって脱水された繊維製品（１０）の水の追加的な除去のためのマイクロ波ヒータ（１７）、
    および、ｈ）繊維製品（１０）を前記第２のツール（３）から前記マイクロ波ヒータ（１７）まで移動するための手段からなる機械。
13. 請求項１２に記載の機械であって、機械バット（７）が、導管（８）を通じて前記成形タンク（６）に原料を供給するために配置され、バイパス導管（９）がまた、前記機械バット（７）からの原料は、前記成形タンク（６）に直接通過されるまたは環状にされた流動の周辺で汲み出されることができるように選択的に使用されることにおいて特徴付けられる機械。
14. 請求項１２に記載の機械であって、蒸気シャワー（１６）が前記マイクロ波ヒータ（１７）の前に配置されるので、それが前記マイクロ波ヒータ（１７）によって処理される前に、前記マイクロ波ヒータ（１７）に通過される繊維製品（１０）は蒸気を浴びることができることにおいて特徴付けられる機械。
15. 請求項１２に記載の機械であって、前記第１のツール（１）が、多孔性の本体を形成するために一緒に焼結された粒子から構成されることにおいて特徴付けられる機械。
16. 請求項１５に記載の機械であって、前記第２のツール（３）もまた、多孔性の本体を形成するために一緒に焼結された粒子から構成されることにおいて特徴付けられる機械。
17. 請求項１２から１６のいずれかに記載の機械であって、前記第１および第２のツール（１、３）が、異なる角度位置の間で回転することができるホルダに載置されることにおいて特徴付けられる機械。
18. 請求項１２から１７のいずれかに記載の機械であって、第１および第２のツール（１、３）に加えて、追加的なツールが、前記第１および第２のツールの前記対から、前記マイクロ波ヒータ（１７）までの経路に配置され、前記追加的なツールはツールの協働する対を形成し、ここで、繊維製品が、追加的な脱水を受け、前記追加的なツールは、前記マイクロ波ヒータ（１７）の方へ繊維製品（１０）を運搬するためにさらに配置されていることにおいて特徴付けられる機械。

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