JP4961430B2 - ティッシュペーパーを製造する方法及び装置、さらに、この方法及び装置を使用して得たティッシュペーパーのウェブ - Google Patents

Description

本発明は、一般に、場合によっては「クレープ紙」とも呼ばれるいわゆるティッシュペーパーの製造、トイレットペーパー、ペーパーワイプ、及び類似用途に使用する紙の形成に関する。さらに一般的に、本発明は、ウェブ状繊維材料、特に、大容量吸収及び高度の軟性を伴う製紙繊維やセルロース繊維の製造に関する。

製紙業界の主要な部分は、例えばトイレットペーパー、ペーパーワイプなどのような製品を製造するための、優れた液体吸収と軟性の特徴を備えた紙製造に向けられている。このタイプの紙製品は「ティッシュペーパー」という技術名称で呼ばれ、また、特定のケースでは、使用可能な様々なシステムを採用して、１つの形成ステップでしわ寄せ又はクレーピングが付与されるという事実から「クレープペーパー」と呼ばれている。これらの最も幅広いもとしては、大量の水を含有しているセルロース繊維のウェブを、「ヤンキー乾燥機」又は「ヤンキーローラ」と呼ばれる直径の大きな内部加熱したローラ又はドラム上に接着が予見される。その結果、これを乾燥させると、繊維ウェブがローラに接着するので、ドクターブレードを使ってこれをローラから剥離することで、この剥離の最中に紙に波形又はしわ寄せが作られる。この波形は、機械の作業方向あるいは機械方向、即ちウェブが機械に供給される方向と平行する方向に幅広く普及する紙の量又はかさの増加、及びその弾性の増加よって生じる。

上述のシステムを使用したティッシュペーパーの湿式製造システムの例は、米国特許４、３５６、０５９号、４、８４９、０５４号、５、６９０、７８８号、６、０７７、５９０号、６、３４８、１３１号、６、４５５、１２９号、５０４８５８９号、６１７１４４２号、５９３２０６８号、５６５６１３２号、５６０７５５１号、さらに欧州特許０３４２６４６号に記載されている。

これらのシステムは専門的に「連続機械」と呼ばれ、これらは全て、乾燥内容物の割合が０．５〜０．８重量％というように非常に低い製紙用繊維と水の混合物の層を形成生地上に形成するヘッドボックスの存在を、これ以外の要素又は特定の装置の他に予見している。このタイプのシステムによれば、乾燥内容物である繊維の割合が４８〜５２重量％を占めるウェブが形成されるまで、水の割合を連続的なステップの手段によって減少させてゆき、この時点で、ウェブは生地又はフェルトからヤンキーローラの回転表面へプレス機の補助によって移送され、ここで、ウェブの湿度が、９５〜９８重量％となるまでさらに低減される。この時点で、ウェブは乾燥し、次のステップに進む準備ができたと考慮されるため、上述したようにクレーピングブレードによって剥離され、リール上に巻着される。

例えば米国特許４、３５６、０５９号に記載されているもののようないくつかのシステムでは、２個のヤンキーローラが連続配置され、その間に「スルーエアー乾燥システム」（ＴＡＤ）と呼ばれる熱風式乾燥システムが設置されており、この熱風式乾燥システムの内部では、セルロース繊維のウェブが回転ローラの透過性の円筒形の壁の周囲に引張され、これを通って熱風が生成される。この乾燥システムは厚く容量の大きなウェブを生産する。

クレーピングブレードの使用には様々な欠点が伴う。まず、ウェブの破損が挙げられる。繊維ウェブにかかるブレードの機械作用はかなり強力であるため、乾燥ローラから剥離している最中のウェブ破損の主な原因となる。湿式製紙システム内でのウェブの破損は、特にヤンキーローラの熱慣性のために１日３シフトで連続動作するように設計されたシステムは停止することができないので重大な問題となり、これにより、リールに巻着するウェブが中断されて重大な技術結果を引き起こしてしまう上に、これらのリールを使用する転換システムの効率に重大な損失を生じるという経済的な結果を招く。

ヤンキーローラと協働するブレードを使用したクレーピング技術に伴うこれ以外の欠点には次が挙げられる：クレーピングブレードの疲労が早いため、１シフトで２回も交換する必要がある；ヤンキーローラの滑らかな表面上で強化され乾燥したウェブ中の繊維が高度に圧縮される；主に水平面に方向付けされた繊維間の密な水素結合の形成；新しいブレードによって得たウェブの厚みと、疲労したブレードによって得たウェブ厚みとに差が出てしまい、これではウェブの特徴に一貫性が保障されないことは明らかである（米国特許６、１８７、１３７号）。

別の技術によれば、ウェブの波形は、まだ湿度の高い状態のウェブを第１前進速度で移動する第１形成生地から、第１前進速度よりも遅い第２前進速度で移動する第２形成生地へ送ることによって得られたものである。ウェブが減速を経験することでそのクレーピング及び波形化が生じる。吸引システムが形成生地に関連して適切に設置されており、この吸引システムは、形成中の紙材料を保持することによりウェブ内のしわ寄せの生成を促進する。この技術に基づくシステムの例は米国特許４、０７２、５５７号、４、４４０、５９７号に記載されている。

米国特許４、５５１、１９９号は、ウェブが高速生地から遅速生地へと移送され、また、遅速生地の表面はウェブの波形を生じさせるための特定のメッシュ状になっている方法及びシステムについて記述している。

このタイプと類似するシステム及び方法が米国特許５、６０７、５５１号、５、６５６、１３２号、５、６６７、６３６号、５、６７２、２４８号、５、７４６、８８７号、５、７７２、８４５号、５、８８８、３４７号、６、１７１、４４２号に記載されている。

これらの先行技術文書から周知のシステムでは、波形が作られる生地の下流にて、ウェブをＴＡＤシステムで乾燥することにより、ヤンキーローラの使用に伴う他の欠点を回避している。

その一方で、ＴＡＤシステムもまた欠点による影響を受けてしまうため、ヤンキー乾燥機を設けた乾燥システムの代替手段としてのその使用も、常に実施可能又は望ましいものとならない。例えば、ウェブを乾燥させるべくウェブに沿って流す非常に多量の熱風を生成する必要があるため、エネルギー消費に関連したコストは高額となる。さらに、このようにして形成されたウェブはクレーピングブレードによって得たウェブよりも厚さがあり、ウェブを乾燥させるためにウェブを通る空気の流れを利用するため通し穴が形成される可能性がある。

連続機械で製造する紙材料の厚さを増すために、他のクレーピングシステムの１つ又は別のものと組み合わせた様々な方法及び技術が提案されてきた。例えば米国特許６、０７７、５９０号では、関連するクレーピングブレードを設けたヤンキーローラの下流には、一度乾燥されクレーピングされた紙を再度湿潤化するための湿潤システム又は加湿器が設置されている。加湿器の排出部には湿式エンボス加工組立体が設けられており、この組立体は鋼鉄製のエンボス加工ローラの対を備え、その一方は隆起部を、他方はこの隆起部と相互に対応する空洞部を設けている。このシステムの目的は、非常に厚く、高い強度を有する製品を得ることである。ヤンキーローラと、この下流にある湿潤化システムとを使用することには多くの欠点が伴う。主な欠点は次のものである：クレーピングブレードの使用によってウェブが破れる危険に起因する問題は解決しない；製造ラインが複雑、コスト高、かさばる；ウェブを湿潤化するために高レベルのエネルギー及び水を消費する必要がある。

米国特許４、８４９、０５４号は、セルロース繊維のウェブと大量の水が経路に沿って形成生地へ移送されるシステムについて記載しており、ここで、形成生地は生地のメッシュが作り出した表面質感を持っており、これによりウェブにエンボス加工が付与されている。これは、水分含有量の高いウェブ及び制限された強度が、糸どうしの間に形成された凹部上に滞留して生地の構造を画定することによって起こる。エンボス加工は、ウェブが滞留する生地の側部に設置されている吸引システムを使用することで促進される。さらにこの場合、この技術を使用してエンボス加工を施されたウェブをヤンキーローラ上で乾燥させ、クレーピングブレードを用いてクレーピングすることにより乾燥ローラからウェブを剥離する。したがって、このシステムは、クレーピングブレードの使用に伴う上述の欠点により特徴付けられる。

湿式エンボス加工効果が得られるように設計された表面構造を持つ生地は、米国特許６、１８７、１３７号、ＷＯ−Ａ−９９２３３００号にも記載されている。エンボス加工は、表面構造付きの生地の上流に設置された生地からウェブを移送する加圧空気システムの手段によって、特定の生地を前述の表面構造と組み合わせることで得られる。クレーピングブレードをヤンキーローラと組み合わせて使用することと、同時に、高いコストを伴うＴＡＤ乾燥システムを使用することを避けるために、上述の先行技術では、生地にエンボス加工を施した後に、ウェブ作成中のまだウェブが湿潤している間に、ウェブをヤンキーローラに付着させ、これを乾燥させ、その後クレーピングブレードを用いてこれをヤンキーローラから剥離する動作を実行することが提案されている。こうすることで、乾燥コストが、ＴＡＤシステムを使用した乾燥よりも減少し、欠点が伴うクレーピングブレードの使用が避けられる。

しかし、この技術は、一方でローラにウェブを適切に接着させ、他方で、クレーピングブレードのような機械部材を使用せずに、破れの危険なくウェブの剥離を容易化することを可能にするために、接着剤と剥離剤の混合物をヤンキーローラ上に塗布する。塗布された製品２つの相互に対照的な動作を事実上実行しなければならないという、その結果、混合する製品を注意深く選択し、これらのバランスを的確かつ精密な方法で取る必要がある限り、この製品の混合物を使用することにより、一方で消費及び操作コストに関する欠点が生じ、他方で処理の重要な局面が構成される。

ＵＳ−２００２／００６００３４、ＵＳ−２００２／０１２４９７８、ＵＳ−２００３／０１１６２９２には、高湿度状態にあるティッシュペーパーの層にエンボス加工を施すためのシステム及び方法が記載されている。これらの方法よび装置は、乾燥中に紙にエンボスパターンを付与するための隆起部を設けた乾燥ドラムの周囲にセルロース繊維の層を引張させる。紙は、背後に圧力ローラが設置されている生地又はフェルトによって、あるいは直接、順応性材料から成る圧力ローラによって、隆起部を設けた乾燥ドラムに対して押圧される。

本発明の総体的な目的は、前述した従来のシステム及び方法に典型的に伴う欠点の全て、あるいはその一部又はそれ以上を克服する、ティッシュペーパーを製造する方法及びシステムである。

本発明の向上した実施形態のこの目的は、クレーピングブレードを使用してクレーピングしたティッシュペーパーと類似の、あるいはこれよりも優れた特徴を持つが、クレーピングブレードを使用しないため、クレーピングブレードに伴う欠点、主に乾燥シリンダからウェブを剥離する最中にウェブが破れる危険が回避されるティッシュペーパーを得ることが可能な方法及びシステムである。

本発明の具体的な実施形態の或る特定的な局面によれば、さらなる目的は、連続機械の生産性を高めると同時に、製造したウェブの乾燥に要するエネルギー量と、必要な繊維量とを低減することである。

基本的に、第１の局面によれば、ティッシュペーパーのウェブを製造する方法に関し、この方法は、
製紙用繊維の水性懸濁液の層を少なくとも１枚の形成生地上に堆積させるステップと、
前記層に発せられた圧力によって、前記層内の繊維の重量が最大で第１の値になるまで、水分量を減少させるステップと、
エンボス加工ローラの対の間のニップ内で前記層を湿式エンボス加工するステップと、
前記層を乾燥させてティッシュペーパーのウェブを形成するステップとを備えている。

乾燥システムはヤンキーシリンダなどを備えることができる。例えばローラ間のニップ部内の圧力、又は連続するローラの対の間の多数のニップ内の圧力によってセルロース繊維の層から水分を圧搾するステップでは、層の総重量に対する繊維の２０〜９０重量％、好ましくは４０〜８０重量％、さらにより好ましくは５０〜７０％の第１値の乾燥内容物が有利に得られる。必要であれば、水分内容量を低減するために、ウェブの圧搾前又は圧搾中に吸引を行うことで水分の排除を促進することもできる。

圧力によって、即ちセルロース繊維の水性パルスの層を圧搾することによって大量の水を除去することで一連の利点が得られるが、その中でも、以下でより明白に記述しているように、熱の供給により水分量を除去すること、繊維間に結合を生成させることが挙げられる。この繊維間の結合は仕上がり製品を強化する。

本質的には、本発明は、特に、完全に乾燥したウェブを剥離し、ウェブに弾性を持たせるための微細なしわ寄せを作成するべく、完全に乾燥した材料を、例えばいわゆるヤンキー乾燥機のような乾燥シリンダとの組み合わせにて機能するブレード又はドクターナイフを使用してクレーピングするのではなく、その代わりに、形成中のウェブがまだ湿潤している際に密な一連の弾性特徴を作成でき、さらに、後続のステップにおいて上記ウェブの乾燥を完了し、材料内に「記憶」を作成することができる、即ち、引張応力に晒された後にこの応力から解放することによって元の形状に戻る傾向を作成することができる、特定のパターン又は質感に基づくエンボス加工処理によって、ウェブに所望の弾性を付与するべく製紙用繊維の層のクレーピングを考慮する。

いくつかの周知の方法及びシステムによれば、製紙用繊維の層の湿式エンボス加工が事実上実施される。しかし、このエンボス加工はエンボス加工シリンダ又はローラの対を使用してではなく、製紙用繊維の湿潤層を、表面構造が粗く、ウェブに厚さを持たせるためだけを目的とした生地上に置くことによって実施される。この技術を使用する周知のシステムでは、製紙用繊維の層はいずれの場合にも、乾燥動作と、ヤンキーシリンダと協働する剥離ブレードを用いたクレーピング動作とに晒される。本発明によれば、その代わりに、少なくとも１対のエンボス加工シリンダ又はローラの間でエンボス加工を施した結果としてのみ繊維ウェブの波形が付与され、これは次の２つの目的を持つ。最も重要な第１の目的は、クレーピングブレードを使用せずに紙に弾性を付与することであり、第２の目的は、ウェブ自体に厚さを持たせることである。

エンボス加工後の乾燥は、エンボス加工ローラの下流に設置した乾燥シリンダを使用し、あるいは１組の戻りアイドラを使用して、これらの周囲に製紙用繊維の層を引張させることで達成できる。あるいは、乾燥は、赤外線又はマイクロ波オーブンなどの内部で、エンボス加工を施したウェブを１組のエンボス加工ローラの周囲全体又は一部に引張させ、一方を加熱したエンボス加工ローラを使用して行う。これらのシステムは全て、乾燥時間の短縮に寄与し、ウェブの第２面にも作用する熱風フード（蓋）を組み合わせて使用する。上述又はこれ以外の同等の乾燥システムを互いに組み合わせて使用することもできる。

エンボス加工を施す以前における製紙用繊維の層の水分量の削減は、内容物が乾燥するまで、即ち、エンボス加工の機械動作に十分耐え得る粘性を層自体に付与することが可能な、層の総重量に対する繊維の重量比率が得られるまで継続される。

本発明の有利な実施形態によれば、少なくともエンボス加工ローラのうちの第１ローラに隆起部が設けられ、第２エンボス加工ローラに空洞部が設けられており、第１エンボス加工ローラの隆起部は第２エンボス加工ローラの空洞部分を貫通する。実際には、２個のローラは対応し合う刻み目を設けており、これらが好ましくは２０〜１２０／ｃｍ^２の個数の相補的な隆起部と空洞部を画定しているため、２個のローラは、一方の隆起部が他方の隆起部と噛み合う形で、即ち隆起部が他方の空洞部内に貫通する形で相互に協働する。基本的には、特定の構成において、２個のローラは同一である。

転換中に好ましいエンボス加工処理において、乾燥した紙に最も頻繁に考慮される、隆起部を設けた硬質のシリンダと滑らかで順応性の材料（通常はゴム）でコーティングされた圧力シリンダとの間に発生することとは対照的に、本発明による湿式エンボス加工処理では、まだ湿潤状態にある製紙用繊維のウェブ又は層が、第１ローラの隆起部と第２ローラの隆起部によって形成された空洞部との間、又はこの反対からなる間の噛み合い部分を通過することで、ウェブ又は層に望ましい弾性を生成する変形が付与され、その最終的な総厚さが増加する。

エンボス加工ローラは、第１エンボス加工ローラの隆起部と第２エンボス加工ローラの空洞部との間の距離が相互に接触しないが、製紙用繊維の層の厚さと等しい又は若干長い距離で維持されることが好ましいが、しかし必須ではない。

第１エンボス加工ローラの隆起部は、横方向又は横断機械方向における第２の寸法よりも小さい層の前進方向（機械方向とも呼ぶ）に向いた第１の寸法の底部を有する。例えば、隆起部は四角形、特に好ましくは縁の若干丸い長菱形の基部を有するピラミッド形であってよく、この場合、短い方の対角線は層の前進方向に方向付けられ、長い方の対角線は横方向に方向付けられている。

別の局面によれば、本発明は、ティッシュペーパーのウェブを製造する方法を提供し、この方法は、
製紙用繊維の水性懸濁液の層を少なくとも１枚の形成生地上に堆積させるステップと、
前記層に発せられた圧力によって、前記層内の繊維の重量が第１の値になるまで、水分量を減少させるステップと、
エンボス加工ローラの対の間のニップ内で前記層を湿式エンボス加工するステップと、
前記層を乾燥させてティッシュペーパーのウェブを形成するステップとを備えている。

別の局面によれば、本発明はティッシュペーパーを製造するシステムに関連し、このシステムは、少なくとも１個のヘッドボックスと、前記ヘッドボックスが上に製紙用繊維の水性懸濁液の層を分布させる少なくとも１枚の形成生地と、圧力によって前記層から水を除去して第１の値の乾燥度合いにするシステムと、第１エンボス加工ローラと第２エンボス加工ローラとを備え、完全に乾燥する前の前記層が前記ローラの間を通過するエンボス加工組立体と、エンボス加工した製紙用繊維の層を乾燥させるシステムとを備える。

さらに別の局面によれば、ティッシュペーパーを製造するシステムであって、少なくとも１個のヘッドボックスと、前記ヒートボックスが上に製紙用繊維の水性懸濁液の層を分布させる少なくとも１枚の形成生地と、前記層から水分を除去して第１度の乾燥にするためのシステムと、間に完全に乾燥させる前の前記層が通過する第１エンボス加工ローラと第２エンボス加工ローラを備えたエンボス加工組立体と、前記エンボス加工した層から水分を除去するための乾燥システムと、前記エンボス加工組み立て品の下流及び好ましくは乾燥システムの下流に設置されたカレンダーとを備える。

本発明のさらなる利点的特長と実施形態は、添付の請求項に明記され、実施形態の非限定的な例を参照してより詳細に記述される。

本発明のさらなる理解は、記述と、本発明の実用的で非限定的な実施形態を例証する付属の図面から得られる。

図１Ａは、本発明によるティッシュペーパーの製造に使用可能なシステムの配列の略図である。参照符号１は、符号３、５で示す２つの形成生地の間に供給される、製紙用繊維と水の懸濁液又は混合物（当業者に周知の添加物がさらに加えられることがある）の層を形成するためのヘッドボックス全体を表す。図１中では、２つの形成生地３、５の進行方向を矢印で示している。図示の例では、層Ｓを形成している混合物又は懸濁液中の水の一部を排水するための吸引システム６が形成生地５に連携している。

生地３、５の間に形成され、吸引システム６を介して既に水の一部が排水された層Ｓが、少なくとも1枚の搬送フェルト７へ移送され、これが少なくとも圧力ローラの対の間を通過し、セルロース繊維の層に随伴する。

図示の例では、３対の圧力ローラ８Ａ、８Ｂ、８Ｃが提供されているが、しかし、例えば真空システムなどの他の手段によって水分量を減少させられる限りこれに限定されるものではない。層は、１又は複数対のローラのニップ部を通過することで圧搾され、この圧搾、即ち圧力により残余水分量の相当部分が排除される。並列して設置した圧力ローラ間、フェルト又は生地の対の間を、圧搾対象の層が通過することも除外されない。

圧力ローラ８Ａ、８Ｂ、８Ｃからの排出部において、湿潤層の総重量に対して、例えば２０重量％と等しい又はこれ以上の、好ましくは２０〜９０重量％の、より好ましくは４０〜８０重量％、さらに好ましくは５０〜７０％、例えば６０重量％周辺の乾燥容量を有する層が得られる。

この層は、エンボス加工組立体１７に供給され、湿式エンボス加工を施すのに十分な粘度を有する。

エンボス加工組立体１７は、第１エンボス加工ローラ１９、第２エンボス加工ローラ２１を備えており、ローラ間にエンボス加工ニップ部が画定されており、ここに、乾燥ローラ９上で予め部分的に乾燥させた製紙用繊維の層Ｓが供給される。

特に図２、図３に示すように、２個のエンボス加工ローラ１９、２１には、相互に関連し合う、即ち、相互に噛み合う隆起部２３と空洞部２５が設けられている。上記隆起部と空洞部は、機械加工システムを使用したエッチング加工、プラスチック変形、化学エッチング、又はその他周知のシステムによって得られる。２個のローラの表面は、一方のローラの隆起部が他のローラの空洞部又は刻み目と関連する形で相補的になっている。１つの実用的な実施形態では、２個のシリンダは、切頭ピラミッド型又はピラミッド型の隆起部を生成するエッチング処理を使用して得られる。空洞部は、４個の隆起部の各組内の空きスペースによって表されている。

エンボス加工ローラ１９、２１の中心どうしの距離は、各軸の横（lie）平面に関連した位置においても２個のローラが接触し合わないように設けられている。隆起部２３の表面とこれに関連する空洞部２５の表面の間と、ローラ間のニップ部とには、製紙用繊維の層Ｓの厚さと等しい、又はこの厚さよりも若干大きい空間が常に残される。こうすることで、層Ｓが圧搾されず、発生した圧縮により機械的な応力がかかることがない上に、紙を乾式エンボス加工する場合に、隆起部を設けたシリンダが滑らかなゴムでコーティングされたローラに対して押圧されると、その表面がエンボス加工圧力によって変形する。

特に図４、図５に示すように、隆起部２３は底部が長菱形をしたピラミッド型を呈し、その短い方の対角線をｄで表し、長い方の対角線をＤで表している。空洞２５は、これに関連した形状の刻み目として表され、内部にピラミッド型の隆起部が貫通することができる。図面に記しているように、隆起部２３とこれに関連する空洞部２５は、各底部の長い方の対角線がローラ１９、２１の回転軸と平行する形で方位付けされており、即ち、層Ｓの進行方向に対して横方向に方位付けされている。長い方の対角線は層Ｓの進行方向（機械方向とも呼ばれる）に方位付けされている。

エンボス加工組立体１７の下流には、第２乾燥ドラム又はローラ２７が設置されており、このドラム又はローラの周囲に製紙用繊維から成るエンボス加工された層Ｓが引張される。ドラム又はローラ２７はヤンキーローラ、ハニカムローラ、ＴＡＤローラ、又はその他の同等のシステムであってよい。例えば、複数のローラを装備した乾式システムを使用し、これらローラの間に湿式エンボス加工を施した層Ｓを引張させ、マイクロ波オーブンなどの庫内で上記ローラを加熱して乾燥させることもできる。この時点で、乾燥ローラ２７（又は同等の乾燥システム）の排出部において層Ｓが乾燥し、次の転換（conversion）に使用できる状態のティッシュペーパーのウェブが形成され、リールＢに巻着される。

エンボス加工処理の下流における乾燥処理では、エンボス加工ステップで得た変形を安定させ、紙が、エンボス加工ローラ２１、１９の隆起部２３と空洞部２５の組合せによって付与された波形を、休止状態にて維持できるようにする。これにより紙に弾性が与えられ、さらに特定のエンボス加工形状により、紙がばねのように変形できるようになり、これに引張力がかけられると伸長し、後続の転換ステップにおいて有用となるが、引張応力が無くなれば、少なくとも紙の破り負荷を超えない引張応力の値に関して、この紙は元の状態に戻る。

乾式動作の一部（あるいは、さらには乾式動作全体）は、エンボス加工組立体の下流に設置されている乾燥手段によってではなく、エンボス加工ローラ１９、２１の一方又は他方を加熱することによって得ることができる点を理解すべきである。

図６、図７は、ここで記述したシステム及び方法によって得た紙の縦断面図の略図である。上記断面図では、エンボス加工ローラ１９、２１の隆起部２３と空洞部２５の分布に関連した隆起部と空洞部の変形を図示している。こうすることで、紙の明白な厚さＳＡが、これを形成している繊維層の実厚さＳＲよりも遥かに厚くなる。

従来の方法に関連した上述の紙の湿式製造の処理又は方法には利点が複数ある。まず、仕上がり製品は、ブレードを使用するクレーピングを考慮したシステムの手段によって得られる紙の軟性、吸収能力、弾性という特徴を全て備えたティッシュであるが、これはクレーピングブレードを使用して得ることはできない。従って、先に要約したクレーピングブレードの使用を特徴付ける全ての欠点を排除しなければならない。

紙をクレーピングするためにクレーピングブレードをヤンキーシリンダと協働して使用する必要がないため、製紙用繊維の混合物に大量の柔軟剤を添加することができ、これにより、ブレードを使用せずにヤンキーシリンダからの離脱を促進する副次的作用が得られ、破損の危険の低いより柔軟な紙の製造が可能となる。

上記は、繊維どうしを押圧することで、繊維どうしの間に従来の処理で得られるよりも強力な結合が生じるため、少ない繊維量で同様の機械特徴を得るウェブが生成される。

エンボス加工は、互いに押圧し合わず、むしろ各面が或る距離で離間した状態に維持された２個のローラの間で実施されるため、繊維が圧縮されず、紙がその柔軟で吸収性に優れた特徴を維持することができる。

ヤンキーローラとクレーピングブレードを使用した場合の製紙で発生するものとは対照的に、隆起部及び空洞部により特徴付けされた表面を有するエンボス加工ローラを使用することで、「滑らかな」面が全くないウェブが得られる。そのため、この紙の場合、転換ステップに特に注目する必要がない。

エンボス加工ローラに微細なエッチング、即ち、寸法の小さい空洞部２５と隆起部２３を使用し、本発明による方法を採用することで、ＴＡＤ紙の製造で残った模様のものとつなぐことができるが、従来のシステムで達成できるものと比較して最終的な厚さが遥かに厚く、エネルギー消費が遥かに低い紙の表面特徴が得られる。最後に、本発明による処理により、連続した製紙用機械の生産性が大幅に増加する。

事実、従来のシステムでは、ヘッドボックスが形成生地上に堆積させることができるパルプ又は水性懸濁液の量は、クレーピングステップにおいて紙の厚さが増加するという事実を考慮して決定しなければならなかった。従来の方法を使用してクレーピング後に望まれる最終的な実厚さが決まると、ヘッドボックスが形成生地上に堆積させることができる厚さ（及びパルプの量）は、いずれの場合にも機械から排出される紙が有する厚さよりも薄い。これには、ヘッドボックスが供給できるユニット時間毎の材料の量の減少が関与するため、実際には、連続機械の製造性全体を制限することになる。換言すれば、ヘッドボックスが或る速度、例えば１０００ｍ／分にて紙を生成することができる場合には、クレーピングによってこの速度は処理の最後には８００〜９００ｍ／分にまで低減され、明白な厚さを増加させることで、進行方向に関連したウェブの寸法が低減する。

代わりに、本発明による方法を用いることで、エンボス加工セクションにおいて、紙（即ち、部分的に乾燥させた繊維の層）の実厚さが増加し、ウェブの進行方向に伸長する。その結果（また、以降に記述するエンボス加工のさらなる正効果に関係なく）、リール上に巻着させたウェブの最終特徴が同一であるとした場合には、従来のクレーピングによる厚み付けの影響がさらに厚い厚さ付けと、エンボス加工により生じた伸長とで置き換えられるため、層Ｓの厚さと、ヘッドボックスによって供給される材料の量は所望の最終厚さよりも大きくなければならない。これは基本的には、ヘッドボックスによりユニット時間毎に供給できる製紙繊維の水性懸濁液又は混合物の量が、従来の連続機械で達成できる量よりも多くなる。

換言すれば、ヘッドボックスが１０００ｍ／分の速度で紙を生成する場合には、エンボス加工によって伸長した結果、処理の最後にこの速度が１０５０〜１１００ｍ／分にまで上昇し、これにより進行方向に関連したウェブの寸法が増加する。

例えば、図４、図５に示したピラミッド型の隆起部及び空洞部がエッチングされたエンボスローラ１９、２１を使用して、排出部における紙の実厚さＳＲを０．０８ｍｍ（最も頻度の高いデータと比較できる値）に到達させたいと考え、上記ピラミッド型の隆起部及び空洞部の寸法は次のとおりであり、
Ｄ＝０．８ｍｍ； ｄ＝０．２９１ｍｍ； ｈ＝０．１７４ｍｍ

隆起部の高さｈの８０％の層Ｓの変形、すなわちエッチングの深度の変形を達成する仮説において、次の明白な厚さが得られる。

ＳＡ＝ｓ＋０．８０^＊ｈ＝０．０８＋０．８^＊０．１７４＝０．２１９ｍｍ

さらに、上述した寸法の刻み目を付与したローラ１９、２１の隆起部及び空洞部の平面層が最初に変形し、次に側面が変形することを斟酌した場合に、エンボス加工を施した層の材料のユニット表面毎の容量は、０．０８ｍｍの実最終厚さを得るための同じユニット表面（容量の保存）が付与されているヘッドボックスによって供給される容量と等しくなくてはならないと考えると、ヘッドボックスかからの排出部における層の厚さは０．１２７ｍｍでなくてはならないと計算される。

同じ実最終厚さＳＲ（０．０８ｍｍ）を仮定した場合に、上記厚さは、従来の連続機械で得られる厚さよりも遥かに厚い。無難な仮説により、ヤンキーシリンダ上のブレードを使用したクレーピングにより、機械からの排出部にて実厚さＳＲを得ると仮定した場合、ヘッドボックスによって形成された層の厚さは０．０８ｍｍとなるべきであると仮定すると（またさらに、実際には、クレーピングにより実厚さが増加するために、上記厚さはさらに薄くなくてはならないという事実は無視する）、本発明による処理を使用した生産性の増加は、クレーピングブレードを設けたシステムと比較すると、因数０．１２７／０．０８＝１．５８７と等しく、約６０％増加したことを意味する。

連続機械の生産性は、同じ速度を仮定した場合に適時に供給されるパルプの容量によって付与される。

機械の実際に生産性を増加させるさらなる要素は、エンボス加工によって紙の層又はウェブの長さが増加し、エンボス加工組立体１７からの排出部における層Ｓの速度と、さらにはリールＢ上への巻着速度とが、エンボス加工機１７への入力速度よりも速く、したがって、ヘッドボックスによって層Ｓが形成される速度よりも速いという事実によって呈される。その代わりに、従来の連続機械では、クレーピングブレードが紙の層の長さを減少させるために、巻着速度が生産速度よりも遅くなる。

本発明のさらに重要な利点は、ウェブの最終的な特徴がエンボス加工によって得られたものであると仮定して、最終的な乾燥を行う前に水分量を減少させて、従来の機械を用いた場合よりも低いレベルにしておくことが可能である点であり、こうすることで、ウェブを完全に乾燥させるために要するエネルギーが少なくて済む。さらに、既に先に述べたように、水分を圧搾するために予め発せられた圧力により、安定性が遥かに高い水素結合を誘引し、また、繊維どうしの合体を誘引し、これにより、同一の物質が付与された場合にウェブの強度が増し、あるいは、優れた機械特徴を保持しながらも物質を減少させ、結果として製紙用繊維を節約することが可能である。

図８は、エンボス加工を施した紙ウェブの略図である。同図では、ローラの基本直径上、及び機械方向（ＭＤ）、即ち進行方向に従った、さらに、機械方向と直交する交差機械方向（ＣＭＤ）に従った断面線上に四角形の底部が載った状態にあるピラミッド型隆起部の底部を示す。図８の図示は純粋な略図であり、実際にはエンボス加工したウェブの隆起部は切り子面状であるか、さらには丸い断面、楕円形の断面、何らかの別の形状の断面であってもよい。

図９は、前出の図面で示した細長い長菱形の基部ではなく四角い底部を設けた切頭ピラミッド型の隆起部で構成されているエンボス加工プロフィールを有する、本発明に従って製造したウェブの一部のマクロ写真を例証の方法によって示す。

図１Ｂに、本発明によるシステムの変更された実施形態を示す。参照符号は図１Ａのものと同一又は同等の部品を示す。図１Ｂのシステムの略図は、カレンダー１０が設けられている点で図１Ａのものとは異なり、この実施形態の例では、カレンダー１０は乾燥ドラム２７の下流にある。カレンダー１０は、ティッシュペーパーのエンボス加工された層Ｓをカレンダー処理し、エンボスローラ１９、２０によって形成された隆起部を平坦化するために、相互に押圧し合う、あるいは相互から制限された距離に維持された２個又はこれ以上のローラを備えている。図１０は、図６のものと類似した略断面図である。カレンダー処理を行うために、紙の厚さがエンボス加工後に得られる厚さよりも薄く低減され、エンボス加工ローラで生成された隆起部が平坦化される。

最終的なウェブのカレンダー処理は、鋼鉄で出来た、あるいは弾性材料でコーティングされた１個のみのシリンダの圧力によって得ることができ、このシリンダはさらに、マシンが乾燥機を使用して製造されている場合には、紙のウェブをヤンキーシリンダ自体から剥離する前にこれを平坦化することで、ヤンキー乾燥機又はシリンダと直接協働することができる。

カレンダー処理によって、紙の表面上の感触が良くなる。カレンダー処理はさらに、例えば鋼鉄製ヤンキーシリンダを乾燥ドラムとして使用して、湿式エンボス加工の前に層Ｓを部分乾燥するための別のシステムと組み合わせて使用することも可能であり、上記ドラムの上で層Ｓが部分的に乾燥され、次に湿式エンボス加工される。

図１Ｃは変形実施形態を示し、ここでは、エンボス加工を施す前に製紙繊維の水性混合物の層から水分の一部を放出させる圧力が、圧力ローラ８Ａ、８Ｂ、８Ｃの対で画定されたニップ部を通過する、符号７、７Ａで示す２枚のフェルトの補助によって得られる。フィルと７、７Ａには、この間にニップ部を圧搾して設置した繊維層が付随している。フェルト７Ａはエンボス加工組立体１７の付近にまで延びることができる。あるいは、フェルト７、７Ａの代わりに２つの繊維を使用して、又はフェルトと生地を使用することもできる。図１Ｃのシステムのこれ以外の部分は図１Ｂのものと同じである。

変形実施形態では、２個のエンボス加工ローラの隆起部又は突起部と空洞部は、ローラの軸と平行に延びた、又はこの軸に対して或る角度をなす連続した直線形状であってよく、恐らくは幾分目立った波形であってよい。これにより、波形又は溝ひだ形状のエンボス加工が得られるが、これは、従来型の、ヤンキー乾燥機と協働するクレーピングブレードによって得られるクレーピングにより近い。縦隆起部の密度は、例えば２０〜１００個/１ｃｍであってよい。

図面は単に本発明の使用可能な１つの実施形態を示すだけであり、本発明の下にある概念の範囲から逸脱しない限り、これはその形状及び配列に関連して変更されることが理解されるだろう。

本発明によるシステムの１つの概略図である。 本発明によるシステムの別の概略図である。 本発明によるシステムの別の概略図である。 ローラ自体の軸に対して垂直な区間における、２個のエンボス加工ローラ間のニップ部の拡大図である。 ローラの軸が含まれる平面に沿った、２個のエンボス加工ローラ間のニップ部の断面図である。 一方のエンボス加工ローラの隆起部の正面図である。 エンボス加工ローラの隆起部の側面図である。 休止状態と、紙が引張力に晒された際に仮定される弾性変形状態にある本発明による処理で得た紙の拡大略断面図である。 休止状態と、紙が引張力に晒された際に仮定される弾性変形状態にある本発明による処理で得た紙の拡大略断面図である。 本発明による紙の一部の略斜視図である。 本発明による処理で得た紙の一部の拡大写真を示すが、この場合、エンボス加工ローラの隆起部は切頭ピラミッド形のような形状、又は長菱形ではなく底部が四角形のピラミッドのような形状を有する。 エンボス加工後、及び好ましくは乾燥の後のカレンダー処理ステップによって得た紙の断面の略拡大図である。

Claims (54)

1. ティッシュペーパーのウェブを製造する方法であって、
   製紙用繊維の水性懸濁液の層を少なくとも１枚の形成生地上に堆積させるステップと、
   前記層の供給されるニップ部を画定する少なくとも一対の圧縮ローラによって、層内の繊維の重量が第１の値になるまで、前記層を押圧することで水分含有量を低減させるステップと、
   水分含有量を低減させた後に、第１エンボス加工ローラと第２エンボス加工ローラとを備えたエンボス加工組立体に前記層を供給するステップと
   を含み、
   前記エンボス加工ローラには隆起部と空洞部とが設けられ、前記一方のローラの隆起部が他方のローラの空洞部内に貫通し、
   また、
   エンボス加工ローラ間のニップ内で前記層を湿式エンボス加工するステップと、
   前記層を乾燥させてティッシュペーパーのウェブを形成するステップと
   を含むこと
   を特徴とする方法。
2. 前記エンボス加工を施した層を、乾燥ドラムの周囲に沿って移動させることによって乾燥することを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記エンボス加工を施した層を、乾燥ドラムであるヤンキーシリンダの周囲に沿って移動させることによって乾燥させる、請求項１に記載の方法。
4. 湿式エンボス加工前における前記層内の前記繊維重量の前記第１の値が、層の総重量に対して繊維の２０〜９０重量％であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の方法。
5. 湿式エンボス加工前における前記層内の前記繊維重量の前記第１の値が、層の総重量に対して繊維の４０〜８０重量％である請求項１又は２に記載の方法。
6. 湿式エンボス加工前における前記層内の前記繊維重量の前記第１の値が、層の総重量に対して繊維の５０〜７０重量％である請求項１又は２に記載の方法。
7. 前記エンボス加工ローラの前記隆起部がエッチングによって形成され、前記空洞部が隣接した隆起部間の空き空間によって画定されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記エンボス加工ローラには、２０〜１２０個／ｃｍ^２の隆起部と空洞部が設けられている請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
9. 隆起部の設けられた前記エンボス加工ローラの少なくとも一方が、隆起部の欠如又は部分的な欠如によって特徴付けられていることを特徴とする請求項８に記載の方法。
10. 前記層が、第１の寸法及び第２の寸法の基部を有する隆起部によりエンボス加工され、前記第１の寸法が第２の寸法よりも小さいことを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
11. 前記隆起部が、四辺形の基部をもつピラミッド型であることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
12. 前記基部が長菱形であり、短いほうの対角線が層の進行方向に沿って方向付けされ、長い方の対角線が横方向に沿って方向付けされていることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
13. 前記隆起部が縁を丸めた形状をしていることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載の方法。
14. 前記エンボス加工ローラが金属ローラであることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一項に記載の方法。
15. 前記第１、第２のエンボス加工ローラは、前記隆起部と前記空洞部とを画定している表面が相互に接触しないように離間して維持されていることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか一項に記載の方法。
16. 前記２個のローラの中心間の距離は、前記隆起部の表面と前記空洞の表面とが、前記ニップ部に供給される製紙用繊維の前記層の厚さに等しい、又はこれよりも若干大きい量だけ相互に離間するように、維持されていることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
17. 前記層の水分含有量は、エンボス加工される前に、前記層が次のエンボス加工処理に耐え得る値になるまで低減されることを特徴とする請求項１〜１６のいずれか一項に記載の方法。
18. 前記層の乾燥が乾燥ローラによって行われ、前記層がクレーピングブレードを使用せずに、前記乾燥ローラから外されることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
19. 前記層が、前記エンボス加工ローラの下流において最終の所望の値まで乾燥されることを特徴とする請求項１〜１８のいずれか一項に記載の方法。
20. 前記層は、少なくとも一方が加熱される前記エンボス加工ローラを使用して、少なくとも部分的に乾燥されることを特徴とする請求項１〜１９のいずれか一項に記載の方法。
21. 前記層の乾燥を助けるため温風フードが用いられることを特徴とする請求項１〜２０のいずれか一項に記載の方法。
22. 前記層にはクレーピングブレードによってクレーピングが施されないことを特徴とする請求項１〜２１のいずれか一項に記載の方法。
23. 前記層が、生地又はフェルトのような少なくとも１つの可撓性部材を介して前記対の圧力ローラによって形成した前記ニップ部に供給され、前記可撓性部材が前記層と共に前記ニップ部を通過することを特徴とする請求項１〜２２のいずれか一項に記載の方法。
24. 前記層が、２枚の生地、２枚のフェルト、あるいは生地とフェルトといった２つの隣接した可撓性部材間の圧力ローラの前記ニップ部対に供給されることを特徴とする請求項１〜２３のいずれか一項に記載の方法。
25. 前記エンボス加工及び乾燥した層がカレンダー処理されることを特徴とする請求項１〜２４のいずれか一項に記載の方法。
26. ティッシュペーパーのウェブを製造する方法であって、
    製紙用繊維の水性懸濁液の層を少なくとも１枚の形成生地上に堆積させるステップと、
    前記層内の繊維の重量が第１の値になるまで、前記層の水分含有量を減少させるステップと、
    水分含有量を減少させた後、間にニップを形成する一対のエンボス加工ローラを備えたエンボス加工組立体に前記層を供給し、そして前記エンボス加工ローラ間の前記ニップ内で前記層を湿式エンボス加工するステップと、
    前記層を乾燥させてティッシュペーパーのウェブを形成するステップと、
    エンボス加工した前記層をカレンダー処理するステップと
    を含むことを特徴とする方法。
27. 前記エンボス加工を施した層が乾燥後にカレンダー処理されることを特徴とする請求項２６に記載の方法。
28. ティッシュペーパーを製造するシステムであって、少なくとも１個のヘッドボックスと、前記ヘッドボックスが製紙用繊維の水性懸濁液の層を上に分布させる少なくとも１枚の形成生地と、圧力によって前記層から水を除去して第１の値の乾燥度合いにし、少なくとも一対の圧力ローラを備え、これら圧力ローラが前記層の通るニップ部を画定している水除去システムと、第１エンボス加工ローラ及び第２エンボス加工ローラを備え、全乾燥する前の前記層が前記ローラの間を通過し、前記エンボス加工ローラが隆起部と空洞部とを備え、一方のエンボス加工ローラの隆起部が他方のエンボス加工ローラの空洞部内へ貫通するエンボス加工組立体と、前記エンボス加工組立体の下流に設けられ、エンボス加工した製紙用繊維の層を乾燥させるシステムとを有することを特徴とするシステム。
29. 前記水分除去システムが、１対の生地又はフェルトを備えており、これらの間において、製紙用繊維の水性懸濁液の層がスキージされることを特徴とする請求項２８に記載のシステム。
30. 前記水分除去システムが、少なくとも１対の圧力ローラ間のニップ部を通過する少なくとも１枚の生地又は１枚のフェルトを備えていることを特徴とする請求項２８又は請求項２９に記載のシステム。
31. 互いに並んで設定された２つの連続した部材が、前記少なくとも１対の圧力ローラ間のニップ部を通るように設けられ、前記圧力ローラの間には前記層が位置され、互いに並んで設置された前記２つの連続した部材が生地とフェルト、２つの生地又は２つのフェルトであることを特徴とする請求項２８〜３０のいずれか一項に記載のシステム。
32. 前記水分除去システムがさらに吸引手段を備えていることを特徴とする請求項２８〜３１のいずれか一項に記載のシステム。
33. 前記エンボス加工組立体の下流に設置されたカレンダーを有することを特徴とする請求項２８〜３２のいずれか一項に記載のシステム。
34. 前記カレンダーが前記乾燥システムの下流に設置されていることを特徴とする請求項３３に記載のシステム。
35. 前記エンボス加工ローラの前記隆起部がエッチングによって形成され、前記空洞部が隣接した隆起部間の空き空間によって画定されていることを特徴とする請求項２８〜３４のいずれか一項に記載のシステム。
36. 前記エンボス加工ローラの少なくとも一方には、２０〜１２０個／ｃｍ^２の隆起部が設けられている請求項２８〜３５のいずれか一項に記載のシステム。
37. 隆起部の設けられた前記エンボス加工ローラの少なくとも一方が、隆起部の欠如又は部分的な欠如によって特徴付けられていることを特徴とする請求項３６に記載のシステム。
38. 前記エンボス加工ローラの隆起部が第１の寸法及び第２の寸法の基部を有し、前記第１の寸法が前記第２の寸法よりも小さいことを特徴とする請求項２８〜３７のいずれか一項に記載のシステム。
39. 前記隆起部が四角形基部をもつピラミッド形状であることを特徴とする請求項２８〜３８のいずれか一項に記載のシステム。
40. 前記基部が長菱形であり、短い方の対角線が前記層の進行方向に従って方向付けされており、長い方の対角線が横方向に従って方向付けされていることを特徴とする請求項３９に記載のシステム。
41. 前記隆起部が縁を丸めた形状をしていることを特徴とする請求項２８〜４０のいずれか一項に記載のシステム。
42. 前記エンボス加工ローラが金属ローラであることを特徴とする請求項２８〜４１のいずれか一項に記載のシステム。
43. 前記第１及び第２エンボス加工ローラは、前記隆起部の表面と前記空洞部の表面とが互いに接触しないような離間した距離に設置されていることを特徴とする請求項２８〜４２のいずれか一項に記載のシステム。
44. 前記２個のローラの中心間の距離は、前記隆起部の表面と前記空洞部の表面とが、前記ニップ部内に供給される製紙用繊維の層の厚さに等しい、又はこれよりも若干大きい量だけ相互に離間するように設定されることを特徴とする請求項４３に記載のシステム。
45. エンボス加工を施す前に、前記層の第１の水分含有量の度合いが、前記層を次のエンボス加工処理に耐え得るようにされることを特徴とする請求項２８〜４４のいずれか一項に記載のシステム。
46. 前記層内の前記繊維の重量の第１の値が、層の総重量に対して繊維の２０〜９０重量％であることを特徴とする請求項２８〜４５のいずれか一項に記載のシステム。
47. 前記層内の前記繊維の重量の第１の値が、層の総重量に対して繊維の４０〜８０重量％であることを特徴とする請求項２８〜４５のいずれか１項に記載のシステム。
48. 前記層内の前記繊維の重量の第１の値が、層の総重量に対して繊維の５０〜７０重量％であることを特徴とする請求項２８〜４５のいずれか１項に記載のシステム。
49. 前記乾燥システムが乾燥シリンダを備えており、前記乾燥シリンダの周囲に沿って前記エンボス加工層が移送されることを特徴とする請求項２８〜４８のいずれか一項に記載のシステム。
50. エンボス加工した層を乾燥する前記システムが乾燥ローラを備え、前記層がクレーピングブレードを使用せずに前記乾燥ローラから外されることを特徴とする請求項４９に記載のシステム。
51. 前記エンボス加工ローラの少なくとも一方が加熱されることを特徴とする請求項２８〜５０のいずれか一項に記載のシステム。
52. エンボス加工した層を乾燥する前記システムが乾燥ローラを備え、乾燥ローラには一つ又は複数の温風フードが関連していることを特徴とする請求項２８〜５１のいずれか一項に記載のシステム。
53. ティッシュペーパーを製造するシステムであって、少なくとも１個のヘッドボックスと、前記ヘッドボックスが製紙用繊維の水性懸濁液の層を上に分布させる少なくとも１枚の形成生地と、前記ヘッドボックスの下流に設けられ、前記層から水分を除去して第１の乾燥度にするための水分除去システムと、前記水分除去システムの下流に設けられ、間を完全に乾燥させる前の前記層が通過する第１エンボス加工ローラと第２エンボス加工ローラを備え、前記エンボス加工ローラには隆起部及び空洞部が設けられ、一方のエンボス加工ローラの隆起部が他方のエンボス加工ローラの空洞部内に貫通しているエンボス加工組立体と、前記エンボス加工組立体の下流に設けられ、前記エンボス加工した層から水分を除去するための乾燥システムと、前記エンボス加工組立体の下流に設置されたカレンダーとを有することを特徴とするシステム。
54. 前記カレンダーが前記乾燥システムの下流に設置されていることを特徴とする請求項５３に記載のシステム。

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