JP5755173B2 - 不織布および不織布の製造方法 - Google Patents
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Description
すなわち、本発明の不織布の製造方法は、水分を含んだ抄紙原料を、一方向に移動するベルト上に供給して、該ベルト上に紙層を形成する工程と、紙層に高圧水流を噴射し、機械方向に延在し、幅方向に間欠的に並ぶ凹部を表面に形成する工程と、高圧水流を噴射した紙層を、回転する円筒状ドライヤの表面に付着させることによって、高圧水流を噴射した紙層を、10〜45%以下の水分率になるように乾燥する工程と、円筒状ドライヤの表面に付着させた紙層を、ドクター刃を介して該表面から引き離すことによって、紙層にクレープを形成する工程と、蒸気ノズルから、クレープを形成した紙層に高圧水蒸気を噴射することによって、凹部の幅よりも大きな幅を有し機械方向に延びる溝部を、紙層に形成したクレープを残しながら紙層の表面に形成する工程とを含む。
また、本発明の不織布は、縦方向と、縦方向に交差する横方向と、縦方向および横方向に対して垂直をなす厚さ方向と、厚さ方向に対して垂直をなす一方の面と、一方の面に対して厚さ方向に対向する他方の面とを有し、一方の面に、縦方向に延在し、横方向に並ぶ溝部と、一方の面および他方の面に、横方向に延在し、縦方向に並ぶクレープとを有する。
(1)機械方向(MD)の長さが150mmであり幅方向(CD)の長さが50mmである測定用試料を、クレープを形成した紙層から切り出す。
(2)切り出した測定用試料の幅方向(CD)中央の表面に、機械方向(MD)に延びる長さ100mmの直線を、油性ボールペンなどを使用して描く。この直線を描くとき、紙層が破れないように注意する。
(3)測定用試料を水の中に10秒間浸す。
(4)測定用試料を水の中から取りだし、ガラス板の上に載せる。そして、紙層のクレープが消失するまで、測定用試料を機械方向(MD)に伸ばす。
(5)伸ばした測定用試料に描かれた直線の機械方向(MD)の長さA(mm)を測定する。
(6)以下の式からクレープ率を算出する。
クレープ率(%)=(A−100)/A×100
(7)同じ測定用試料について上記(3)〜(6)をさらに2回繰り返す。
(8)算出した3つのクレープ率の平均値をその紙層のクレープ率とする。
乾燥ドライヤ20で乾燥した紙層から30cm×30cmのサイズのサンプル片をサンプリングし、そのサンプル片の重量(W1)を測定した。その後、サンプル片を105℃の恒温槽に1時間静置し乾燥させたのち、重量(D1)を測定した。蒸気吹付け前紙層水分率は、N=10での測定値の平均値である。
蒸気吹付け前紙層水分率=(W1−D1)/W1×100(%)
紙層の目付は、乾燥ドライヤ20で乾燥したクレープを形成する前の紙層から30cm×30cmのサイズの測定用試料をサンプリングし、サンプリングした測定用試料の重量を測定することにより算出した。紙層目付は、N=10での測定値の平均値である。
紙層の目付は、クレープを形成した高圧水蒸気を噴射する前の紙層から30cm×30cmのサイズの測定用試料をサンプリングし、サンプリングした測定用試料の重量を測定することにより算出した。紙層目付は、N=10での測定値の平均値である。
製造した不織布から10cm×10cmのサイズの測定用試料をサンプリングした。15cm2の測定子を備えた厚み計((株)大栄化学精器製作所製 型式FS-60DS)を使用して、3gf/cm2の測定荷重の測定条件で、測定用試料の厚さを測定した。1つの測定用試料について3ヶ所の厚さを測定し、3ヶ所の厚さの平均値を乾燥厚さとした。
製造した不織布から10cm×10cmのサイズの測定用試料をサンプリングした。測定用試料の重量を測定し、上記乾燥厚さから不織布の密度を算出した。
製造した不織布から、長手方向が紙層の機械方向である25mm幅の短冊状の試験片と、長手方向が紙層の幅方向である25mm幅の短冊状の試験片とを切り取って、測定用試料を作製した。機械方向および幅方向の測定用試料を、最大荷重容量が50Nであるロードセルを備えた引張試験機(島津製作所(株)製、オートグラフ 型式AGS-1kNG)を使用して、それぞれ3つの測定用試料について、100mmのつかみ間距離、100mm/分の引張速度の条件で引張強度を測定した。機械方向および幅方向の測定用試料のそれぞれ3つの測定用試料の引張強度の平均値を機械方向および幅方向の乾燥引張強度とした。
製造した不織布から、長手方向が紙層の機械方向である25mm幅の短冊状の試験片と、長手方向が紙層の幅方向である25mm幅の短冊状の試験片とを切り取って、測定用試料を作製した。機械方向および幅方向の測定用試料を、最大荷重容量が50Nであるロードセルを備えた引張試験機(島津製作所(株)製、オートグラフ 型式AGS-1kNG)を使用して、それぞれ3つの測定用試料について、100mmのつかみ間距離、100mm/分の引張速度の条件で引張伸度を測定した。ここで、引張伸度とは、引張試験機で測定用試料を引っ張ったときの最大の伸び(mm)をつかみ間距離(100mm)で割り算した値である。機械方向および幅方向の測定用試料のそれぞれ3つの測定用試料の引張伸度の平均値を機械方向および幅方向の乾燥引張伸度とした。
製造した不織布から長手方向が紙層の機械方向である25mm幅の短冊状の試験片と、長手方向が紙層の幅方向である25mm幅の短冊状の試験片とを切り取って、測定用試料を作製し、測定用試料の質量の2.5倍の水を測定用試料に含浸させた(含水倍率、250%)。そして、機械方向および幅方向の測定用試料を、最大荷重容量が50Nであるロードセルを備えた引張試験機(島津製作所(株)製、オートグラフ 型式AGS-1kNG)を使用して、それぞれ3つの測定用試料について、100mmのつかみ間距離、100mm/分の引張速度の条件で引張強度を測定した。機械方向および幅方向の測定用試料のそれぞれ3つの測定用試料の引張強度の平均値を機械方向および幅方向の湿潤引張強度とした。
製造した不織布から長手方向が紙層の機械方向である25mm幅の短冊状の試験片と、長手方向が紙層の幅方向である25mm幅の短冊状の試験片とを切り取って、測定用試料を作製し、測定用試料の質量の2.5倍の水を測定用試料に含浸させた(含水倍率、250%)。そして、機械方向および幅方向の測定用試料を、最大荷重容量が50Nであるロードセルを備えた引張試験機(島津製作所(株)製、オートグラフ 型式AGS-1kNG)を使用して、それぞれ3つの測定用試料について、100mmのつかみ間距離、100mm/分の引張速度の条件で引張伸度を測定した。機械方向および幅方向の測定用試料のそれぞれ3つの測定用試料の引張伸度の平均値を機械方向および幅方向の湿潤引張伸度とした。
以下の手順で不織布の高圧水蒸気を噴射した面(高圧水蒸気噴射面)における汚れ除去率を測定した。
(1)12.6重量%のカーボンブラック(Carbon Black、米山薬品工業(株)製)、20.8重量%の牛脂極度硬化油(日本油脂(株)製)および66.6重量%の流動パラフィン(ナカライテスク(株)製)を含む模擬汚れペーストを作製した。汚れペースト:ヘキサン(ナカライテスク(株)製)が重量比で85:15になるように、模擬汚れペーストをヘキサンで希釈し、模擬汚れ剤を作製した。
(2)プレパラート上に模擬汚れ剤を0.05ml滴下し、20℃の温度および60%の湿度の条件の雰囲気中で、模擬汚れ剤を滴下したプレパラートを24時間乾燥した。
(3)乾燥後、スキャナー(Calario GT-750、Epson社製)を使用して、原稿種:フィルム、タイプ:ポジフィルム、イメージ:16bitグレー、品質:画質優先、解像度:1200dpi、原稿サイズ:68.6×237mm、出力:等倍の条件でプレパラートの画像を取り込み、取り込んだ画像の画像データから、プレパラートの模擬汚れ剤が付着している部分のうちの16.9mm×16.9mmの範囲の色味を算出した。ここで、色味を以下のように算出した。所定のしきい値を設定して調補正で取り込んだ画像を2階調化した。汚れが付着している部分の階調が0(黒)、汚れが付着していない部分の階調が255(白)になるように、2階調化するためのしきい値を設定した。そして、エクセル2007(Microsoft社製)を使用して横軸が階調、縦軸が頻度のヒストグラムを作成した。0の階調の頻度を色味とした。
(4)不織布によるプレパラートに付着した模擬汚れ剤の拭き取りは、プラスチックフィルム−およびシート−摩擦係数試験方法(JIS−K−7125:1999)を応用して実施した。製造した不織布から140×190mmのサイズの測定用試料をサンプリングし、摩擦係数測定装置(テスター産業株式会社製)のテーブルに、高圧水蒸気噴射面が上になるように測定用試料を取り付けた。このとき、滑り片の移動方向が、測定用試料が拭き取る方向(機械方向(MD)または幅方向(CD))なるように測定用試料を配置した。模擬汚れ剤が付着した面が測定用試料と接触するように、模擬汚れ剤が付着したプレパラートを、測定用試料の上に載せた後、プレパラートの模擬汚れ剤が付着した面の反対側の面に滑り片およびロードセルを取り付けた。そして、150mm/分の送り速度および60g荷重の条件で摩擦係数測定を1回行うことによって、プレパラートに付着した模擬汚れ剤を測定用試料で拭き取った。
(5)プレパラートに付着した模擬汚れ剤を拭き取った後、上述のスキャナーを使用して同一の条件でプレパラートの画像を取り込み、取り込んだ画像の画像データから、模擬汚れ剤を拭き取る前のプレパラートにおいて色味を算出した範囲と同じ範囲の色味を算出した。
(6)プレパラートに付着した模擬汚れ剤を拭き取る前の色味からプレパラートに付着した模擬汚れ剤を拭き取った後の色味を引き算し、プレパラートに付着した模擬汚れ剤を拭き取る前の色味でその値を割り算することによって色味の変化率を算出した。この値を測定用試料の汚れ除去率とした。測定用試料の拭き取り性がよいと、プレパラートに付着した模擬汚れ剤は測定用試料によってきれいに拭き取られるので、色味の変化率、すなわち汚れ除去率は大きくなる。一方、測定用試料の拭き取り性が悪いと、測定用試料によって模擬汚れ剤を拭き取ったプレパラートには模擬汚れ剤が多く残っているので、色味の変化率、すなわち汚れ除去率は小さくなる。このように汚れ除去率の値によって、測定用試料の汚れを拭く取る能力を評価することができる。3つの測定用試料について、汚れ除去率を測定し、その平均値をその測定用試料の汚れ除去率とした。
摩擦係数測定装置のテーブルに、高圧水流噴射面(高圧水流を噴射した面)が上になるように測定用試料を取り付けた以外、高圧水蒸気噴射面における汚れ除去率と同じ方法で高圧水流噴射面における汚れ除去率を測定した。
本発明の一実施形態における不織布製造装置1を使用して実施例1を作製した。70重量%の針葉樹晒クラフトパルプ(NBKP)と、繊度が1.1dtexであり、繊維長が7mmである30重量%のレーヨン(ダイワボウレーヨン(株)製、コロナ)とを含む抄紙原料を作製した。そして、原料ヘッドを使用して紙層形成ベルト(日本フィルコン(株)製 OS80)上に抄紙原料を供給し、吸引ボックスを使用して抄紙原料を脱水して紙層を形成した。このときの紙層の紙層水分率は80%であった。その後、2台の高圧水流ノズルを使用して高圧水流を紙層に噴射した。2台の高圧水流ノズルを使用して紙層に噴射した高圧水流の高圧水流エネルギーは0.2846kW/m2であった。ここで、高圧水流エネルギーは下記の式から算出される。
高圧水流エネルギー(kW/m2)=1.63×噴射圧力(kg/cm2)×噴射流量(m3/分)/処理速度(M/分)/60
ここで、噴射流量(立方M/分)=750×オリフィス開孔総面積(m2)×噴射圧力(kg/cm2)0.495
比較例1は、高圧水流を紙層に噴射しなかった点を除いて、実施例1の製造方法と同様な方法によって製造された。
比較例2は、クレープを形成する工程を実施しなかった点を除いて、実施例1の製造方法と同様な方法によって製造された。
実施例3は、高圧水蒸気を噴射しなかった点を除いて、実施例1の製造方法と同様な方法によって製造された。
比較例1の強度が弱かったため、比較例1では高圧水蒸気噴射面における汚れ除去率の測定および高圧水流噴射面における汚れ除去率の測定が実施できなかった。また、比較例1では、乾燥引張強度および湿潤引張強度が非常に低かった。一方、実施例1では、乾燥引張強度および湿潤引張強度は高く、高圧水蒸気噴射面における汚れ除去率の測定および高圧水流噴射面における汚れ除去率の測定を実施することができた。これらから、高圧水流を紙層に噴射する工程を実施することによって、不織布の強度を高められることがわかった。
比較例2では、乾燥厚さが小さく、密度が高かった。また、比較例2では、不織布の幅方向(CD)における汚れ除去率が大きかったが、不織布の機械方向(MD)における汚れ除去率が小さかった。一方、実施例1および2では、乾燥厚さは大きく、密度が低かった。また、比較例1では、幅方向(CD)のみならず機械方向(MD)においても汚れ除去率が大きかった。これらから、クレープを形成する工程を実施することによって、不織布の嵩を高くできること、および不織布の幅方向(CD)のみならず機械方向(MD)においても汚れの拭き取り性を向上させることができることがわかった。
比較例3では、乾燥厚さが小さく、密度が高かった。また、比較例3では、不織布の幅方向(CD)および機械方向(MD)において汚れ除去率が小さかった。一方、実施例1では、乾燥厚さは大きく、密度が低かった。また、実施例1および2では、幅方向(CD)および機械方向(MD)において汚れ除去率が大きかった。これらから、クレープを紙層に形成する工程を実施しても、高圧水蒸気を紙層に噴射する工程を実施しなければ、不織布の機械方向(MD)の汚れ拭き取り性を向上させることはできないことがわかった。また、高圧水蒸気を紙層に噴射する工程を実施することによって、不織布の嵩を高くし、不織布の幅方向(CD)の汚れ拭き取り性を向上させることができることがわかった。
11 原料供給ヘッド
12 高圧水流ノズル
13 サクションドラム
14 蒸気ノズル
15 吸引ボックス
16 紙層形成コンベア
17 吸引ピックアップ
18,19 紙層搬送コンベア
20,22 乾燥ドライヤ
21 巻き取り機
23 紙層
26 ドクター刃
31 高圧水流
32 凹部
41 紙層形成ベルト
51 高圧水蒸気
52 クレープ
53 溝部
57 起毛
Claims (6)
- 水分を含んだ抄紙原料を、一方向に移動するベルト上に供給して、該ベルト上に紙層を形成する工程と、
前記紙層に高圧水流を噴射し、機械方向に延在し、幅方向に間欠的に並ぶ凹部を表面に形成する工程と、
前記高圧水流を噴射した紙層を、回転する円筒状ドライヤの表面に付着させることによって、前記高圧水流を噴射した紙層を、10〜45%以下の水分率になるように乾燥する工程と、
前記円筒状ドライヤの表面に付着させた前記紙層を、ドクター刃を介して該表面から引き離すことによって、前記紙層にクレープを形成する工程と、
蒸気ノズルから、前記クレープを形成した紙層に高圧水蒸気を噴射することによって、前記凹部の幅よりも大きな幅を有し機械方向に延びる溝部を、前記紙層に形成したクレープを残しながら前記紙層の表面に形成する工程とを含む不織布の製造方法。 - 前記蒸気ノズルのノズル穴のノズルピッチは3.0〜7.0mmである、請求項1に記載の不織布の製造方法。
- 前記蒸気ノズルは、幅方向に並んでいるノズル穴のノズル穴列を機械方向に複数列備える、請求項1または2に記載の不織布の製造方法。
- 請求項1〜3のいずれか一項に記載の製造方法によって得られた不織布。
- 前記クレープは、隣接する前記溝部の間に設けられている、請求項4に記載の不織布。
- 前記不織布に含まれる繊維の繊維長は20mm以下であり、前記不織布は起毛している、請求項4または5に記載の不織布。
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