JPH0345796A - 繊維エンタングルされた不織ウェブ材料の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は一般的に新規な不織繊維材料及びその製造プロ
セスに係る。−層詳細には、本発明は製紙プロセスを介
して本質的に均質な木材バルブ含有基体として形成され
る新規にしてかつ改良された水ジエツトエンタングルさ
れた不織材料に係る。

発明の背景 −ｍに“バット”と呼ばれるステーブルファイバの緩い
アセンブリは、有用で取扱容易で販売可能な製品を作る
べくなんらかの仕方で結合又は確保されなければならな
い。この必要条件は機械的エンタングルメントと呼ばれ
る種々の縮充プロセスの開発だけでなく溶剤もしくは合
戒ポリマー分てきた。追加的に、高圧水ジェットのエネ
ルギーが繊維性基体をエンタングルするのに使用される
いくつかのプロセスが利用されてきた。後者のプロセス
はハイドロエンタングルメント又は水ジェットエンタン
グルメントと呼ばれている。

機械的エンタングルメントプロセスはニードルルームと
呼ばれる装置のなかで多数のさかとげのあるニードルに
よりバットを刺し貫くことにより繊維を基体のなかに結
合又は確保する。この作用は繊維を材料の表面からバッ
トのバルクのなかへ押す。強度特性はバットのなかの繊
維のこのエンタングリングにより改良されるが、このプ
ロセスは遅く、ニードルが繊維を傷つけ、また自体が速
くすり減り、またこのプロセスは本質的に重い重量の基
体のエンタングリングにした通していない。

化学的結合剤の使用もコヒーレンシー及び強度を改良す
るが、その固有の欠点のリストを有する。

基体は乾燥され、ラテンクス結合溶液のなかに浸漬され
、再び乾燥され、またポリマーを橋かけ結合するべく加
熱されなければならず、従って最終物品を製造するのに
必要とされるエネルギーを著しく増す。またポリマー格
子が最終製品を剛化させ、結合されたウェブを軟化させ
るための高コストの後処理の使用に通ずる。

これらの問題を回避するため、以前のニードルルームの
エンタングリング作用を真似るべく高圧水の小直径の高
度にコヒーレントなジェットのエネルギーを使用する不
織プロセスが開発されてきた。最初に、水ジエツト処理
プロセスはウェブ材料に向けられた水の流れが繊維を移
動又は隔離させ、また変化する密度及び均等な孔のパタ
ーンを生じさせるように孔明き表面の上に支えられた予
備形式された乾燥貯蔵された繊維性のウェブ材料の使用
を含んでいた。たいていの場合に、結果として得られる
ウェブは簡単に予備形式されたシート材料のなかの繊維
の再配置を示し、再配置された繊維により実際の繊維エ
ンタングリングを（呈するとしても）非常にわずかしか
呈さなかった。

再配置は、繊維を横に移動させるには十分であるが、そ
れらを有効にエンタングルするには不十分である圧力で
の水の使用の結果として生じた。この形式のシート材料
の典型的な例は米国特許第２．８６２，２５１号明細書
中に見い出され得る。これらの繊維再配置された孔を有
するウェブ材料はしばしばシート材料のその後の取扱を
許すのに十分な強度を与えるのにかなりの量の結合剤を
必要とした。

また、高圧水ジェットがカーシングまたは空気レイイン
グにより準備された予備形式された不織ウェブ材料に作
用するエンタングリング力として使用され得ることが見
い出されてきた。水のジェットは、ステープルファイバ
が通常の繊維の製造のための複合糸のなかへ紡がれる仕
方と類似の仕方で材料が繊維間摩擦力により互いに保た
れるように、繊維をエンタングルする。米国特許第３，
２１４．８１９号明細書には、礪械的ニードルルームの
さかとげのあるニードルにより形式されるエンタングリ
ング作用と類似のエンタングリング作用を生ずるように
使用される方法が記載されている。しかし、この技術は
おそらく米国特許第３．４８５，７０６号明細書に最良
に示されている。テクノロジーはさらに、米国特許第３
，４９３，４６２号、第３．５０８，３０８号および第
３，６２０，９０３号明ＩＩＨ書に記載されているよう
に、高圧液体シェアドおよび比較的滑らかな支持部材を
使用することによりエンタングルされているが孔明けさ
れていない手織材料を形式するように進歩した。

結果として得られたエンタングルされた材料は機械的に
エンタングルされた材料もしくは化学的結合剤により結
合された織物と比較して有利に改良された物理的強度お
よび柔軟性を呈した。結合剤なしの織物はポリマー材料
により剛化されず、水ジェツトは繊維をエンタングルす
る時に繊維を損傷せず、また製品はその製造プロセスの
一部としてパターン化され得る。上記及び他の理由から
ハイドロエンタングルメントプロセスが、過電要求をす
る最終使用に対する以前のプロセスに取って代わってき
た。しかし、このプロセスにも内在的な欠点がある０強
い結合剤なしの製品を製造するのに必要とされるエネル
ギーが非常に大きく、また非常に高い圧力の水ジェツト
を得るのに必要とされる装置が非常に高価である。高度
に均一な出発ウェブまたはバットが必要とされ、又は高
圧水が製品のなかに孔又は他の不規則性を生ずる。

製品の幅は均一な出発材料を製造するのに利用可能な機
械の幅により制限された。多少より低い水圧で作動する
より経済的な流体エンタングルメントプロセスも米国特
許第４，６６５，５９７号、第４　、８０５２７５号及
び第４，６２３，５７５号明細書により開示されてきた
。

これらの公知の技術の実質的に全てでプリカーサ−又は
予備形成されたウェブ材料が一般に空気レイイング又は
カーシングにより形威され、また続いて水ジエツト法に
よりエンタングルメントを受けさせられた。たいていの
プリカーサ−ウェブは空気レイイングシステム又はカー
シングにより形成されたが、湿潤レイイングにより形威
されたウェブ材料又は紙も述べられてきた。しかし、空
気レイイングにより形威されたウェブが、所望の等方性
、すなわち機械方向及び機械横断方向の双方に等しい物
理的性質を得るために最良であると信ぜられているので
、好まれてきた。カーシング技術が利用された場合には
、予備形成されたウェブは典型的に、適切な繊維方向を
得るべくクロスレイイング技術を使用して作られた。

木材バルブ繊維を最終シート材料のなかへ組み入れるこ
とが望ましい時には、米国特許第４．４４゜１６１号及
びカナダ特許第８４１，９３８号明ｌ１［１書に開示さ
れているような技術が利用されてきた。上記米国特許に
記載されているように、非常に軽い予備形成された薄葉
紙が予備形成された紡織繊維ウェブの頂の上に層にされ
、また高圧水ジェットが、改良された液体バリヤー特性
を有する所望の統合された複合構造を得るべく薄葉の構
造を破壊し、また木材パルプ繊維を紡織繊維のなかへ押
し込むことにより、ニードルポンチングを思い出させる
プロセスで二つを結合するべく薄葉紙に向けられる。し
かし、複合構造のなかへ木材パルプ繊維を含めることの
結果としてのウェブ強度の増進に関する主張はされてい
ない。カナダ特許には、２５％までの紡織ステープル繊
維を含有する製紙繊維のエンタングルメントが開示され
ており、エンタングルメントは？ｉｉ潤レイされたシー
トの乾燥前に、また接着剤の使用なしに行われる。この
特許には多重層のハイドロエンタングリング積層が強調
されている。

発明の概要 本発明によれば、水ジエツトエンタングリング技術が、
低減されたコストで新規にしてかつ改良されたプロセス
だけでなく、種々の形式の繊維のより等方性の分布と、
非常に軽くエンタングルされた湿潤レイされたウェブと
化学的結合剤の低い付加との間の相乗作用から得られる
改良されたエンタングルメント誘発強度特性とを有する
非常に軽くエンタングルされた湿潤レイされた繊維状ウ
ェブをも得るべく、湿潤レイされた繊維状材料に適応さ
せられ得ることが見い出されてきた。これは繊維状ウェ
ブが高度に流動性である間また乾燥操作の前に製＆ＩＥ
ｖ＆械の湿潤端に於いて超低エネルギー水ジエノトエン
タングルメント（以下では“ＵＬＥ”と略称される）に
より達成され得る。この方法を使用して、ＵＬＥを湿潤
レイされた不織ウェブのなかへ組み入れ、またそれによ
り経済的な生産速度及び比較的低いエンタングルメント
入力エネルギーで通常の製紙繊維及び長い合成繊維の本
質的に均等な統合を達成することが可能である。

本発明はさらに、少量の結合剤を有し、また製品を通じ
て均等に分布されている木材パルプを含有している強く
てしかも柔軟な不織製品を製造するための新規にし、て
かつ経済的なプロセスを提供する。これらの不ｍ製品は
有利に、繊維性材料がまだ湿潤している間にイン−ライ
ンでｔＪＬＥを利用して改良された強度及び柔軟性特性
を呈する。

本発明の他の特徴は以下に一部は明らかになりなり、ま
た一部は指摘されよう。

これら及び関連の利点は、Ｍ紙繊維及び長い合成繊維の
調節された混合物を含有する希薄な均質な繊維ファーニ
ッシュを形威し、また重量比で約７５％又はそれ以上の
流体含有量を有する流体化された本質的に均質な繊維状
ベースウェブ材料を形成するべく製紙機械の湿潤端に於
いて紙形成ワイヤーの上に上記のファーニッシュから繊
維を沈澱させ、またウェブから実質的な量の短い製紙繊
維を駆逐することなしにベースウェブのなかの繊維を非
常に軽くエンタングルするべくベースウェブにその流体
化条件で一連のエンタングリング流体ジェットを受けさ
せ、エンタングルされたウェブを乾燥させ、また乾燥さ
れたウェブを低レベルの結合剤で処理することにより達
成される。結果として得られるシート材料は、このプロ
セスに使用される３００〜２０００％エンクングルメン
ト入力エネルギーを必要とする以前の水ジェットエンタ
ングルメントプロセスから典型的に得られる特性にくら
べて、繊維分布の優れた均等性及び改良された強度特性
を有する。

本発明の特徴及び利点の一層良好な理解は以下の詳細な
説明及び添付図面から得られる。以下の説明は本発明の
実施例を述べており・また本発明の原理が利用される仕
方を示している。添付図面は、利用される過程のシーケ
ンス及び一つ又はそれ以上のこのような過程の相互関係
を含んでいるプロセスと、所望の特徴、特性、組成、性
質及び要素の関係を有する結果として得られる製品との
理解を助ける。

好ましい実施例の説明 本発明の実行にあたり、繊維状ウェブ紙は最初に製造さ
れる。既知かつ通常の長繊維製紙技術に従って連続的ウ
ェブ材料の形態で製造される。ここに述べられる改良さ
れた性質、特性及び使用を有する材料を製造するのに使
用される不織繊維状ベースウェブは、必要な繊維の流動
性分散を形成し、また均等に分散された繊維を連続的に
流体化されたシート状の繊維状ウェブ材料の形態で繊維
集めワイヤーの上に沈澱させる一般的な過程を含んでい
る湿潤製紙プロセスにより製造される。線維分散は分散
剤として水を使用して、又は他の適当な流体分散媒体を
利用することにより通常の仕方で形成されてよい。好ま
しくは、水溶性の分散が既知の製紙技術に従って利用さ
れ、また、従って、繊維分散が希薄な水溶性の実濁演又
は製紙繊維のファーニッシュとして形成される。繊維状
混合物のなかの合成繊維と木材パルプ又は他の短繊維と
の比が仕上げられたウェブの性質に需要であることが見
い出されてきたので、混合物は、最終ファーニッシュの
なかの各繊維の割合が注意深く制御されるように、半連
続的バッチ混合モードにより、もしくは各組成の分離し
たｒＪ−備及び貯蔵とヘッドボックスへの各々の引き続
く計量とにより制御される。繊維ファーニッシュは製紙
機械のホワドリニール（Ｆｏｕｒｄｒｉｎｉｅｒ）ワイ
ヤーのようなウェブ形成スクリーン又はワイヤーへ運ば
れ、また繊維が、引き続いて通常の仕方で乾燥され得る
繊維状ベースウェブ又はシートを形成するべく、ワイヤ
ーの上に沈澱させられる。こうして形成されたベースシ
ート又はウェブは所望のラテックス４液による完全な乾
燥操作の前、間もしくは後に処理されてよいが、好まし
い実施例では乾燥に引き続いて処理される。

回転シリンダ機械を含む実質的に全ての商業的な製紙機
械が使用されてよいが、１９３６年６月２３日付けの米
国特許第２．０４５．０９５号明細書に記載されている
ような傾斜繊維集めワイヤーを使用するべく非常に希薄
な繊維ファーニッシュ及び長い合成繊維が利用されるこ
とは望ましい。ヘッドボックスから流れる繊維ファーニ
ッシュは機械方向に少しの方向性を有する不規則な３次
元の繊維状ネットワーク又は構成形態としてワイヤーの
上に保持され、他方に於いて水溶性の分散剤はワイヤー
の迅速に通過し、また迅速かつ効率的に除去される。典
型的に、製紙［条件に使用される繊維ファーニッシュは
、結果として得られる最終製品中の特定の性質を達成す
るのに必要なように調節される。

本発明に従って製造される材料の使用は広範な応用を有
し得るので、さまざまな繊維ファーニッシュが本発明に
従って利用され得ることは理解されよう。典型的に、繊
維ファーニッシュの一部は周知のクラフトプロセスによ
り製造される通常の製紙木材パルプ繊維から製造される
。これらの天然職維は通常のＭ紙長さであり、また繊維
状不織構造の強度に有意義に寄与する構成要素を保持す
る利点を有する。本発明によれば、ファーニッシュ中に
使用される木材パルプの量はシステムの他の構成要素に
関係して実質的に変化し得る。しかし、使用される量は
特にエンタングルメント処理及び本発明に従って利用さ
れる結合剤の追加の後にウェブの統合性及び強度に寄与
するのに十分でなければならない。

追加的に、改良された強度を得るべく、特定の繊維ファ
ーニッシュが種々の形式及び長さの繊維の混合物又はブ
レンドであることは好ましい、このブレンドには、繊維
状ウェブがエンタングルメント処理を受ける能力に寄与
し、また製紙機械の湿潤端に於いて流体化されたウェブ
の輸送を助ける長い合成繊維が含まれている。湿潤レイ
されたウェブの合＄、繊維構戒要素はレーヨン、ポリエ
ステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン又は
関連する繊維形成合成材料の任意のものから戊っていて
よい。

さらに、合成繊維ジオメトリは５００ないし３０００の
長さ対直径比又はアスペクト比から戒っていなければな
らない、繊維デニール及び長さはそれぞれ０．５ないし
１５デニール及び０．５ないし１．５インチ（１，２７
ないし３．８１Ｃｍ）の範囲であってよい。好ましいデ
ニール及び長さは１０００〜１５００の好ましい長さ対
直径比を生ずる１゜０〜２．０デニール及び０．５〜１
．０インチ（１，２７〜２．５４Ｃｍ）である、理解さ
れるように、より長い繊維が所望であれば、低いコンシ
スチンシーに於いて他の繊維の水溶性スラリーのなかへ
用意に分散され得るかぎり、使用され得る。しかし、こ
こに示されている長さを越えて繊維の長さを有意に増大
することは小さな利益しか提供しないようである。もち
ろん、長さが約１２〜１５ｍｍよりも短い場合には、そ
のエンタングルメントの際に困難が生し、またより低い
強度特性しか得られない。

漂白されたクラフトのような通常の製紙繊維に追加して
、本発明のファーニッシュは繊維状つニブ材料の所望の
最終使用に関係して適切かつ所望の特性を与える他の天
然繊維を含んでいてよい。

従って、本発明によれば、長い植物繊維、特にシサル麻
、大麻、亜麻、ジュート及びインド大麻のようなが非常
に長い天然のこう解されていない繊維が使用され得る。

これらの非常に長い天然の繊維は漂白されたクラフトに
より与えられる強度特性を補い、また同時に天然の強靭
性及び破裂強度と結合されたバルク及び吸収性の制限さ
れた度合を与える。従って、長い植物性繊維は完全に消
去され、又は、最終製品中の所望の性質の通切なバラン
スを達成するために、変化する量で使用され得る。

ファーニッシュ中に使用される合成繊維の量は他の構成
要素に関係して変化し得るが、合成繊維の重量百分率が
３０％よりも大きく、また好ましくは４０％〜９０％の
範囲内であることが一般的に好ましい。繊維ファーニッ
シュの木材含有量が２０％と６０％との間、好ましくは
約３０〜４０％である時に、−層の柔軟性と共に、改良
された引張強度、？断強度及び強靭性を含む！＆通な強
度特性が達成される。第２図中に示されているように、
最大強度特性は合成繊維含有量が重量比で約５０〜８０
％の範囲内である時に達成される。

通常の製紙技術を使用して、繊維はＭ量比で０゜５〜１
．５％の範囲内の繊維濃度に於いて分散され、ヘッドボ
ックスへの連続的流れを生ずるべく攪拌タンクのなかに
保たれ、また好ましくは重量比で０、００５％から０．
１５％までの繊維濃度に希釈される。理解されるように
、分散剤のような製紙支援剤、形成支援剤、充填剤及び
湿潤強度追加物が、ウェブ形成、ハンドリング及び最終
製品の性質を支援するべく、ウェブ形成に先立って繊維
スラリーのなかへ組み入れられ得る。これらの材料は繊
維ファーニッシュのなかの全固体の約１％までを威して
いてよく、またその後の処理操作を受は得るように十分
な統合性をウェブに与えると共に均等な繊維分散を容易
にする。これらの材料はグアーゴム、カラヤゴムなどの
ような天然材料と合成ポリマー追加物とを含んでいる。

上記のように、希薄な水溶性の繊維ファーニッシュは製
紙殴械のヘッドボックスへ送られ、次いで繊維集めワイ
ヤーへ送られ、そこで澁維は重量比で約７５％を越える
水含有量を有する連続的なベースウェブ又はシートを形
成するべく均質かつ均等に沈澱させられる。高い水含有
量は、繊維が単一の水和化された水漉紙として作用する
べく十分な統合性を保つと共に比較的高い可動性を有す
る流動性媒体を生ずる。

この水含有量の高いベースウェブがまだ繊維集めワイヤ
ーの上にある間に、また過剰な流体を除去するための通
常の吸引以外の乾燥に先立って、ベースウェブは繊維を
軽くエンタングルするべく水ジエツト処理を受ける。こ
れは繊維状ベースウェブを、ベースウェブ材料にそのな
かの繊維のエンタングルメントを生じさせるのに十分な
力で直接に衝突する一連の流体ストリーム又はジェット
の下を通すことにより成就される。理解されるように、
ベースウェブのなかの繊維は高い水含有量のためにまだ
準流体条件にあり、また低ないし中位のエネルギーレベ
ルで作動される水ジェツトによ・り容易に操作かつエン
タングルされ得る。好ましくは、一連又は−群のジェ・
７トがオリフィスと共に使用され、オリフィス間の間隔
は実質的に前記米国特許第４，６６５，５９７号明細書
に示されているような間隔である。ジェットは約２０〜
７０ｋｇ／　ｃ　ｍ　’の圧力で作動されるが、より軽
量の桐材がエンタングルされる場合にはより低い圧力が
利用され、又はエンタングルされるべきウェブが処理ゾ
ーンを通って非常に遅く動いている。真空ボックスが、
ウェブ形成ワイヤーのエンタングルメントゾーンから過
剰な水を迅速に除去するため、ワイヤーの下及び各ノズ
ルアレーの下に設けられている。エンタングルメント操
作の後に、エンタングルされたウェブ材料はさらに真空
処理され、形成ワイヤーから除去され、乾燥され、低レ
ベルのポリマー結合剤で処理され、また前記のように再
乾燥される。結果として得られるウェブ材料のベース重
量は典型的に１５〜１００ｇ／ｃｍ２の範囲内である。

繰維状ファーニフシュ及び結合剤の相互作用マトリンク
スコンポジット効果がＵＬＥの効果と組み合わされる時
、ＴＥＡ　（ＴＡＰＰ　Ｉ法Ｔ４９４ｏ　ｍ　−８８に
より定義かつ測定されるテンサイルエネルギー吸収）又
は強靭性に３〜４倍の増大を生ずる相乗効果が生起する
ことが見い出されてきた。第２図中の二つの曲線はこの
現象を示すものである。工法への変位は、下式により記
述されるように１．単にＯ，１１ｈｐ−ｈｒ／ｌｂ　（
９１ｍ−ｈｒ）全エネルギー入力の通用に単独で寄与し
得る： Ｅ＝０．１２５ＹＰＧ／ｂｓ ここで：Ｙ＝マニホルド幅の直線インチ（２，５４ａｍ
）あたりのオリフィスの数 Ｐ＝マニホルド中の液体の圧力（ｐｓｉｇ） Ｇ−オリフィスあたりの体積流量（ｒｔ’／ｍ１ｎ） Ｓ−水ジェットの下のベースウェブの速度（ｆｔ／ｍ１
ｎ） ｂ＝型製造れる織物のヘース重量（ｏｚ／　ｙ　ｄ　’
　） ウェブを処理するのに消費されるエネルギーＥの全量は
、もし一つよりも多いマニホルドが存在するならば、各
マニホルドの下の各通過に対する個々のエネルギー値の
和である。ポリエステルローディングの５０〜７０％範
囲で得られる強度レベルが、いずれも本発明に於ける消
費エネルギー量の３〜ｌＯ倍のエネルギー量を用いる例
えば米国特許第３，４８５，７０５号、第４．４４２，
１６１号及び第４．６２３．５７５号明細書に開示され
ているような従来の技術を使用して得られる強度レベル
よりも大きいことを特記することは重要である。

さて第１図を参照すると、製紙機械の湿潤端が繊維集め
ワイヤー１８の傾斜部分１６を収容しているウェブ形成
ステーション１４に均等に繊維ファーニッシュ１２を供
給するためのへ７ドボツクス１０を含んでいるものとし
て重要を示されている。ウェブ形成ステーション１４に
於いてワイヤーと係合するファーニンシュは繊維をワイ
ヤーの上に沈澱させ、他方に於いて水溶性分散媒体の主
部分はワイヤーを通過し、また通常のホワイトウォータ
ー集めボックス２０により引かれる。固められた繊維状
シート又はヘースウエブはこの点に於いて重量比で灼８
〜１２％の繊維コンシスチンシーを有する。この高度に
水和化されているが単一の繊維状の水′ａＩＥは第１図
中に示されているように時計回り方向の動くにつれてワ
イヤー１８にまり形成ステーション１４にすぐ隣接する
エンタングルメントゾーン又はステーション２２へ運ば
れる。

図示されているように、ウェブ形成ワイヤーは図示され
ている実施例では一群の三ノズルマニホルド２４を組み
入れたエンタングルメントゾーン２２を通過するにつれ
て水平である。製紙分野の当業者は、ワイヤーが水平で
ある必要はなくて、水ジェツトが水平ワイヤーの上にあ
っても、上方もしくは下方にｐＩ４斜するワイヤーの上
にあっても比較可能な効果が達成されることを認識する
であろう。ノズル群のなかの各ノズルマニホルド２４は
ウェブ形成ワイヤー１８の下側にそのそれぞれのマニホ
ルドと直接に一直線上に置かれた個別の真空ボックス２
６を設けられている。各マニホルドは一般的に０．０５
〜０．２　ｍ　ｍの範囲内、好ましくは約０．１ｍｍの
直径のオリフィス寸法を有する各ノズルを有する二つの
千鳥足状のノズルの列を有するノズル板を含んでいる。

各列のなかの開口は約０．２〜２ｍｍ、好ましくは１．
０ｍｍの間隔をおかれている。水は１２００ｐｓｉ　　
（８，２７ＭＰａ）までの圧力で細いカラム又はジェッ
トとしてオリフィスを通してポンプで送られる。水のジ
ェットは、迅維状ウェブ材料の均等性に不利に影響する
ことなく繊維状ウェブ材料の軽いエンタングルメントを
行うべく、流体化された職維状つエフに直接に突き当た
る、繊維状材料がジェットの下を通過するにつれて、米
国特許第４．６６５，５９７号明細書に記載されている
最初の段階により達成されるものと成る程度比較可能で
あり、また米国特許第４．６２３．５７５号で達成され
るものよりは有意に少ない軽いエンタングルメントが達
成される。これらの条件下に、ウェブに与えられる全エ
ネルギーは、ウェブベースＭ量、マニホルド圧力及び機
械速度に関係して、約０．０５〜０．１２ｈｐ−ｈｒ／
Ｉ　ｂ　（９９，６ｍ＝　ｈ　ｒ）の範囲であり得ル、
ヘースウエブ材料の高い水含有量は水ジェツトの力の若
干を吸収する傾向があるが、他方に於いて同時に所望の
インタートウイニングーエンタングルメントを行うべく
澁維、特に長い繊維の自由な運動を許す。

先に開示された水ジェノトエンクングルメントプロセス
と異なり、開示されるプロセス中で使用されるワイヤー
は二重の役割をしなければならない。それは、良好な迅
維保持及びウェブに対する容易なレリーズの結び付けら
れた関心と共に、プロセスのウェブ形成部分に対する形
成ファブリツタとして機能しなければならない。それは
またエンタングルメントプロセスに対する支え装置とし
て機能しなければならない。ワイヤーの設計及び構造は
こうして良好なシート支え、繊維の最初のバス保持、良
好な摩耗寿命及び特に長繊維ファーニッシュの場合に最
小の繊維ブリード−スルーを提供しなければならない。

同時に、ワイヤーは装置の乾燥セクションへの輸送のた
めのウェブの除去に先立ってエンタングルメントの間に
ウェブに対する支えを提供しなければならない、プロセ
スのエンタングルメント部分に対して、ワイヤーは繊維
損失を最小化し、同時にホヮドリニールフアプリフクの
隙間のなかへのファーニッシュの長合戒繊維構成要素の
ステープリングを防止しなければならない。単一層構造
のホヮドリニールファフリンクがステープリング防止に
主な必要条件であることが見い出されてきた。非パター
ン化ウェブに対しては、６０メソシユよりも大きいファ
ブリック、好ましくは８０〜１００メツシユの範囲内の
ファブリックが使用される。二及び三層構造のホワドリ
ニールファブリックはエンタングルメントの間にファー
ニッシュの合成繊維構成要素の受容不可能な量をエント
ラップする傾向があり、従って、ウェブがワイヤーから
除去される時に、上げられた合成繊維のけば立った表面
がとどまり、またワイヤー洗浄問題だけでなく、有意で
あり得る収率損失を呈さない。

形成ワイヤー１８の下の真空ボックス２６は一つ又はそ
れ以上の真空スロットを組み入れている。

追加的に、一つ又はそれ以上の追加的な又は最終の真空
ボックスが、さらにベースウェブ材料から、その材料が
、それがドラム３２上での引き続く乾燥及び適切なラテ
ックス結合剤による処理のためにウェブ形成ワイヤーか
ら除去されるコーチロール３０に到達する以前に過剰水
を除去するべく、エンタングルメントゾーン２２から下
流に間隔をおかれ得る。

エンタングルされ乾燥された繊維状ウェブ材料は通常の
設計の結合剤アプリケーションステーションへ進む。例
えば、軽くエンタングルされたウェブ材料は一組の逆回
転ロールを使用するプリント結合ステーションを通され
得るが、好ましくはシート材料に均等に結合剤を与える
べくサイズプレスのなかで処理される。結合剤ピックア
ップは典型的に処理された材料の全重量をベースとして
約３〜２０％の範囲内である。結合剤含量の好ましい範
囲は３〜１５％である。

システム中に使用される特殊なラテックス結合剤は使用
される繊維及びｉ終製品中に望まれる特性に関係して変
化する。しかし、−数的に、アクリル−ラテックス結合
剤が、所望の強度、強靭性及び他の望ましい引張強度特
性の付与を助けるので、使用される。これらの結合剤は
エンタングルメントプロセスの特性であるソフトかつ快
適な手触りを保つことも助ける。これらの理由から、結
合剤システムが“ｐＶ　　Ｈｙｃａｒ３３４”の商標で
Ｂ、Ｆ、グツドリッチにより製造されるもののような橋
かけ結合可能なアクリル材料であることは一般的に好ま
しい。この材料はアクリル酸エチルベースを有するラテ
ックスであると信ぜられている。

上記のように、ＵＬＥ及び少量のラテックス結合剤によ
る処理の後に結果として得られるウェブ材料の性質は有
意義な強度特性を示す。実際、本質的に均等な木材パル
プ含有ウェブの軽いエンタングルメントと、低いラテッ
クス付加、すなわち重量比で１０％又はそれ以下のラテ
ックス付加でも製品に高い強度を達成することを許すラ
テックス処理との間の相乗効果が存在することが発見さ
れている。この関連で、本発明に従って製造された材料
が、水ジェットエンクングルメント処理を受けずに同一
の量の結合剤で含浸された同一の材料よりも４〜６倍大
きい正規化平均乾燥引張エネルギー吸収ＴＥＡ又は強靭
性を呈することが見い出されている。第３図には種々の
レベルのエンタングルメントに対する強度対結合剤量の
典型的なブロフトが示されている。この図から、低いレ
ベルのエンタングルメントが木材バルブ／長ホリエステ
ル基体ウェブへのラテックス結合剤の追加と組み合わさ
れる時に有意義な利点が得られることは明らかである。

本発明に従って使用されるベースウェブ材料は好ましく
は均等に分散されかつウェブ形成ワイヤーの上に沈澱さ
れた合成及び天然繊維のブレンドである。こうして、水
分散可能な繊維を組み入れるべく試みた以前の乾燥形成
されたウェブと異なり、本発明のベースウェブは各々の
有利な特性を達成するべく設計された天然及び合成繊維
の実質的に均等かつ等方性のブレンドである。典型的に
、繊維ファーニッシュに追加されるより大きい量の木材
パルプは結果として得られる製品に対してより低いコス
ト、ただしより低い強度を生し、他方に於いて合成繊維
の増大された量は上曽大されたコストに於いて可変によ
り高い強度を生ずる。こうして、本発明による湿潤形成
プロセスを使用して、所望の強度特性と低いコストとの
間のの適切なかねあいを得るべく誂えられ得る繊維ブレ
ンドを得ることがより容易である。

３％よりも大きい結合剤含有量と組み合わされた好まし
い繊維組成及びウェブ材料のなかの繊維の実質的に均等
な特性は結果として得られる最終製品の所望の独特な特
徴を得ることを助ける。これらの量の材料を利用するプ
ロセスは有意義なコスト低減を可能にする。本発明の他
の結果はエンタングルメントのためのより低い水圧力の
使用に含まれているエネルギー節減である。実際、以前
のプロセスで使用される入力エネルギーが約１．Ｏｈ　
ｐ　−ｈ　ｒ　／　Ｉ　ｂ　（８３０ｍ−ｈ　ｒ　）の
近傍にあることは産業界でよく知られている。米国特許
第４．６２３，５７５号明細書では、それらの“軽い２
エンタングルメントの二つの例は０．４８〜０．５２　
ｈ　ｐ−ｈｒ／ｌｂ　（３９８〜４３２ｍ−ｈｒ）の入
力エネルギー範囲内である。

こうして以前の技術は有意に高いレベルのエンクングル
メントエネルギーを使用し、従ってまた本発明の０．０
１〜Ｑ、２０］＋ｐ−ｈｒ／ｌｂ　（８，３〜１６６ｍ
−ｈｒ）よりも作動にコストのかかるプロセスを呈する
。

開示されるプロセスの有意義な利点は、ａ潤しイ−プロ
セスの内在的な特性であり、カーシング又は空気レイイ
ングのような乾燥プロセスの特性ではない等方性のウェ
ブ構造に係る。乾燥レイされたプロセスは一般に０．１
０〜０．５０の範囲内のＣＤ／ＭＤ引張強度を有するウ
ェブを生ずるが、湿潤レイ−プロセスは０．１０〜０．
８０の範囲内であり、またその範囲を通じて制御可能か
つ再現可能である引張強度比を容易に生じ得る。医学用
衣服及び使い捨ての衣服のような製品応用に対しては、
最適な性能のために約０．５であることがＣＤ／ＭＤ比
に対して最も望ましい。

本発明の他の利点は、このプロセスの製品が、従来のエ
ンクングルメントプロセスの製品又は他の不織プロセス
の製品と比較される時、比較的リント−フリーであると
いう事実である。ウェブ中の水をエンクングルするのに
使用される水の体積は全ての小さい緩く付着された繊維
断片及び后染物を除去するのに十分であり、また十分に
高い圧力にある。少量の結合剤の追加はさらに、残留す
る断片をウェブのなかへ確実にロックすることによりリ
ント−フリーな特性を改善する。こうして本発明の結果
として得られるウェブ材料は病院サプライラップ、ワイ
プ、特にクリーンルームワイプ、壁カバーバッキング、
使い捨ての衣服などのような低リントが望ましい環境で
の使用に適している。

本発明が一層容易に理解され得るように、以下に特定の
例により本発明を説明する。ただし、これらは例示に過
ぎず、それによって本発明を限定するものではない。

例１ ハンドシートの一つのシリーズがウィリアムス形式シー
トモデルを使用して作られた。繊維ファーニッシュは種
々の量の２０ｍｍＸ１．５７’ニー７Ｌ／のテレフタル
酸ポリエチレンステープルファイバ及び“Ｃｅ１ｆｉｎ
ｅ”の商標でコンソリデーティット・セガールにより販
売されている朽木材パルプから戒っていた。ハンドシー
トはポリエステル含有量を０〜７５９Ａに変化した。処
理されないベース重量は約５３　ｇ／ｍ２（１，５６オ
ンス／平方ヤード）に保たれた。ハンドシートは１３％
の結合剤含有量にＢ、Ｆ、グツドリッチにより“ＨＹＣ
ＡＲ２６００ｘ３３０”という商標で販売されている橋
かけ結合可能なアクリル−ラテックス結合剤によりパッ
ダー処理された。乾燥の後に、ハンドシートは１分間に
わたり３５０°Ｆ（１７７°Ｃ）でオーブンのなかで硬
化された。仕上げられたヘース重量は６０　ｇ／ｍ’　
　（１，７７オンス／平方ヤード）であった、これらの
シートは１−ＡないしｉＦの番号を付された。

ハンドシートの他のシリーズが同一のファーニッシュ及
びターゲット未処理ベースｆｆ１ｌを使用して作られた
。これらのシートによる差は、ポリエステル含有量が３
０〜９０％の範囲にわたっており、また各ハンドシート
は乾燥前に油圧エンクングルメントーマニホルドの下を
３／４インチ（１゜９ｃｍ）のノズル−ウェブ間隔で、
また４０フイート（１２，２ｍ）／分の速度で２回通さ
れた。マニホルドは５００ｐｓ　ｉｇ　（３，４５ＭＰ
ａ）で作動し、また０、５ｍｍ間隔の９２μｍ直径の孔
を有するノズルストリップを含んでいた。前記の式を使
用して、各シートに与えられた全エネルギーは０．１１
ｈｐ−ｈｒ／Ｉｂ　（９１，３ｍ・ｈｒ）であった。エ
ンクングルされたウェブは次いでパッダー処理され、ま
たエンタングルされないハンドシートと同一に硬化され
た。エンタングルされたシ−トは番号１−ＧないしｉＮ
を付された。第１表には試料ウェブの♂１１足された物
理的性質が示されている。

ろ」二芝 コ９７５ コ０４４ ７６Ｑ ２７５ ４４７ ９４０ １．５５ 工、５５ １、り５ １．９コ ２、ａ８ ２．７コ ５Ｓ、９ ６２、．７ ６１．５ ６１．６ ６１．２ ６１．７ ５９．６ ２１コア ２６１コ ロス０ コ０００ ７００ コ１５コ ア１０ コ、７７ ６、コ ゴ、２５ ａ、８コ ８．０９ ７．９４ ５．７ １、シート中のテレフタル酸ポリエチレンの％２、ＴＡ
ＰＰＩ法Ｔ４９４　　ｏｍ　８１　　（（ＭＤ＋ＣＤ）
／２）によるｇ／２５ｍｍでの平均乾燥ストリップ引張
強度 ３、極限引張強度でのひずみ％ ４、ＴＡＰＰＩ法Ｔ４９４　　ｏｍ　　８１　（（ＭＤ
＋ＣＤ）／２）による平均ＴＥＡ　（ｃｍ−ｇ／ｃ　ｍ
　２） ５、ベース重量により除算された正規化された強靭性（
（ＭＤ＋ＣＤ）／２） エンタングルされないハンドシートに対するデータは、
引張強度がファーニッシュ中のポリエステルの％の増大
と共に低下することを明らかに示している。従って、フ
ァーニッシュ中の木材パルプはこれらのシート中の引張
強度の成長への主な寄与因子である。他方に於いて、シ
ート伸長は、高い（約７５％の）ポリエステル繊維含有
量が到達されるまで、本質的に一定にとどまる。強靭性
は壜太し、６０％ポリエステル含有量で最大に到達し、
また次いで偉人に低下する。明らかに長い合＄、繊維は
引張荷重のもとての伸長及びエネルギー吸収に有意義に
寄与している。強靭性の明らかな上昇及び低下は明らか
に低下する引張強度及び上昇する伸長の累積的な傾向の
結果である。なぜならば、それらは共に強靭性に寄与す
るからである。

エンタングルされたハンドシートに対する第１表に示さ
れているデータは、ポリエステルが増大するにつれて、
ストリップ引張強度、伸長及び強靭性の増大及びその後
の低下を示している。ポリエステルの％の増大に伴う伸
長の迅速な増大は、ここに使用される非常に低いエネル
ギーレベルに於いても、エンタングルされた長いポリエ
ステル繊維の増大する寄与に帰する。その後のポリエス
テル含有量の増大に伴い引張強度が低下することはオー
バーオールなシート特性への木材パルプの寄与の減少に
帰する。

第２図には第１表からの正規化された強靭性の縦行のプ
ロットが示されている０強靭性の驚く幕増大は本発明に
従って少量のエンクングルメントエネルギーを与えたこ
との結果である。５０〜７０％のポリエステル含有量の
範囲内で得られる強靭性のレベルは本発明の有効性を示
すだけでなく、典型的に得られる強靭性を越えている。

例２ 湿潤レイされた不織ウェブが６０％の２０ｍｍ×１．５
デニールのテレフタル酸ポリエチレンステープルファイ
バと、杉パルプ及びユーカリ繊維から成る５　０１５０
ブレンドから成る４０％の木材パルプとから成るファー
ニッシュから形成された。

ウェブは単一層の８４メツシユのポリ舌ステルフィラメ
ントーホワドリニールーワイヤーの上で２５０フイート
（７６，２ｍ）／分で形成され、また１１０００ｐｓｉ
　（６，８９ＭＰａ）の水圧力に於いて二つの水ジエツ
トマニホルドの下を通された。ウェブ−ノズル間隙は０
．７５インチ（１，９１ｃｍ）、また与えられた全エン
タングルメントエネルギーは０．０５２ｈｐ　−ｈｒ／
Ｉ　ｂ　　（４３，２ｍ・ｈｒ）であった。ウェブは次
いでワイヤーがら除去され、乾燥され、また例１の橋か
け結合可能なアクリル−ラテックス結合剤の１５％含有
量に（パッダー上で）飽和処理された。ウェブは革気缶
の上で再乾燥され、また約４５０°Ｆ（２３２”Ｃ）で
作動するスルー−エア乾燥器を使用して硬化された。ウ
ェブは米国特許第３，２６０，７７８号、第３，４１６
．１９２号及び第３，４２６，４０５号明細書に記載さ
れている形式の“マイクレンクス”と呼ばれるマイクロ
クリーピング装置により後処理された。

結果として得られたウェブは５３ｇ５ｍのへ一ス重量と
、ＴＡＰＰＩ　　Ｔ４９４　　ｏｍ−８１により測定さ
れた胤械方向の３４．５ボンド（１５，６ｋｇ）及び１
．１８の強度比に対して横断方向の２９．２ポンド（１
３，２ｋｇ）のグラブ強度とを有した。それは機械方向
に４７％、また横断方向に８０％の伸長と６１．７　ｐ
　ｓ　ｉ　　（０，４２５ＭＰａ）のミュレン破裂強度
とを呈した。ＴＡＰＰＩ　Ｔ４９８　５ｕ−６６のハン
ドル−オー−メーターによる剛わさ検査は機械方向に１
８ｇ、また横断方向に１４ｇの値を与えた。

例３ 例２の手順が、各々７０％の１．５デニールのポリエス
テル及び３０％の杉木材パルプ（セルフイン）を含んで
いる四つの試料を製造するのに使用された。ポリエステ
ル繊維の長さは５ｍｍのインクレメントでｌＱｍｍから
２５ｍｍまで変更された。傾斜ワイヤー機械上での生産
速度は９０フイート（２７，４ｍ）／分であった。各試
料は、１０００ｐ　ｓ　ｉ　　（６，８９ＭＰａ）で作
動し、またインチ（２，５４ＣｊＴｌ）あたり５０の間
隔で９２μｍ直径の孔を有する孔明きストリップを含ん
でいる二つのマニホルドでエンタングルされた。８４メ
ツシユ、５シエツドのポリエステル形成ファブリツタが
使用された。各試料は形成ワイヤーからの除去の前に０
，１１ｈｐ−ｈｒ／ｌｂ　（９１，３ｍ−ｈｒ）のエネ
ルギー入力でエンタングルされた。試料は乾燥され、ま
たアクリル−ラテックス結合剤によりｌＯ％結合剤含有
量に飽和結合された。第２表は試料の測定された物理的
性質を示すものであり、本発明のプロセスにより製造さ
れるシートの強度の成長への繊維長さの重要性を明らか
に示している。

第２表 平均値はＣＤ及びＭＤの平均である。

ｆｊｌ＋　４ この洲は木材バルブのほかに他の形式の天然セルローズ
繊維が本発明のプロセスに従って有用な製品をＭ造する
のに使用され得ることを示すものである。例３で使用さ
れたものと同一の形成、エンタングリング及び結合条件
を使用して、７０％の２０ｍｍ、１．５デニールのポリ
エステル繊維及び下記のように３０％の天然繊維を含ん
でいる種々の試料が製造された。

シート４−Ａ　　２０％硬木材、１０％杉剤バルブ（コ
ントロール） シート４−８　３０％シサル麻 シート４−Ｃ３０％アハカ大麻 第３表はこれらのシートの検査された物理的性質を示す
ものであり、手織植物線維が、このプロセス中の木材バ
ルブに比較される時、より高い摩耗弛度及び増大された
バルクを有する製品を生ずることを示している。

例５ テレフタル酸ポリエチレンのほかにポリマー線維を含ん
でいるウェブの性質を示すため、例２がポリエステル繊
維が３／４“　（１，９１ｃｍ）　ｘ　ｌ。

５ｄｐｒポリプロピレン絨維（バーキュロンによるバー
キュロン形式１５１）及びノース・アメリカンによる１
／２“　（１，２７ｃｍ）　Ｘｌ、５ａｐ　ｒレーヨン
ステープルにより置換されたことを例外として繰り返さ
れた。ウェブは０．１１ｈｐ−ｈｒ／Ｉｂ　（９１，３
ｍ−ｈｒ）のエネルギー入力ヲ使用してエンタングルさ
れ、またポリプロピレンシートに対して６．２、またレ
ーヨン−シートに対して４．４の正規化された平均強靭
性を呈した。

第３表 伸長（！１０） 乾恐包靭性（ｃｍ−ｇ／ｃｍ’） グラブ引張鍾度（ｇ） トラベツｔイド摩耗”　　（ｇ） タンク摩耗２”　（ｇ） ハンドル−オー−メータ（ｇ） 屹扉引Ｉｊ強度／ハンドルーオー・メータ６２．９　　
　　　　　　ｇ９．７ ４５５　　　　　　　　６コ４ １０コ２５　　　　　　１１８７５ コロ４１　　　　　　　　コク８５ １９１コ　　　　　　　　２５６２ ２Ｌ７　　　　　　　Ｌ９．１ １コ２　　　　　　　　１８１ ６０．７ ５２ ０５７５ 】５９１ １Ｂ２ １Ｂ、７ ４２ 会　Ａ５ＴＭ　　Ｄ１１１７−７７ 例６ 例２の手順を使用して、機械製造紙が３０及び６０ｇ５
ｍのベース重量レベルで傾斜ホワドリニール製紙機械の
上で製造された０両紙重量は６０％の２０ｍｍｘ　１．
５　ａ　ｐ　ｒのポリエステル及び４０％の木材パルプ
（セルフイン）の繊維ファーニアシュから作られ、また
水ジェツトの二つのマルホルドによりエンタングルメン
トを受けた。３０ｇ５ｍ０紙は０．０９８ｈｐ−ｈｒ／
ｌｂ　（８１，３ｍ−ｈｒ）のエネルギー入力に対して
４００及び７００ｐｓｉ（２，７６及び４．８２ＭＰａ
）のマルホルド圧力を受け、他方に於いて６０ｇ５ｍの
紙は０．０９２ｈｐ−ｈｒ／Ｉｂ　（７６，４ｍ−ｈｒ
）のエネルギー入力に対して７００及び１０００ｐｓｉ
（４，８２及び６．８９ＭＰａ）のマルホルド圧力を受
けた。ハンドシートが機械製造紙から切断され、またハ
ンドシートが５〜３０％の結合剤ピックアップの変化す
るレベルに研究室内で飽和結合された。結合剤はＢ、Ｆ
、グツドリッチにより”ＨＹＣＡＲ２６００Ｘ３３４”
という商標で販売されているアクリル−ラテックスであ
った。処理され、乾燥されかつ硬化されたシートはそれ
らの物理的性質を検査された。第３図には結合剤ピック
アップの関数として正規化された平均ＴＥＡが示されて
いる。この図は、本発明の軽くエンタングルされたウェ
ブ゛が３０％ピンクアップ°に於けるエンタングルされ
ないウェブに比較可能である５〜１０％ピックアップに
於ける強度値を呈したことを明らかに示している。こう
して、結合剤ピンクアップの２０〜２５％の減少及びそ
れと結び付くコストの節減を実現することが可能である
。

柔軟性の改善も結合剤含有量の減少とならんで生じた。

以上に於ては本発明を特定の好ましい実施例について説
明してきたが、本発明はこれらの実施例に限定されるも
のではなく、本発明の範囲内にて種々の実施例が可能で
あることは当業者にとって明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の特徴を組み入れたｉ紙機域の一つの形
態の概要１ｕｌｌ立面図である。 第２図は本発明のウェブに対する澁維組戊の関数として
の強度特性を示すグラフである。 第３図はエンタングルメントの種々のレベルに於ける好
ましい繊維組成の強度特性を示すグラフである。 ｌＯ・・・ヘッドボックス、１２・・・線維フプーニフ
シュ、１４・・・ウェブ形成ステーション、１６・・・
傾斜部分、１８・・・繊維集めワーイヤー、２０・・・
ホワイトウォーター集めボックス、２２・・・エンタン
グルメ７　ｈ　ラーン、２４・・・マニホルド、２６・
・・ｆｉ　空ホックス、３０・・・ロール、３２・・・
ドラム、３４・・・粘合剤アプリケーションステーショ
ン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　繊維エンタングルされた不織ウェブ材料の製造方法に
   於いて、製紙繊維の希薄な均質の繊維ファーニッシュと
   、水溶性媒体のなかに分散されるために適した重量比で
   約３０％以上の長い合成繊維とを形成する過程と、重量
   比で約７５％又はそれ以上の流体含有量を有する流体化
   された均質に分散された繊維性ベースウェブ材料を形成
   するべく製紙機械の湿潤端に於いて紙形成ワイヤーの上
   にファーニッシュから繊維を沈澱させる過程と、前記ベ
   ースウェブのなかの繊維を非常に軽くエンタングルする
   べく約０．２ｈｐ−ｈｒ／ｌｂ（１６６ｍ・ｈｒ）まで
   の全エネルギー入力を与えるように前記流体含有量を有
   する繊維性ベースウェブに一連のエンタングリング流体
   ジェットを受けさせる過程と、エンタングルされたウェ
   ブを乾燥させ、また処理された材料の重量に基づいて重
   量比で約２０％よりも少ない結合剤ピックアップを生ず
   るのに十分な量で結合剤によりウェブを処理する過程と
   を含んでいることを特徴とする繊維エンタングルされた
   不織ウェブ材料の製造方法。