JPH10502140A - 少なくとも三つの領域を有する紙構造並びにこの紙構造を製造するための装置及び方法 - Google Patents

少なくとも三つの領域を有する紙構造並びにこの紙構造を製造するための装置及び方法

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Abstract

(57)【要約】 少なくとも三つの領域を有する紙構造を開示する。この紙構造は、第1領域、パターンをなした第2領域、及び第1及び第2の領域を連結する第3移行領域を有する。第1及び第2の領域は異なる高さに配置されており、これらの領域の各々の厚さは、移行領域の厚さよりも小さい。更に、このような紙構造を製造するための装置及び方法を開示する。

Description

【発明の詳細な説明】 少なくとも三つの領域を有する紙構造並びにこの紙構造を 製造するための装置及び方法 発明の分野 本発明は、異なる高さに配置された比較的薄い領域を相互連結する移行領域を 有するティッシュペーパーウェブのような紙構造に関する。ウェブ支持装置及び このような紙ウェブを製造するための方法もまた本発明の部分を形成する。 発明の背景 トイレットティッシュ、ペーパータオル、及びフェイシャルティッシュ等の紙 構造は、家庭及び産業において広範に使用されている。このようなティッシュ製 品を消費者に更に喜ばれるようにつくるための多くの試みがなされてきた。消費 者にとって喜ばしい嵩があり且つ可撓性のティッシュ製品を提供するための一つ の方法が、1976年11月30日にモーガン等に付与された米国特許第3,9 94,771号に記載されている。1980年3月4日にトローハンに付与され た米国特許第4,191,609号に示されているように、横方向に食い違った 圧縮ゾーン及び未圧縮ゾーンによって改良された嵩及び可撓性が提供できる。 ティッシュ製品を消費者にとって更に喜ばれるものにするための別の方法は、 紙構造を乾燥し、ティッシュ製品の嵩、引っ張り強度、及び破裂強度を更に大き くすることである。この方法で製造した紙構造の例は、1987年1月20日に トローハンに付与された米国特許第4,637,859号に記載されている。変 形例では、1985年4月30日に付与された米国特許第4,514,345号 に記載されているように、坪量の異なる領域を設けることによって、セルロース 繊維を増やさないで紙構造を強力にできる。 更に、ティッシュペーパーの製造者は、製品の美観を改善することによって、 消費者にとって魅力的なティッシュ製品を製造しようとした。例えば、ティッシ ュペーパーの乾燥後にティッシュペーパー製品に形成したエンボスパターンが一 般的である。プロクターアンドギャンブル社が販売しているセルロースペーパー タオルにつけた一つのエンボスパターンが1976年3月9日にアップルマンに 付与された米国特許第Des.239,137号に示されている。エンボス加工は、 更に、1971年1月19日にナイストランドに付与された米国特許第3,55 6,907号、1975年2月18日にナイストランドに付与された米国特許第 3,867,225号、及び1968年12月3日にウェルズに付与された米国 特許第3,414,459号に例示されている。 しかしながら、エンボス加工プロセスは、代表的には、構造の他の性質を犠牲 にして紙構造に特定の美観を加える方法である。詳細には、乾燥状態の紙ウェブ にエンボス加工を加えると、セルロース構造の繊維間の結合が切れてしまう。初 期繊維質スラリーの乾燥時に結合が形成され且つ定着するため、エンボス加工を 施すと結合がこのように切れてしまうのである。紙構造の乾燥後、エンボス加工 によって繊維を紙構造の平面に対して垂直方向に移動すると、繊維間結合が壊れ てしまう。結合が壊されると、乾燥させた紙ウェブの引っ張り強度が低下してし まう。更に、エンボス加工は、代表的には、乾燥させた紙ウェブに乾燥ドラムで クレープ加工を行った後に行われる。クレープ加工の後にエンボス加工を行うと 、ウェブに付けられたクレープパターンが壊れてしまう。例えば、エンボス加工 を施すと、クレープパターンが圧密され又は延伸されるため、ウェブの幾つかの 部分でクレープパターンが消えてしまうのである。このような結果は、乾燥ウェ ブがクレープパターンにより柔らかさや可撓性が改善されるため、望ましくない 。 更に、紙構造に乾燥状態でエンボス加工を施すと、エンボスの周囲の紙構造が 引っ張られてしまう。その結果、エンボスの周囲の紙構造は、紙ウェブのエンボ ス加工が施されていない部分と比べて薄くなってしまう。 製紙で使用するためのフェルトもまた周知である。ジャスタスに付与された米 国特許第3,537,954号には、外面に沿って機械方向に対して横方向に延 びる糸を有するフェルトでウェブにクレープパターンを付与することが開示され ている。フリット等に付与された米国特許第4,309,246号には、フェル トとインプリンティングファブリックとの間でウェブをプレスすることが開示さ れている。ツルネン等に付与された米国特許第4,144,124号には、フェ ルトであるのがよい一対の無端ファブリックを有するツインワイヤフォーマーを 備えた製紙機が開示されている。無端ファブリックの一方が紙ウェブをプレス区 分に搬送する。プレス区分には、紙ウェブをプレス区分に搬送する無端ファブリ ック、別の無端ファブリック、及びウェブにパターンを付けるためのワイヤが設 けられている。1993年12月20日にアンプルスキー等の名で出願された「 紙シートをプレスし成形するための方法」という標題の米国特許出願第08/1 70,140号には、脱水フェルトを使用した、紙ウェブの成形−脱水プロセス が開示されている。 エクランドに付与された米国特許第4,446,187号には、フォーミング ファブリック、プレスファブリック、及び乾燥ファブリック多孔質ベルトとして 使用できるシートアッセンブリが開示されており、これらは、プレスフェルト及 び乾燥フェルトとして含まれている。シートアッセンブリは、互いに接合された フォイル及び強化構造を含む。フォイルは、プラスチック材料から形成でき、通 孔を備えて形成される。エクランドは、アッセンブリを均等に分布するため、及 び完成した紙に粗い表面構造が形成されないようにするため、できるだけ均等な 表面を有するベルトファブリックを製造するのが望ましいと教示している。エク ランドは、フォイルに設けた穴の直径及び位置を操作することによって、非常に 均等な圧力分布を持つ脱水ベルトを得ることができると教示している。 ルフコウィッツに付与された米国特許第4,740,409号には、平行な機 械方向糸、及びこれらの機械方向糸を包囲する、相互連結した、機械方向に対し て横方向のポリマー材料を有する不織布が開示されている。機械方向に対して横 方向のポリマー材料は、間隔が隔てられた小孔を不織布に亘って有する。 ブキャナン等の名で1992年10月15日に公開された、スカパ(SCAP A)グループに譲渡されたPCT公開第WO92/17643号には、製紙用フ ァブリックの製造で使用するためのベースファブリックが開示されている。ベー スファブリックは、メッシュの形態の熱可塑性材料からなる重ねられた層を有す る。ブキャナンは、ベースファブリックをマーキングフェルトで具体化できると 教示している。 セイアー等の名で1991年10月3日に公開された、スカパ(SCAPA) グループに譲渡されたPCT公開第WO91/14558号には、放射線硬化性 ポリマー材料を硬化させることによって製紙で使用される有孔ポリマー樹脂材料 の製造方法が開示されている。セイアー等は、有孔構造をテクスタイルバットと 組み合わせることによって製紙用脱水フェルトを形成できると教示している。1 985年4月30日にジョンソン等に付与された米国特許第4,514,345 号には、感光性樹脂を備えた有孔部材の製造方法が教示されている。 1991年6月19日にラッシュ等の名で出願された「美的に識別可能な大規 模なパターンを有するティッシュペーパー及びこれを製造するための装置」とい う標題の米国特許出願第07/718,452号には、視覚的に識別可能な少な くとも三つの領域を有する単層紙構造が開示されている。ラッシュ等は、三つの 領域は、クレープ頻度(creping frequency)、高さ、不透明性といった光学的 な明暗を持つ性質によって視覚的に識別可能であると教示している。ラッシュ等 は、領域の密度を高めることによって、不透明性を増すことができると教示して いる。更に、ラッシュ等は、隣接した流れ要素の先端の高さの差によって、隣接 した領域間の高さの差を紙構造に与えることができると教示している。ラッシュ 等の構造は、エンボス加工を施した紙構造全体を改善するが、ラッシュ等の教示 を越えた視覚的に識別可能な改善されたパターンを有するティッシュ製品を提供 する必要がある。従って、製紙の分野では、紙ウェブの所望の性質を犠牲にする ことなく、高度に識別可能な美的パターンを有する紙構造を製造するための方法 に対する探究が続けられている。 従って、本発明の一つの目的は、視覚的に識別可能なパターンを有する紙構造 を、乾燥させた紙ウェブにエンボス加工を施す必要なしに提供することである。 本発明の別の目的は、視覚的に識別可能なパターンを有する紙構造を、引っ張 り強度やシートの可撓性といった紙ウェブの所望の性質を犠牲にすることなく提 供することである。 本発明の更に別の目的は、嵩キャリパ(bulk caliper)を高めた紙構造を提供 することである。 本発明の更に別の目的は、異なる高さに配置された第1及び第2の領域を相互 連結する移行領域を持ち、この移行領域の厚さが第2領域の厚さよりも大きく且 つ第1領域の厚さと等しいか或いはそれ以上の紙構造を提供することである。 本発明の更に別の目的は、異なる高さに配置された第1及び第2の領域を持ち 、これらの第1及び第2の領域がクレープ加工等で短縮されている紙構造を提供 することである。 本発明の更に別の目的は、このような紙構造を製造するための装置及び方法を 提供することである。 本発明の更に別の目的は、脱水フェルト層及びこのフェルト層の表面に浸入し た感光性樹脂からなるウェブパターン付け層を有するウェブパターン付け装置を 提供することである。 本発明の更に別の目的は、感光性樹脂からなるウェブパターン付け層を脱水フ ェルト層の表面上に成形するための方法を提供することである。 発明の概要 本発明は、製紙繊維製のウェブの製造に使用するための装置を提供する。この 装置は、ウェブ支持装置を構成し、ウェブに向いた第1面を第1高さに有し、反 対側を向いた第2フェルト面を有する脱水フェルト層と、脱水フェルト層のウェ ブに向いた第1面に接合されたウェブパターン付け層とを有する。 ウェブパターン付け層は、第1フェルト面から延び、パターン付け層は、第1 高さと異なる第2高さにウェブ接触上面を有する。ウェブ接触上面は連続してい てもよいし不連続であってもよく、その投影面積は、装置の投影面積の約5%乃 至約75%である。第1高さと第2高さとの間の差は、少なくとも約0.05mm であり、好ましくは約0.1mm乃至約2.0mmである。ウェブパターン付け層は 、脱水フェルト層の全厚よりも小さな厚さに亘って延びているのがよい。 一実施例では、ウェブパターン付け層は、複数の離散した開口部が設けられた 連続ネットワークをなしたウェブ接触上面を有する。連続ネットワークをなした ウェブ接触面の投影面積は、装置の投影面積の約20%乃至約60%であり、装 置の6.45cm2(1平方インチ)の投影面積あたりの離散した開口部の数は約 700個以下であり、好ましくは約70個乃至約700個である。このようなウ ェブパターン付け層は、連続した比較的高密度のネットワーク領域及びこのネッ トワーク領域全体に亘って分散された複数の比較的低密度のドームを有する紙構 造の形成に適している。 別の実施例では、第1フェルト面は、指定荷重の作用でウェブパターン付け層 のウェブ接触上面に対して変形し、第1及び第2の高さの差を小さくでき、好ま しくは実質的になくすことができる。ウェブパターン付け層のウェブ接触面の投 影面積は、装置の投影面積の約5%乃至約20%であり、更に好ましくは約5% 乃至約14%である。ウェブパターン付け層は、第1フェルト面の複数の内接円 形の部分を構成する。内接円形の部分の各々の投影面積は少なくとも約10mm2 であり、更に好ましくは約20mm2であり、最も好ましくは少なくとも約100m m2である。このような脱水フェルト層及びウェブパターン付け層を有するウェブ 支持装置は、異なる高さに配置された第1及び第2の領域を相互連結する、第2 領域よりも厚く且つ第1領域と同じ厚さであるか或いはこれよりも厚い移行領域 を有する紙構造の製造に適している。更に、このようなウェブ支持装置は、異な る高さの短縮領域を備えた大規模な視覚的に識別可能なパターンを有する紙構造 の製造に適している。 更に、本発明は、異なる高さに配置された第1及び第2の領域を相互連結する 、第2領域よりも厚く且つ第1領域と同じ厚さであるか或いはこれよりも厚い移 行領域を有する紙構造を提供する。第1及び第2領域は、クレープ加工等で短縮 してあり、第1及び第2の短縮領域間の高さの差は、少なくとも約0.05mmで ある。本発明の一実施例では、可変クレープ頻度領域(variable creping freque ncy region)が、パターンを付けた第2領域の境界の少なくとも一部から延び、 第1領域で終端し、これによって、第2領域の視覚的識別性を高める。 本発明は、更に、紙ウェブの製造方法を提供する。この方法は、 製紙繊維からなる、全体に未圧密の全体にモノプラナーの湿潤ウェブを形成す る工程と、 約8%乃至約30%の稠度(consistency)のウェブを第1変形工程で変形させ 、第1領域が第1高さにあり且つ第2領域が第1高さと異なる第2高さにある非 モノプラナーのウェブを形成する工程と、 第2変形工程において、約20%乃至約80%のウェブ稠度で第1領域を第2 領域に対して変形させ、第1ウェブ領域と第2ウェブ領域との間の高さの差を第 2変形工程で小さくする工程と、 約20%乃至約80%の稠度の第1ウェブ領域の少なくとも一部を圧密し、第 1圧密ウェブ領域を形成する工程と、 約20%乃至約80%の稠度の第2ウェブ領域の少なくとも一部を圧密し、第 2圧密ウェブ領域を形成する工程と、 第1ウェブ領域と第2ウェブ領域との間の高さの差の少なくとも幾分かを復元 し、第1高さに配置された第1圧密ウェブ領域及び第1高さと異なる第2高さに 配置された第2圧密ウェブ領域を形成する工程とを有する。 本発明は、更に、脱水フェルト層及びウェブパターン付け層を有するウェブ支 持装置を形成するための方法を含む。この方法は、 第1面及び反対方向を向いた第2面を有する脱水フェルトを提供する工程と、 液状感光性樹脂を提供する工程と、 化学線源を提供する工程と、 液状感光性樹脂を脱水フェルトの第1面に付け、脱水フェルトの第1面上の液 状感光性樹脂の少なくとも幾分かを化学線(actinic radiation)に露呈する工程 と、 感光性樹脂の少なくとも幾分かを硬化させ、脱水フェルトの第1面から延びる 所定のパターンを有する樹脂層を形成する工程と、 未硬化の液状樹脂をフェルトから除去する工程とを含む。 図面の簡単な説明 本明細書は、本発明を特定的に指摘し且つ明瞭に特許請求する請求の範囲で終 わるけれども、本発明は、同じ要素に同じ参照番号を附した関連した図面を参照 して以下の説明を読むことによって更によく理解されるであろう。 第1図は、脱水フェルト層及びこの脱水フェルト層に接合されており且つ連続 ネットワークをなしたウェブ接触上面を有するウェブパターン付け層からなる、 製紙で使用するための装置の平面図である。 第2図は、ウェブに向いた第1フェルト面を第1高さに有し、反対方向を向い た第2フェルト面を有する脱水フェルト層、及び脱水フェルト層の全厚よりも小 さな厚さに亘って第1フェルト面に浸入し、第1高さと異なる第2高さにウェブ 接触上面を形成するように第1フェルト面から延びたウェブパターン付け層を示 す第1図の装置の断面図である。 第3図は、ウェブに向いた第1フェルト面、及びこの第1フェルト面に浸入し 、第1フェルト面から延び、不連続のウェブ接触上面を備えたウェブパターン付 け層を有する脱水フェルト層を有する、製紙で使用するための装置の変形例を示 す平面図である。 第4図は、ウェブに向いた第1フェルト面及びこの第1フェルト面に浸入した 、複数の離散したウェブパターン付け要素からなるウェブパターン付け層を有す る脱水フェルト層を備えた、製紙で使用するための装置の一実施例の写真平面図 である。 第5図は、異なる高さに配置された第1及び第2の領域を相互連結する、第2 領域よりも厚く且つ第1領域と同じかそれ以上の厚さを有する移行領域を備えた 、本発明による紙構造を示す断面図である。 第6A図は、本発明による紙構造の断面の顕微鏡写真である。 第6B図は、高さ基準線を示す、第6A図の顕微鏡写真である。 第7図は、本発明による紙構造の写真平面図である。 第8図は、可変クレープ頻度領域を示す本発明による紙構造の、第7図よりも 拡大した写真平面図である。 第9図は、本発明による紙構造を製造するためのプロセスを示す概略図である 。 第10図は、第1高さの全体に未圧密の第1ウェブ領域及び第1高さと異なる 第2高さの全体に未圧密の第2ウェブ領域を形成するため、フェルト層及びウェ ブパターン付け層からなるウェブ支持装置上に支持されている際に、非モノプラ ナーの全体に未圧密の紙ウェブが変形することを示す概略断面図である。 第11図は、ウェブ支持装置の第1フェルト面をウェブパターン付け層のウェ ブ接触面に対して変形させることによって紙ウェブを乾燥ドラムの表面に対して 圧密することを示す図である。 第12図は、フェルト脱水層及び感光性樹脂から形成されたウェブパターン付 け層を有するウェブ支持装置を製造するための機械の概略図である。 第13図は、ウェブパターン付け層が格子状ネットワーク及び格子状ネットワ ークの開口部内に配置された複数の離散したウェブパターン付け要素からなる、 ウェブ支持装置の平面図である。 第14図は、第13図の装置で製造された紙構造の平面図である。 発明の詳細な説明 第1図乃至第4図、及び第13図は、脱水フェルト層220及びウェブパター ン付け層250を有するウェブ支持装置200の実施例を示す。第5図乃至第8 図、及び第14図は、本発明による紙構造20を示し、この紙構造は高さが異な る第1及び第2の領域を相互連結する、第2領域よりも厚く且つ第1領域と同じ かそれ以上の厚さを有する移行領域を備えている。第9図乃至第11図は、第4 図に示す装置のような装置200を使用した、紙構造20の製造方法を示す。第 12図は、脱水フェルト層220上で硬化させた感光性樹脂で形成されたウェブ パターン付け層250を有するウェブ支持構造200を製造するための方法の概 略図である。 ウェブ支持パターン 第1図、第2図、第3図、及び第4図は、紙ウェブを乾燥してこれに所定のパ ターンを付けるための連続した乾燥ベルト(第9図参照)を構成するウェブ支持 装置200の種々の実施例を示す。ウェブ支持装置200は、ウェブに向いた第 1側202及び反対側に向いた第2側204を有する。ウェブ支持装置200は 、第1図、第3図、及び第4図では、ウェブに向いた第1側202が図面を見る 人 の方を向いている。 ウェブ支持装置200は、ウェブに向いた第1高さ231に配置された第1フ ェルト面230及び反対側に向いた第2フェルト面232を有する脱水フェルト 層220を備えている。ウェブ支持装置200は、ウェブに向いた第1面230 に接合されたウェブパターン付け層250を更に有する。ウェブパターン付け層 250は、第2図に示すように、第1フェルト面230から延びており、第1高 さ231と異なる第2高さ261にウェブ接触上面260を有する。第1高さ2 31と第2高さ261との間の差262は、少なくとも約0.05mmであり、好 ましくは約0.1mm乃至約2.0mmである。 脱水フェルト層220は、透水性があり、製紙繊維の湿潤ウェブからプレスし た水を受け入れて包含できる。ウェブパターン付け層250は、防水性であり、 製紙繊維のウェブからプレスした水を受け入れることも包含することもない。ウ ェブパターン付け層250は、第1図に示すように連続的であってもよいし、第 3図及び第4図に示すように不連続であってもよい。 ウェブパターン付け層250は、好ましくは、感光性樹脂からなるのがよい。 この樹脂は、ウェブパターン付け層250の一部が第1フェルト面230に浸入 し、これによって第1フェルト層に固定的に結合されるように、第1面230上 に液体の状態で付着し、次いで放射線によって硬化することができる。ウェブパ ターン付け層250は、好ましくは、フェルト層220の全厚に亘って延びてい ないが、ウェブ支持装置200の可撓性及び圧縮性を維持するため、特定的には フェルト層220の可撓性及び圧縮性を維持するため、フェルト層220の厚さ の約半分よりも小さな厚さ亘って延びている。硬化深さは、化学線の強さ及び持 続時間を変化させる方法、フェルト層220の厚さを変化させる方法といった多 くの種々の方法を単独で又は組み合わせることによって制御できる。ウェブパタ ーン付け層250が第1フェルト面に浸入するけれどもフェルト層の全厚に亘っ て延びないように第1フェルト面230の下の感光性樹脂を硬化させることがで きる。ウェブパターン付け層250は、これによって、フェルト層220に固定 的に結合され、これと同時に、フェルト層220及びウェブ支持装置200の可 撓性を維持する。 適当な脱水フェルト層220は、天然繊維又は合成繊維のバット240からな り、このバットは、不織フィラメント244で形成された支持構造にニードリン グ(needling)等で接合されている。バット240を形成する適当な材料には、 羊毛のような天然繊維及びポリエステルやナイロンのような合成繊維が含まれる がこれらに限定されない。バット240を形成する繊維のデニール数は約3であ り、9000mのフィラメント長さ当たり20gである。 フェルト層220は層状構造を有し、種々の種類及び大きさの繊維の混合物か らなる。フェルト層220は、ウェブから受け取った水を第1フェルト面230 から遠ざかる方向に第2フェルト面232に向かって移送するのを促すように形 成されている。フェルト層220には、更に微細であり比較的高密度に充填され た繊維が第1フェルト面230と隣接して配置されている。第1フェルト面23 0と隣接したフェルト層220は、好ましくは、第1面230に進入した水が第 1面230から遠ざかる方向に運ばれるように、第2フェルト面232と隣接し たフェルト層220の密度及び孔径と比べて、密度が比較的高く、孔径が比較的 小さい。 脱水フェルト層220は、厚さが約2mm乃至約5mmであり、坪量が約800g/ m2乃至約2000g/m2であり、平均密度(坪量を厚さで除した値)が約0.35 g/cm3乃至約0.45g/cm3であり、通気性が0.14m3/分乃至1.42m3/分 (毎分約5立方フィート乃至50立方フィート、即ち5scfm乃至50scfm)であ る。ここで、scfmで表した通気性は、0.0929m2(1平方フィート)の面積 のフェルト層220を、フェルト層220の前後での圧力降下が12.7kg/ m2(約0.5インチ水柱)に等しい状態で通過する空気の一分間当たりの容積を 立方フィートの単位で表した値である。通気性は、フィンランド国パンシオのヴ ァルメット社から入手できるヴァルメット式通気性計測装置(型式:ウィゴタイ フーン型1000)を使用して計測される。ウェブ支持装置200の通気性は、 フェルト層220の通気性と等しいかそれ以下であり、フェルト層220の通気 性にウェブパターン付け層250によって覆われていない装置200の投影面積 を乗じた値とほぼ等しい。 適当なフェルト層220は、ウィスコンシン州アップルトンのアップルトンミ ルズ社が製造しているアムフレックス2プレスフェルトである。このようなフェ ルト層220は、厚さが約3mmであり、坪量が約1400g/m2であり、通気性が 約30scfmであり、上下の3プライ多フィラメント経糸及び機械方向に対して横 方向の4プライケーブルドモノフィラメント製織組織を有する二層支持構造を備 えている。バット240は、約3デニールのポリエステル繊維を第1面230に 有し、約10デニール乃至15デニールのポリエステル繊維を第1面230の下 のバット基材に有する。 ウェブパターン付け層250は、好ましくは、液状感光性樹脂を第1フェルト 面230に付着し、液状感光性樹脂の少なくとも幾分かを化学線源に露呈し、樹 脂の幾分かを硬化させ、所定のパターンを有する固体ウェブパターン付け層25 0を形成し、未硬化の樹脂を脱水フェルト層220から除去することによって製 作する。感光性樹脂は、化学線、通常は紫外線(UV)、の作用で硬化し、又は 架橋するポリマーのような材料である。適当な樹脂は、1985年4月30日に ジョンソン等に付与された米国特許第4,515,345号に開示されている。 同特許について触れたことにより、その特許に開示されている内容は本明細書中 に組み入れたものとする。 樹脂の硬化時のショアーD硬度は、約60以下でなければならない。硬度は、 ウェブパターン付け層250と同じ条件で硬化させた2.54mm×50.8mm× 0.635(厚さ)のパターンが付けてない感光性ポリマー樹脂クーポン上で計 測する。硬度の計測は、85℃で行われ、ショアーDジュロメータ硬度プローブ が樹脂と最初に接触した後10秒で読み取る。ウェブパターン付け層250が幾 分可撓性であり且つ変形自在であるように、硬化時にこのような硬度を有する樹 脂が望ましい。ウェブパターン付け層250の可撓性及び変形性は、以下に説明 する紙構造20の製造にとって望ましい。 樹脂は、好ましくは、耐酸化性であり、フェルト層220への樹脂の硬化前の 浸入を容易にするため、21℃(70°F)で約5000cP乃至約15000cP の粘度を有する。適当な液状感光性樹脂には、ウェブパターン付け層250の寿 命を改善するために酸化防止剤を含む、デラウェア州ウィルミントンのヘラクレ ス社が製造しているメンフィスシリーズの樹脂が含まれる。 ウェブ支持装置200は、第12図に概略に示すプロセスを使用して製造でき る。第12図では、加工面1512を有するドラムの形態の付形ユニット151 3が設けられている。付形ユニット1513は、駆動ユニット(図示せず)によ って回転される。裏打ちフィルム1503は、駆動ユニット(図示せず)によっ て回転される。裏打ちフィルム1503は、ロール1531から提供され、ロー ル1532によって巻き取られる。ロール1531と1532との間で裏打ちフ ィルム1503が付形ユニット1513の加工面1512に付けられる。裏打ち フィルムの機能は、付形ユニット1513の加工面を保護し、部分的に完成した ウェブ支持装置200の付形ユニット1513からの取り出しを容易にすること である。裏打ちフィルム1503は、ポリプロピレンを含むがこれに限定されな い任意の適当な材料でできているのがよく、約0.01mm乃至0.1mmの厚さを 有する。 第12図に連続ベルトの形態で示すフェルト脱水層220は、第1フェルト面 230に対向して位置決めされた予コーティングノズル1420を横切って搬送 される。ノズル1420は、液状感光性樹脂からなるフィルム1402を第1フ ェルト層230上に押し出し、第1フェルト面を均等に覆う。押し出したフィル ム1402は面230を湿潤し、これに続いて追加の樹脂を第1フェルト面23 0に付着するときに第1フェルト面230上に気泡が形成されないようにするの を助ける。 次いで、フェルト脱水層220を裏打ちフィルム1503と隣接して位置決め する。この位置決めは、裏打ちフィルム1503がフェルト脱水層220と付形 ユニット1513との間に介在するように、及びフェルト脱水層220の第2フ ェルト面232が裏打ちフィルム1503と隣接して位置決めされるように行わ れる。第12図に示すように、連続ベルトの形態のフェルト脱水層220は、転 向ロール1511、付形ユニット1513、転向ロール1514、及び1515 の周りを搬送される。 液状感光性樹脂コーティング1502をフィルム1402上に付着する。液状 感光性樹脂コーティング1502は、第1フェルト面に任意の適当な方法で付着 させることができる。第12図では、樹脂コーティング1502をノズル152 0で付着する。樹脂コーティング1502の厚さは、第1フェルト面230の高 さ231とウェブパターン付け層250のウェブ接触上面260の高さ261と の間の所望の高さの差262と対応する予め選択された値に制御される。第12 図では、樹脂1502のコーティングの厚さは、ニップロール1541と付形ユ ニット1513との間の隙間を機械的に制御することによって制御される。ニッ プロール1541は、マスク1504及びマスク案内ロール1542と関連し、 樹脂1502の表面を平滑にし、その厚さを制御し、液状樹脂をフェルト層22 0の全厚に亘って分配する。 マスク1504は、不透明部分及び透明部分を備えた任意の適当な材料で形成 できる。透明部分は、ウェブパターン付け層250の所望のパターンと対応する パターンで配置されている。可撓性写真フィルムの性質を有する材料が適してい る。不透明部分は、写真印刷、グラビア印刷、フレキソ印刷、回転スクリーン印 刷といった任意の適当な方法で付けることができる。マスク1504は無端ベル トであるのがよく、又は変形例では、一方の供給ロールから供給され、巻取りロ ールによって巻き取られるのがよい。第12図に示すように、マスク1504は 、ロール1541及び1542の周りを搬送され、これらのロール間で樹脂15 02の表面と接触する。 マスク1504を通して付活波長の化学線に感光性樹脂1502を露呈し、こ れによって、マスク1504の透明部分と整合した樹脂1502の層の部分の部 分硬化させ、部分的に硬化させた樹脂層1521を形成する。第12図では、付 活波長の放射線は第1露呈ランプ1505によって供給される。付活波長は、樹 脂1502の性質であり、水銀灯、キセノンランプ、無電極ランプ、及び蛍光灯 等の任意の適当な照射源によって供給できる。樹脂の部分硬化は、マスク150 4の透明部分と整合した樹脂を硬化させ、マスク1504の不透明部分と整合し た樹脂1502の未露呈の部分を液体のままにすることによって行われる。 これに続いて行われる装置200の形成工程は、未硬化の液体樹脂のほぼ全て をフェルト脱水層220から除去する工程である。未硬化の液体樹脂は、界面活 性剤と水の混合物でフェルト層220を洗浄することによってフェルト層220 から除去できる。ロール1542と隣接した箇所で、マスク1504及び裏打ち フィルム1503がフェルト層220及び部分的に硬化させた樹脂層1521か ら分離する。複合フェルト層220及び部分的に硬化させた樹脂層1521は、 第1樹脂除去真空シュー1523まで移動し、ここで第2フェルト面232に真 空を加え、未硬化の樹脂を除去する。次いで、複合フェルト層220及び部分的 に硬化させた樹脂層1521は、上洗浄シャワー1524A及び下洗浄シャワー 1524Bを通って移動する。シャワー1524A、Bは、界面活性剤濃度が約 0.01%乃至約0.1%の水及び界面活性剤の洗浄混合物を送出する。適当な 界面活性剤は、オハイオ州シンシナチのプロクターアンドギャンブル社が製造し ているトップジョブ(TOP JOB)という商標の洗剤である。シャワー15 24A、Bは、約71.1℃(約160°F)の温度の洗浄混合物を、約1.5 7mm(0.062インチ)の直径のオリフィスを有するスプレーシステムノズル SS2506号のようなファンジェットノズルを使用して送出する。シャワーの 送出圧力は、上シャワー1524Aが約9.84kg/cm2(約140psi.)であり 、下シャワー1524Bが約7.03kg/cm2(100psi.)である。シャワー1 524A、B及びフェルト層220は、縞ができないようにするため、及び液体 樹脂をフェルト層220に亘って均等に除去するため、互いに対して横方向に移 動できる。 次いで、複合フェルト層220及び樹脂層1521を、水浴1620に通す。 複合フェルト層220及び樹脂層1521を浴1600に通すとき、浴1600 上方に位置決めされた後硬化ランプ1605を消勢する。浴1600を出た後、 真空シュー1626で第2フェルト面232に真空を加え、未硬化の液体樹脂及 び水をフェルト層220から除去する。 フェルト層220を真空シュー1523上を通過させ、フェルト層をシャワー 1524A、Bのところで洗浄混合物で洗浄し、フェルト層220を真空シュー 1600を通して搬送し、フェルト層220を水が入った浴1600に通し、フ ェルト層220を真空シュー1626を通して搬送する洗浄手順は、未硬化の液 体樹脂のほぼ全てがフェルト層220から除去されるまで少なくとも約4回乃至 6回繰り返される。この洗浄手順は、ローラー1514、1515、1511、 及び1513が構成する回路を通して、複合フェルト層220及び樹脂層152 1を4回乃至6回搬送することによって繰り返すことができる。第1硬化ランプ 1505及び後硬化ランプ1605は、洗浄手順の各繰り返し中、消勢されてい る。 未硬化の液体樹脂をひとたびフェルト層220から除去した後、フェルト層2 20を水で濯ぎ、洗浄混合物をフェルト層220から除去する。残留洗浄混合物 をフェルト層から除去した後、部分的に硬化させた樹脂層1521の硬化を後硬 化ランプ1605によって完了する。 洗浄混合物をフェルト層220から除去するため、先ず最初に複合フェルト層 220及び樹脂層1521を真空シュー1523を通して搬送し、洗浄混合物を 除去する。次いで、複合フェルト層220及び樹脂層1521をシャワー152 4A、B及び第2濯ぎシャワー1525を通して搬送する。第2濯ぎシャワー1 525は、余分な洗浄混合物を除去するため、フェルト層220を水だけで濯ぐ 。樹脂層1521の硬化を完了するため、複合フェルト層220及び樹脂層15 21を、予め空にして水だけを満たした浴1620に浸漬する。後硬化ランプ1 605を付勢した状態で、複合フェルト層220及び樹脂層1521を浴162 0に通す。浴1620内の水は、後硬化ランプ1605からの化学線を樹脂層1 521まで通すことができ、酸素を除外し、ラジカル重合反応を急冷できる。後 硬化作業の直前及び作業中、シャワー1524A、Bからスプレーされた水及び 浴1620内の水は、界面活性剤を含んではならない。これは、界面活性剤の存 在が浴1620を通した樹脂層1521への化学線の通過を制限するためである 。浴1620を出た後、複合フェルト層220及び樹脂層1521を真空シュー 1626上に搬送し、フェルト層220から水を除去する。 複合フェルト層及び樹脂層1521を真空シュー1523上を通し、シャワー 1524A、B及び1525に通し、1605を点灯した状態で浴600に通し 、真空シュー1626上を通す後硬化手順は、樹脂層1521がべたつかなくな るまで約1回乃至3回繰り返すのがよい。この時点で、フェルト層20及び硬化 さ せた樹脂は、硬化させた樹脂で形成されたウェブパターン付け層250を有する ウェブ支持装置200を形成する。後硬化手順は、複合フェルト層220及び樹 脂層1521を、ローラー1514、1515、1511、及び1513が構成 する回路に、ランプ1505を消勢した状態で1回乃至3回通すことによって繰 り返すことができる。 一実施例では、連続ネットワークの形態の透明部分をマスク1504に形成で きる。このようなマスクは、第1図に示すように複数の離散した開口部270が 設けられた、連続ネットワークをなしたウェブ接触上面260を備えたウェブパ ターン付け層250を有するウェブ支持装置200を提供するために使用できる 。各離散した開口部270は、ウェブパターン付け層250に形成された導管を 通して第1フェルト面230と連通している。開口部270についての適当な形 状には、円、機械方向(第1図のMD方向)に延長した楕円、多角形、不等辺形 状、又はこれらの形状の組み合わせが含まれるが、これらの形状に限定されない 。連続ネットワークをなした上面260の投影面積は、第1図で見て、ウェブ支 持装置200の投影面積の約5%乃至約75%であるのがよく、好ましくは、第 1図で見て、ウェブ支持装置200の投影面積の約20%乃至約60%である。 第1図に示す実施例では、連続ネットワークをなした上面260は、ウェブ支 持装置200の6.45cm2(1平方インチ)の投影面積当たりの離散した開口 部270の数は約700個であり、好ましくは、第1図で見て、ウェブ支持装置 の6.45cm2(1平方インチ)の投影面積当たりの離散した開口部270の数 は、約70個乃至約700個である。連続ネットワークをなした上面の各離散し た開口部270の有効自由スパンは約0.5mm乃至約3.5mmである。ここで、 有効自由スパンは、開口部270の面積を開口部270の周囲の1/4で除した 値であると定義される。有効自由スパンは高さの差262の約0.6倍乃至約6 .6倍であるのがよい。開口部270からなるこのようなパターンを有する装 置は、ウェブ接触面260と対応する圧縮された比較的高密度の領域である連続 ネットワーク領域、及び連続ネットワーク領域に亘って面260の開口部270 と対応する位置に分散された全体に圧縮されていない複数のドームを有するパタ ーンが付いた紙構造を製造するために製紙機に設けられる乾燥ベルト即ちプレス ファブリックとして使用できる。離散した開口部270は、好ましくは、198 7年1月20日付けの米国特許第4,637,859号に記載されているように 、機械方向(MD)及び機械方向に対して横方向(CD)の二方向で横方向に食 い違っている。同特許について触れたことにより、その特許に開示されている内 容は本明細書中に組み入れたものとする。第1図に示す実施例では、開口部27 0は、重なっており且つ二方向で横方向に食い違っており、開口部の大きさ及び 形状は、機械方向及び機械方向に対して横方向の両方向で開口部270の縁部が 互いに重なり機械方向又は機械方向に対して横方向のいずれかと平行に引いた線 が少なくとも幾つかの開口部270を通過するようになっている。 第3図に示す実施例では、ウェブパターン付け層250は不連続のウェブ接触 上面260を有する。ウェブパターン付け層250は、複数の離散した突出部2 75からなる。突出部275は、円、楕円、多角形、不等辺形状、及びこれらの 形状の組み合わせを含むがこれらに限定されない任意の適当な形状を有するのが よい。装置200は、装置200の6.45cm2(1平方インチ)の投影面積当 たりの突出部275の数が約50個乃至約500個であるのがよく、各突出部2 75は、第1フェルト面230によって取り囲まれている。上面260の表面積 は、第3図で見て、装置200の投影面積の約20%乃至約60%であるのがよ く、各突出部275の最大幅は、約0.6mm乃至約3.0mmであり、隣接した突 出部275間の最大間隔は、約2.0mm以下である。突出部275がこのような 構成で設けられた装置200は、各突出部275の離散した表面260と対応す る離散した圧縮領域を有するパターンが付いた紙構造を製造するために製紙機 に設けられる乾燥ベルト即ちプレスファブリックとして使用できる。このような 構造では、比較的高密度の領域である離散した圧縮領域が、比較的低密度のネッ トワーク領域である比較的圧縮されていない連続ネットワークに亘って分配され ている。随意であるが、各離散した突出部275には、突出部275を貫通した 導管277が設けられているのがよい。導管は、第1フェルト面230によって 境界付けられている。 別の実施例では、ウェブ接触上面260の投影表面積は、ウェブ支持装置20 0の投影面積の約5%乃至約20%、更に好ましくは、約5%乃至約14%であ る。ウェブパターン付け層250は、第1フェルト面230の複数の内接円形の 部分を形成し、形成された各内接円形の部分の投影面積は、少なくとも約10mm2 、好ましくは約20mm2、更に好ましくは少なくとも約100mm2である。 上述の範囲の投影面積を有するウェブ接触上面260を備え、第1フェルト面 230の比較的大きな部分を上述のように形成したウェブ支持装置200は、異 なる高さに配置された第1及び第2の領域を相互連結する、第2領域よりも厚く 且つ第1領域と同じかそれ以上の厚さを有する移行領域を備えた紙構造20の製 造に使用できる。 第4図に示す実施例では、ウェブパターン付け層250は、フェルト層220 に接合された複数の離散したウェブパターン付け要素280を有する。各離散し たウェブパターン付け要素280は、第1フェルト面230から延びており、離 散したウェブ接触上面260を形成する。少なくとも幾つかの隣接した要素28 0間の間隔(第1図のDA)は、少なくとも約8mm2であるのがよく、好ましく は、第1フェルト面230の第1高さ231とウェブ接触上面260の第2高さ 261との間の差の少なくとも約10倍である。要素280は、二つの要素間で 引いた最も短い直線が第3要素と交差しない場合、隣接しているものと考え られる。 第4図を参照すると、少なくとも幾つかの隣接したウェブパターン付け要素2 80は、好ましくは、投影面積が少なくとも約10mm2、好ましくは約20mm2、 更に好ましくは約100mm2の複数の内接円形の部分CAを第1フェルト面23 0に形成する。第4図に示す実施例では、複数の離散したウェブパターン付け要 素280は、第1フェルト面230によって取り囲まれている。複数のウェブパ ターン付け要素280の各々は、離散した開口部285を包囲する。各離散した 包囲された開口部285は、表面260と異なる高さを有する表面と連通してい る。好ましくは、各包囲された開口部285は、第1フェルト面230と連通し ている。第4図に示す離散したウェブパターン付け要素280のうちの幾つかは 、花の形状のパターン付け要素を構成する。 ウェブパターン付け層250が上述の投影面積を持ち、第1フェルト面230 の部分が上述の投影面積で取り囲まれるように配置されたベルト装置200は、 同じ下側フェルト層から製作したベルトと比べて比較的に可撓性であるが、その 表面の大部分がウェブパターン付け層によって覆われている。このような可撓性 は、以下に説明するように、短縮領域を種々の高さに有する紙構造20を形成す るために、第1フェルト面230がウェブパターン付け層250のウェブ接触上 面260に対して変形できるようにする一つの要因である。 第13図は、ウェブ支持装置200の変形例を示す。第13図は、ウェブパタ ーン付け層250が、格子状ネットワーク290及び格子状ネットワーク290 が形成する複数のセル292の少なくとも幾つかの中に配置された複数の離散し たウェブパターン付け要素280からなる、ウェブ支持装置200を示す平面図 である。第13図の格子290は、間隔が隔てられた帯296と交差してセル2 92を形成する間隔が隔てられた帯294からなる。帯294及び/又は帯29 6は断続していないのがよく、変形例では、間隔が隔てられた複数の短いセ グメントによって形成されているのがよい。第13図では、帯294は断続して おらず、全体に機械方向に延びており、帯296は断続しておらず、全体に機械 方向に対して横方向に延びている。ウェブパターン付け層250は、交差する帯 294及び296によって形成された連続ネットワークをなしたウェブ接触上面 、及び離散した要素280によって形成された不連続のウェブ接触上面からなる ウェブ接触上面260を有する。 紙構造 本発明による紙構造は、一つ又はそれ以上の繊維構成層(fiber constituent layer)を有する単一のプライとしてウェブ支持装置200から取り出される。 必ずしも必要ではないけれども、本発明の二つ又はそれ以上の紙構造を、乾燥後 に互いに接合して多プライ紙製品を形成してもよい。「ゾーン」という用語は、 本明細書中で使用されているように、紙構造の隣接した部分に関する。紙構造の 「領域」という用語は、本明細書中で使用されているように、密度、厚さ、高さ 、又はクレープパターンといった性質が共通の紙構造の一つの又は複数の部分に 関する。領域は、一つ又はそれ以上のゾーンからなり、連続していてもよいし、 不連続であってもよい。 第5図乃至第8図を参照すると、本発明による紙構造20は、第1高さ32に 配置された第1厚さ31を有する第1無エンボス領域30、第1高さ32と異な る第2高さ52に配置された第2厚さ51を有する第2無エンボスパターン領域 50、及び第1及び第2の無エンボス領域30及び50を相互連結する第3移行 領域70を有するティッシュペーパーウェブからなる。移行領域70の厚さは7 1である。厚さ71は、第2厚さ51よりも大きく、第1厚さ31と等しいか或 いはそれ以上である。第5図及び第6A図及び第6B図に示す実施例では、厚さ 71は厚さ31及び51の各々よりも大きい。厚さ71は、好ましくは、厚さ3 11及び51の各々よりも少なくとも1.5倍大きい。 第1及び第2の高さ32及び52の間の差には、第5図で参照番号62が附し てある。差62は、好ましくは、少なくとも約0.05mmである。このような高 さの差は、第1及び第2の領域30及び50の視覚的相違を際立たせる上で望ま しい。厚さ31、51、及び71、及び高さの差62は、以下に第6A図及び第 6B図を参照して説明する方法を使用して計測できる。 第1及び第2の領域30及び50は、製紙繊維の湿潤ウェブを以下に説明する ように選択的に変形させ且つ圧縮することによって形成できる。厚さ31及び5 1が厚さ71よりも小さい、全体に一定の坪量を有するウェブについては、第1 及び第2の領域30及び50は、比較的高密度の領域と特徴付けられ、これに対 し、移行領域70は比較的低密度の領域である。 第1及び第2の領域30及び50は、短縮してある。短縮は、以下に説明する ように、ドクターブレードで紙ウェブにクレープ加工を施すことによって形成で きる。紙構造20の短縮部分は、所定のクレープ頻度を有するクレープパターン を設けることによって特徴付けられる。第1領域30のクレープパターンには参 照番号35が附してあり、全体に機械方向に対して横方向に延びる一連の山及び 谷によって特徴付けられる。添付図面において、機械方向及び機械方向に対して 横方向には、MD及びCDが夫々附してある。第2領域50のクレープパターン には、参照番号55が附してあり、一連の山及び谷によって特徴付けられる。ク レープパターンのクレープ頻度は、機械方向で計測した所定の直線距離について の紙構造の表面上の山の数であると定義される。 第1及び第2の領域30及び50は、異なる高さに配置された短縮部分を有し 、クレープパターン35の少なくとも一部は、クレープパターン55が配置され た高さと異なるように種々の高さに配置されている。第2パターン領域50の少 なくとも一部は、クレープ加工が施されていないゾーン、又はクレープ頻度が第 2領域50と異なるゾーンによって境界付けることができる。第5図では、第2 領 域を第1領域30と相互連結する移行領域70にはクレープ加工が施されておら ず、又は、移行領域のクレープ頻度が第2領域50と異なる。 第7図及び第8図を参照すると、第2パターン領域50の少なくとも一部を可 変クレープ頻度領域によって境界付けることができる。可変クレープ頻度領域の クレープ頻度は、クレープパターン35及び55のうちの少なくとも一つ方のク レープ頻度に対して小さい。可変クレープ頻度領域は、第7図及び第8図におい て、機械方向に対して横方向に延びる皺92として示してある。可変クレープ頻 度領域の皺92は、第2領域50の境界の一部から延びており、第1領域30で 終端する。クレープパターン35及び55のクレープ頻度は、皺92の頻度の少 なくとも約1.5倍である。 皺92及び移行領域70は、第2領域50の一部を境界付け、これによって、 第2領域50を第1領域30から視覚的にオフセットするのを助ける。 第7図及び第8図を参照すると、第2領域50は、複数の離散したゾーン54 からなるのがよく(第8図には、単一の離散したゾーン54が示してある)、各 離散したゾーン54は、第4図に示してあるようなウェブパターン付け要素28 0と対応する。第1領域30は連続ネットワークを構成し、複数の離散したゾー ン54が第1領域30によって取り囲まれている。各離散したゾーン54は、移 行領域70によって第1領域30に相互連結されており、その離散した部分が離 散したゾーン54を包囲できる。 隣接した離散したゾーン54は、第1領域30の複数の内接円形ゾーンCを形 成する。形成された一つのゾーンを第7図に示す。同じ内接円形ゾーンCの投影 面積は、少なくとも約10mm2であり、好ましくは約20mm2であり、更に好まし くは少なくとも約100mm2である。第2領域50の少なくとも幾つかの隣接し た離散したゾーン54間の間隔Dは、少なくとも約8mmであるのがよく、好まし くは、第1高さ32と第2高さ52との間の差62よりも少なくとも約十倍大 きい。 第7図及び第8図を参照すると、複数の離散したゾーン54は、ウェブパター ン付け要素280の開口部285と対応する一つ又はそれ以上の離散したゾーン 130を包囲できる。各離散した包囲されたゾーン130の高さ131は、第2 領域50の第2高さ51と異なっている。包囲されたゾーン130の各々は、第 5図及び第8図に示すクレープパターン135を有する。 第14図は、本発明による紙構造20の変形例を示す。第14図に示すように 、第2領域50は、セル1052を構成する格子状ネットワーク1050、及び 複数の離散したゾーン54を有する。離散したゾーン54は、格子状ネットワー ク1050のセル1052のうちの少なくとも幾つかの中に配置できる。 第14図に示す格子状ネットワーク1050は、間隔が隔てられた帯1054 を有し、この帯は、間隔が隔てられた帯1056と交差してセル1052を形成 する。帯1054及び/又は帯1056は、断続していないのがよいが、変形例 では、間隔が隔てられた複数の短いセグメントによって形成されていてもよい。 第14図では、帯1054及び1056は断続していない。帯1054は、全体 に機械方向に延びており、帯1056は全体に機械方向に対して横方向に延びて いる。交差した断続していない帯1054及び1056は、これによって、連続 ネットワークをなした格子1050を形成する。 本発明による紙構造20の坪量は、好ましくは、11g/m2(3000平方フィ ートあたり約7ポンド)乃至57g/m2(3000平方フィートあたり約35ポン ド)であり、この範囲の坪量は、トイレットペーパーやフェイシャルティッシュ として使用するのに適した紙構造20を提供するのに望ましい。紙構造20の坪 量の計測は、22.78℃(73°F)の温度及び50%の相対湿度で調節した 紙構造20を切断して10.16cm×10.16cm(4インチ×4インチ) (0.0103m2)の8枚の単プライ試料を形成することによって行われる。8 枚の10.16cm×10.16cm(4インチ×4インチ)の試料を互いの上に重 ね、0.0001gの単位で計量する。8枚の試料の坪量は、gの単位で計量し た8枚の試料の総重量を0.0103m2の試料の面積で除した値である。紙構造 20の坪量は、8枚の試料の総坪量を8で除すことによって得られる。 製紙方法の説明 本発明による紙構造20は、第9図乃至第11図に示す製紙方法によって製造 できる。第9図を参照すると、本発明の紙構造20の製造方法は、製紙繊維のス ラリーをヘッドボックス500からフォーミングベルト542のような液体透過 性有孔フォーミング部材上に付着させ、これに続いて、フォーミングベルト54 2によって支持された製紙繊維からなる初期ウェブ543を形成する。フォーミ ングベルト542は、連続した長網からなるのがよく、変形例では、当該技術分 野で周知の種々のツインワイヤフォーマーのうちの任意の装置の形態であるのが よい。 全ての種類の木材パルプが、通常は、本発明で使用する製紙繊維を構成すると いうことが予想される。しかしながら、綿ライナー、バガス、レーヨン等の他の セルロース繊維パルプを問題なく使用できる。本願で有用な木材パルプには、ク ラフトパルプ、亜硫酸パルプ、及び硫酸塩パルプ等の化学パルプ、並びに砕木パ ルプ、サーモメカニカルパルプを含む機械パルプ、及びケミサーモメカニカルパ ルプ(CTMP)が含まれる。落葉樹及び針葉樹の両方から得られたパルプを使 用できる。 広葉樹材パルプ及び針葉樹材パルプの両方並びにこれらの混合物を使用できる 。本明細書中で使用した広葉樹材パルプという用語は、落葉樹の木材から得られ た繊維質パルプに関し、これに対し、針葉樹材パルプという用語は、針葉樹の木 材から得られた繊維質パルプに関する。平均繊維長が約1.00mmのユーカリ類 のような広葉樹材パルプは、以下に説明する柔らかさが重要なティッシュウェブ に 特に適しており、これに対し、平均繊維長が約2.5mmの北方針葉樹材クラフト パルプは、強度が所望の場合に好ましい。本発明には、上述の分類のうちの任意 の繊維又は全ての繊維、並びに元の製紙を容易にするために使用された填料や接 着剤のような他の非繊維質材料を含むリサイクルペーパーから得られた繊維も適 用できる。 完成紙料は、湿潤強力バインダー材料、乾燥強力バインダー材料、及び化学軟 化配合物のような繊維バインダー材料を含むがこれらに限定されない種々の添加 剤を含むのがよい。適当な湿潤強力バインダーには、デラウェア州ウィルミント ンのヘラクレス社がキメメ557Hの商標で販売しているポリアミド−エピクロ ロヒドリン樹脂が含まれるが、これに限定されない。適当な一時湿潤強力バイン ダーには、ニューヨーク州ニューヨークのナショナルスターチケミカル社が販売 しているナショナルスターチ78−0080のような改質スターチバインダーが 含まれるが、これに限定されない。適当な乾燥強力バインダーには、アッコ(ア ッコ(ACCO)は登録商標である)711のような、カルボキシメチルセルロ ース及び陽イオンポリマー等の材料が含まれる。アッコ系乾燥強力材料は、ニュ ージャージー州ウェインのアメリカンシアナミド社から入手できる。適当な化学 軟化配合物は、1994年1月18日にファン等に付与された米国特許第5,2 79,767号に開示されている。適当な生分解性化学軟化配合物は、1994 年5月17日にファン等に付与された米国特許第5,312,522号に開示さ れている。 初期ウェブ543は、好ましくは、製紙繊維の水性分散液から製造できるが、 水以外の液体の分散液を使用できる。繊維は、約0.1%乃至約0.3%の稠度 で液体分散媒に分散している。分散液、スラリー、ウェブ、又は他の系の稠度の パーセンテージは、問題の系中の乾燥繊維の重量を系の総重量で除して得られた 商の100倍であると定義される。繊維の重量は、常に、絶乾繊維をベースに表 現される。 初期ウェブ543は、第9図に示すように、連続製紙プロセスで形成でき、変 形例では、手漉きプロセスのようなバッチプロセスを使用できる。製紙繊維の分 散液をフォーミングベルト542上に堆積させた後、当該技術分野で周知の技術 で水性分散媒の一部を除去することによって初期ウェブ543を形成する。初期 ウェブは、全体にモノプラナーである。分散液からの水の除去を行う上で、真空 ボックス、地合い構成板、ハイドロフォイル、等が有用である。初期ウェブ54 3は、フォーミングベルト542とともに転向ロール502の周りを移動し、ウ ェブ支持装置200の近くに運ばれる。 紙構造20の次の製造工程は、初期ウェブ543をフォーミングベルト542 からウェブ支持装置200に移送する工程、及び初期ウェブ543をウェブ支持 装置の第1側202上に支持する工程を含む。ウェブ支持装置200への移送時 の初期ウェブの稠度は、好ましくは、少なくとも8%である。初期ウェブ543 の移送工程には、ウェブ543の一部を変形させる工程が含まれる。変形例では 、ウェブ543の変形工程は、ウェブ移送工程に続いて行われる。 ウェブ支持装置200への初期ウェブ543の移送工程及び初期ウェブ543 の変形工程は、初期ウェブ543に流体差圧を加えることによって行うことがで きる。例えば、初期ウェブ543を、真空ロール又は真空シューのような第9図 に示す真空源600によって、フォーミングベルト542からウェブ支持装置2 00へ真空で移送することができる。更に、初期ウェブ移送箇所の下流に一つ又 はそれ以上の追加の真空源620を設けることができる。 第9図及び第10図を参照すると、ウェブ543の変形工程は、第1変形工程 で第1フェルト面230と重なったウェブ543の一部を変形させ、第1未圧密 ウェブ領域547が第1ウェブ接触面230上に支持され且つ第2未圧密ウェブ 領域549がウェブ接触面260上に支持された非モノプラナーのウェブ545 を形成する工程を含む。第1変形工程は、ウェブ543の繊維が比較的動き易い ときにウェブの変形が行われるように、及び変形によって繊維−繊維結合の大部 分が壊れることが起こらないように、好ましくは、約8%乃至約30%のウェブ 稠度で行われ、更に好ましくは、例えば8%乃至約20%のウェブ稠度で行われ る。真空源600が提供する圧力差は、約254mmHg乃至635mmHgであるのが よい。1985年7月16日にトローハンに付与された米国特許第4,529, 480号について触れたことにより、その特許に開示されている内容は、流体圧 力差を加えることによる初期ウェブの移送及び変形を教示する目的で、本明細書 中に組み入れたものとする。 初期ウェブ543を移送し、変形させて非モノプラナーのウェブ545を形成 した後、ウェブ545をウェブ支持装置200上で、圧密面875と第11図に 示す圧縮部材の変形可能な圧縮面910との間に形成されたニップ800を通し て搬送する。圧縮部材は、ローラー900からなるのがよい。ウェブ545は、 ウェブ545を圧密面875と隣接して位置決めするため、及びウェブ支持装置 200の第2側202を変形可能な圧縮面910と隣接して位置決めするため、 ニップ800を通して搬送される。ウェブ545は、好ましくは、約20%乃至 約50%の稠度でニップ800に進入する。 圧密面875は、好ましくは、変形自在の圧縮面910と比べて、比較的高硬 度であり且つ比較的非圧縮性である。適当な面875は、鋼製又は鉄製の加熱ド ライヤードラム880の表面である。面875は、ニップ800の下流に配置さ れたスプレーノズル890から送出されたクレーピング接着剤でコーティングさ れているのがよく、変形例では、インプレッションロール(図示せず)でクレー ピング接着剤をコーティングするのがよい。変形例では、クレーピング接着剤は 、任意の適当な糊付けシューによって、プレスされたウェブ546に付けること ができる。適当なクレーピング接着剤は、1975年12月16日にベートに付 与 された米国特許第3,926,716号に示されている。同特許について触れた ことにより、その特許に開示されている内容は本明細書中に組み入れたものとす る。 第11図を参照すると、ローラー900は、内コア902及び外層906を有 する。ローラー900の直径は約0.30m乃至0.91m(1フィート乃至3 フィート)であり、ドライヤードラム880の直径は約3.66m乃至5.49 m(12フィート乃至18フィート)である。変形自在の圧縮面910は、好ま しくは、P&J硬度が約120P&Jよりも小さい材料から形成されており、こ の材料のP&J硬度は、好ましくは、約30乃至約100P&Jである。一実施 例では、内コア902は鋼のような材料から形成でき、面910を構成する外層 906は天然ゴム又は他の全体にエラストマー性の材料から形成できる。 ローラー900は、真空圧力ロールを構成できる。適当な真空圧力ロールは、 穿孔された又は溝が設けられた表面910を有し、これを通して真空をウェブ支 持装置200の後側202に適用し、ニップ800で紙ウェブの脱水を行う。適 用される真空の範囲は、約0mmHg乃至381mmHgであり、好ましくは、76.2 mmHg乃至304.8mmHgである。 紙構造20を形成する上での次の工程は、ウェブ支持装置200及び非モノプ ラナーウェブ545を圧縮面910と圧密面875との間でプレスし、少なくと も約7.03kg/cm2(約100psi.)、好ましくは少なくとも約14.06kg/c m2(約200psi.)の平均ニップ圧縮圧力を加える。ニップ圧力は、ニップに加 えられた全部の力をニップの面積で除した値である。ニップに加えられた全部の 力は、装置の形状に基づいた力の均衡についての分析を油圧ゲージの読みと組み 合わせることによって決定できる。ニップ幅は、白紙及びカーボン紙を装置20 0と表面875との間に挟んでニップ800に荷重を加え、カーボン紙で白紙に ニップ幅のインプレッションを付けることによって決定される。 ウェブ支持装置200及びウェブ545をニップ800のところでプレスする ことによって、第2変形工程を行う。第2変形工程は、第1フェルト面230を ウェブ接触上面260に対して変形させる工程を含む。詳細に述べると、第1ウ ェブ接触面230を変形自在の圧縮面910によって、第11図に示すように圧 密面875に向かって変形させ、これによって第1フェルト面230と表面26 0との間の高さ262の差を一時的に減少し、好ましくは一時的に実質的になく す。 ウェブ接触面230を第2ウェブ接触面260に対して変形することによって 、第1未圧密ウェブ領域547を第2未圧密ウェブ領域549に対して変形し、 これによって第1及び第2のウェブ領域547と549との間の高さの差を一時 的に小さくする。詳細には、第1ウェブ領域547の一部を第1フェルト面23 0によって圧密面875に向かって変形し、これによって、第1及び第2の未圧 密ウェブ領域547と549との間の高さの差を一時的に実質的になくす。第2 変形工程は、好ましくは、約20%乃至約80%のウェブ稠度で、更に好ましく は約30%乃至約70%のウェブ稠度で行われる。 更に、ウェブ支持装置200及びウェブ545をニップ800内でプレスする ことによって、ウェブ圧密工程を行う。ウェブの所定の領域を圧密し、ウェブの この領域の厚さを減少する。ウェブ圧密工程は、全体に未圧密の第1ウェブ領域 547の一部を圧密面875に対して圧密し、第1圧密ウェブ領域530を形成 し、第2未圧密ウェブ領域549の少なくとも一部を圧密面875に対して圧密 し、第2圧密ウェブ領域550を形成する工程からなる。詳細には、ウェブ領域 547を第1フェルト面230と圧密面875との間で圧密し、ウェブ領域54 9をウェブパターン付け層250のウェブ接触上面260と圧密面875との間 で圧密する。第1及び第2の圧密ウェブ領域530と550との間の高さの差は 、圧密工程の終わりには、領域530及び550の両方が、第11図に示す ように、ドライヤードラム880の圧密面875に押し付けられてこれと係合す るため、本質的にゼロである。 第2変形工程における第1フェルト面230及びウェブインプリンティング層 250のウェブ接触上面260の相対的な変形は、所望の特徴の組み合わせを有 するウェブ支持装置200及び圧縮面910を用いて行われる。このような相対 的な変形を可能にする一つの特徴は、ウェブ支持装置200の曲げ可撓性である 。 ウェブ支持装置200の曲げ可撓性は、脱水フェルト層220の可撓性及びウ ェブパターン付け層250によって装置200に与えられた剛性の関数である。 フェルト層230の大部分を覆うように配置された、上述の投影面積を有する上 面260を有するウェブパターン付け層250を備えたウェブ支持装置200は 、表面の大部分が樹脂で覆われた構造と比べて比較的可撓性である。このような 可撓性により、第1フェルト面230は面260に対して変形できる。更に、隣 接したウェブパターン付け要素280間の間隔が、高さの差262に対して大き いため、要素280間のフェルト層220の曲げ剛性が小さくなり、要素280 間のフェルト層を、第1未圧密ウェブ領域547を圧密面875に押し付けてこ れと係合させるように変形させることができる。 面230及び260の相対的な変形に影響を及ぼす別の要因は、ウェブパター ン付け層250の硬度である。硬化時の硬度が低い樹脂は、ニップ800のとこ ろで或る程度圧縮され、これによって、面260と230との間の高さの差を小 さくする。面230及び260の相対的な変形は、圧縮面910の硬度を小さく することによっても大きくなる。硬度が比較的低い圧縮面910は、第2フェル ト面232の形態と一致でき、これによって、ウェブパターン付け要素280間 に圧縮荷重を加え、第1フェルト面230及び第1未圧密ウェブ領域547を圧 密面875に向かってプレスする。 面230及び260の相対的な変形に影響を及ぼす更に別の要因は、ウェブパ ターン付け層250がフェルト層220の厚さにどれ程浸入しているかの程度で ある。一般的には、フェルト層220の厚さの約半分よりも小さな厚さまで浸入 したウェブパターン付け層250が、面230及び260の相対的な変形を高め る上で望ましい。 第1及び第2の未圧縮ウェブ領域547及び549を圧密し、圧密ウェブ領域 530及び550を形成する工程は、好ましくは、第1及び第2の圧密ウェブ領 域530及び550の少なくとも一部を、第11図に示すように、圧密面875 に接着する工程を更に有する。圧密ウェブ領域530及び550は、ノズル89 0で面875に付けられたクレーピング接着剤で面875に接着できる。圧密工 程の後、ウェブを加熱した面875上で乾燥させ稠度を約85%よりも大きくす る。 紙構造20の形成における最終工程は、第2変形工程で失われたウェブ領域5 47と549との間の高さの差の少なくとも幾分かを取戻す復元工程からなる。 復元工程は、第1領域30を第1高さ32(第1圧密ウェブ領域530に対応す る)に置き、第2領域50を第2高さ52(第2圧密ウェブ領域550に対応す る)に置く。 第2変形工程で失われたウェブの高さの差の幾分かを取戻す復元工程は、ウェ ブを圧密面875から外す工程を含む。好ましい実施例では、ウェブの高さの差 の幾分かを取戻す工程は、ウェブを圧密面875から外す工程と同時にウェブを 短縮する工程を有する。好ましくは、ウェブを外して短縮する行程は、面875 から外したウェブに第9図に示すようにドクターブレード1000でクレープを 付ける工程を有する。 本明細書中で使用されているように、短縮という用語は、ウェブの長さを短く することに関し、これは、ウェブの長さを機械方向で短縮するように乾燥ウェブ にエネルギを加えたときに起こる。短縮は、幾つかの方法のうちの任意の方法で 行うことができる。ウェブを短縮するための最も一般的であり且つ好ましい方法 は、クレープ付けによる。圧密面875に接着したウェブをドクターブレード1 000で面875から取り外す。一般的には、ドクターブレードは、約25°の ベベル角度を有し、約81°の衝撃角度を構成するようにヤンキードライヤーに 関して位置決めされている。 分析方法 厚さ及び高さの計測 繊維質構造20の試料の種々の領域30−70の厚さ及び高さを紙構造20の 断面から製作したミクロトームから計測する。2.54cm×5.1cm(1インチ ×2インチ)の試料を提供し、剛性の板紙ホルダ上にステープル止めする。板紙 ホルダをシリコン型に置く。紙試料を、ヘラクレス社が製造しているメリグラフ フォトポリマーのような樹脂に浸漬する。 試料を硬化させて樹脂混合物を硬化する。試料をシリコン型から取り出す。ミ クロトーム切片を製作する場所を正確に決定するため、フォトポリマーに浸漬す る前に試料に基準点を付ける。好ましくは、繊維質構造20の平面図及び種々の 断面図の両方で同じ基準点を使用する。 ニューヨーク州バッファローのアメリカンオプティカル社が販売している86 0型ミクロトームに試料を置き、平らに拡げる。平滑な表面が現れるまで、試料 から試料の縁部をミクロトームで切片をなして除去する。 種々の領域30−70を正確に再構成するのに十分な数の切片を試料から取り 出す。本明細書中に説明した実施例については、約60μmの厚さを有する切片 を平滑な表面から取り出す。厚さ31、51、及び71を確認するため、多数の 切片を必要とする。 試料の切片をオイル及びカバースリップを使用してスライドに取り付ける。ス ライド及び試料を光学顕微鏡に取り付け、約40倍の倍率で観察する。切片に沿 って顕微鏡写真を撮影し、個々の顕微鏡写真を一列に並べ、切片の輪郭を再構成 する。厚さ及び高さは、第6A図及び第6B図に示す輪郭から確認できる。個々 の領域の相対的な坪量並びに個々の領域の対応する厚さを知ることによって、個 々の領域の密度を確認できる。紙構造の個々の領域の微小な坪量を説明するため 、1994年1月11日にファン等に付与された米国特許第5,277,761 号を本明細書中に組み込む。 領域31−71間の厚さは、ヒューレットパッカードスキャンジェットIICカ ラーフラットベッドスキャナを使用して確認できる。ヒューレットパッカード走 査ソフトウェアは、デスクスキャンII、第1.6版である。スキャナの設定の形 式は、白黒写真である。行路は、レーザーライターNT、NTXである。明るさ 及びコントラストの設定は125である。スケーリングは100%である。ファ イルを走査し、画像ファイルフォーマットでマッキントッシュIICi コンピュー ターにセーブする。画像ファイルをパワードロー第5.0版のような適当な写真 画像ソフトウェアパッケージ又はCADプログラムで開く。 第6Bを参照すると、各領域の厚さを、領域が構成する円を描くことによって 決定できる。前記箇所での領域の厚さは、(ミクロトーム試料の)領域に描くこ とができた最も小さい円の直径に適当な縮尺率を乗じた値である。縮尺率の値は 、顕微鏡写真の倍率に、走査した画像の倍率を乗じた値である。円は、ノースカ ロライナ州のエンジニアードソフトウェア社から入手できるパワードロー第5. 0版のような任意の適当なソフトウェアドローイングパッケージを使用して描く ことができる。 高さの差62は、(ミクロトーム試料の)領域50に内接する最も小さな円を 描き、領域30に内接する二つの円を描くことによって、第6B図に示すように 計測する。第1線L1を領域30に内接する二つの円に接するように引く。第1 線L1と平行な第2線L2を領域50に内接する円に接するように引く。第1線 L1と第2線L2との間の距離に適当な縮尺率を乗じた値が高さの差62である 。 投影面積の計測 ウェブ接触面260の投影面積は、以下の手順に従って計測される。先ず最初 に、ウェブ接触面260を黒色のマーカー(スタンフォードシャーピー)で黒く 塗り、コントラストを高める。第2に、ヒューレットパッカードスキャンジェッ トIICフラットベッドスキャナを使用し、ウェブパターン付け装置200の三つ のデジタル化した画像を出す。スキャナのオプションを以下の通りに設定する。 即ち、明るさが198、コントラストが211、黒白写真解像度が100DPI 、スケーリングが100%に設定する。第3に、ウェブ接触面260を構成する ウェブ支持装置200の投影面積の割合を、ワシントン州エドモンズのバイオス キャン社から入手できるオプションのような適当な画像分析ソフトウェアシステ ムを使用してパーセンテージで決定する。グレースケール値が0乃至62のピク セルの数の比を、走査した画像のピクセルの総数で除し、ウェブ接触面260を 構成するウェブ支持装置200の投影面積のパーセンテージを決定する。 ウェブ支持装置の高さの計測 第1フェルト面の高さ231とウェブ接触面260の高さ261との間の高さ の差262を以下の手順を使用して計測する。ウェブ支持装置は、平らな水平面 上にウェブパターン付け層を上に向けて支持されている。約1.3mm2の内接円 形の接触面を有する垂直方向長さが約3mmのスタイラスを、ロードアイランド州 プロビデンスのフェデラルプロダクツ社が製造しているフェデラルプロダクツ寸 法ゲージ(EMD−4320 W1ブレーカウェイプローブで使用するために改 造した432B−81増幅器)に取り付ける。周知の高さの差を構成する周知の 厚さの二つの精密シム間の電圧の差を決定することによって器具を較正する。第 1フェルト面230よりも僅かに小さい所定の高さで器具のゼロ調節を行い、ス タイラスの移動が障害なく行われるようにする。スタイラスを問題の高さの上に 配置し、これを下げて計測を行う。スタイラスは、約0.24g/mm2の圧力を計 測点に加える。各高さで計測を少なくとも三回行う。個々の高さ231及び26 1の平均計測値の差が高さの差262である。 P&J硬度の計測 ロール900の表面硬度は、オンタリオ州ケベックのラシーンのドミニオンエ ンジニアリングワークス社が製造しているP&Jプラストメーター2000型を 使用して計測される。インデンターシャフトは、3.17mmのボールを有する。 硬度を、ロールの中央の位置、ロールの一端から15.24cm(6インチ)の位 置、及びロールの他端から15.24cm(6インチ)の三つの異なる位置で計測 する。P&J硬度は、これらの三つの読みの平均値である。読み取りは、21℃ の温度のロールについて、プラストメーターの製造者の手順に従って行われる。 例 以下の例は、本発明による製紙を例示するための例である。 例1 北方針葉樹材クラフト(NSK)繊維の3重量%の適当な水性スラリーを従来 のリパルパーを使用して製造する。NSKスラリーを穏やかに(荷重を加えずに )改質し、一時湿潤強力樹脂(即ち、ニューヨーク州ニューヨークのナショナル スターチアンドケミカル社が販売しているナショナルスターチ78−0080) の2%溶液をNSKストックパイプに乾燥繊維0.02%の量で加える。NSK スラリーをファンポンプで約0.2%の稠度に希釈する。ユーカリ類の繊維の第 2の3重量%の水性スラリーを従来のリパルパーを使用して製造する。ユーカリ 類のスラリーをファンポンプで約0.2%の稠度に希釈する。 個々に処理した三つの完成紙料の流れ(流れ1=100%NSK、流れ2=1 00%ユーカリ類、流れ3=100%ユーカリ類)をヘッドボックスを通して分 離した状態に保ち、長網の上に堆積し、外ユーカリ層及び中央NSK層を有す る三層初期ウェブを形成する。脱水は長網を通して行われ、デフレクタ及び真空 ボックスによって補助される。長網は、2.54cm(1インチ)当たりのモノフ ィラメントの数が機械方向で110本で機械方向に対して横方向で95本の5杼 口の繻子織の形体である。 初期湿潤ウェブは、長網から、脱水フェルト層220及び感光性樹脂ウェブパ ターン付け層250を有するウェブ支持装置200に移送される。移送の時点で の繊維稠度は約8%である。 脱水フェルト220は、ウィスコンシン州アップルトンのアップルトンミルズ 社が製造しているアムフレックス2プレスフェルトである。フェルト220は、 ポリエステル繊維のバットからなる。バットは、表面デニールが3であり、基材 が10乃至15である。フェルト層220は、坪量が1436g/m2であり、キャ リパが3mmであり、通気性が約30scfm乃至約40scfmである。 ウェブパターン付け層250は、第4図に示すように花状形状の離散したウェ ブパターン付け要素280を有する。ウェブパターン付け層250の投影面積は 、ウェブ支持装置200の投影面積の約10%に等しい。ウェブ接触上面260 と第1フェルト面230との間の高さの差262は、約0.633mm(約0.0 25インチ)である。 初期ウェブをウェブ支持装置200に移送し、第1変形工程で変形させて全体 に未圧密の非モノプラナーのウェブ545を形成する。移送及び変形は、約50 8mmHgの圧力差で、真空移送点で行われる。ウェブの繊維稠度が約25%になる まで真空補助ドレンを行うことによって更に脱水する。ウェブ545をニップ8 00まで搬送する。ロール900は、硬度が約40P&Jの圧縮面910を有す る。次いで、ウェブ545を変形させ、ウェブ545及びウェブ支持装置200 を圧縮面910とヤンキードライヤードラム880との間で約14.06kg/cm2 (約200psi.)の圧縮圧力でヤンキードライヤードラム880の圧密面 875に対して圧密する。ポリビニルアルコールを基剤としたクレープ接着剤を 使用し、圧密ウェブをヤンキードライヤーに接着する。ウェブをドクターブレー ドで乾燥クレープ加工する前に繊維稠度を少なくとも約90%まで増大する。ド クターブレードはベベル角度が約25°であり、約81°の衝撃角度を提供する ようにヤンキードライヤーに関して位置決めされる。ヤンキードライヤーは、約 242m/分(毎分800フィート)で作動する。乾燥ウェブを200m/分(毎分 650フィート)でロールにする。 ウェブを3層1プライトイレットティッシュペーパーにする。1プライトイレ ットティッシュペーパーの坪量は、約0.0293kg/m2(3000平方フィー ト当たり約18ポンド)であり、一時湿潤強力樹脂を約0.02%含む。結果的 に得られた1プライティッシュペーパーは、柔らかで、吸収性があり、トイレッ トティッシュとして使用するのに適している。 例2 北方針葉樹材クラフトの3重量%の水性スラリーを従来のリパルパーを使用し て製造する。NSKスラリーを穏やかに(荷重を加えずに)改質し、一時湿潤強 力樹脂(即ち、デラウェア州ウィルミントンのヘラクレス社が販売しているキメ メ557H)の2%溶液をNSKストックパイプに乾燥繊維0.02%の量で加 え、これに続いて、乾燥強力樹脂(即ち、デラウェア州ウィルミントンのヘラク レス社から入手できるCMC)の1%溶液をファンポンプの前でNSKストック に乾燥繊維0.08%の量で加える。NSKスラリーをファンポンプで約0.2 %の稠度に希釈する。ユーカリ類の繊維の第2の3重量%の水性スラリーを従来 のリパルパーを使用して製造する。ユーカリ類のスラリーをファンポンプで約0 .2%の稠度に希釈する。 個々に処理した二つの完成紙料の流れ(流れ1=100%NSK、流れ2=1 00%ユーカリ類)をヘッドボックスを通して分離した状態に保ち、長網の上 に堆積し、NSK層及びユーカリ層を形成する。脱水は長網を通して行われ、デ フレクタ及び真空ボックスによって補助される。長網は、2.54cm(1インチ )当たりのモノフィラメントの数が機械方向で110本で機械方向に対して横方 向で95本の5杼口の繻子織の形体である。 初期湿潤ウェブは、長網から、脱水フェルト層220及び感光性樹脂ウェブパ ターン付け層250を有するウェブ支持装置200に移送される。移送の時点で の繊維稠度は約8%である。 脱水フェルト220は、ウィスコンシン州アップルトンのアップルトンミルズ 社が製造しているアムフレックス2プレスフェルトである。ウェブパターン付け 層250は、第4図に示すように花状形状の離散したウェブパターン付け要素2 80を有する。ウェブパターン付け層250の投影面積は、ウェブ支持装置20 0の投影面積の約10%に等しい。ウェブ接触上面260と第1フェルト面23 0との間の高さの差262は、約0.633mm(約0.025インチ)である。 初期ウェブをウェブ支持装置200に移送し、第1変形工程で変形させて全体 に未圧密の非モノプラナーのウェブ545を形成する。移送及び変形は、約50 8mmHgの圧力差で真空移送点で行われる。ウェブの繊維稠度が約25%になるま で真空補助ドレンを行うことによって更に脱水する。ウェブ545をウェブ支持 装置200でニップ800まで搬送する。ロール900は、硬度が約40P&J の圧縮面910を有する。次いで、ウェブ545を変形させ、ウェブ545及び ウェブ支持装置200を圧縮面910とヤンキードライヤードラム880との間 で少なくとも約14.06kg/cm2(約200psi.)の圧縮圧力でヤンキードライ ヤードラム880の圧密面875に対して圧密する。ポリビニルアルコールを基 剤としたクレープ接着剤を使用し、圧密ウェブをヤンキードライヤーに接着する 。ウェブをドライヤードラム880の表面からドクターブレードで乾燥クレ ープ加工する前に繊維稠度を少なくとも約90%まで増大する。ドクターブレー ドはベベル角度が約25°であり、約81°の衝撃角度を提供するようにヤンキ ードライヤーに関して位置決めされる。ヤンキードライヤーは、約242m/分( 毎分800フィート)で作動する。乾燥ウェブを200m/分(毎分650フィー ト)でロールにする。 ウェブを2層2プライフェイシャルティッシュペーパーにする。2プライフェ イシャルティッシュペーパーの坪量は、約0.0163kg/m2(3000平方フ ィート当たり約10ポンド)であり、永久湿潤強力樹脂を約0.02重量%、及 び乾燥強力樹脂を約0.08重量%含む。結果的に得られた2プライティッシュ ペーパーは、柔らかで、吸収性があり、フェイシャルティッシュとして使用する のに適している。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE, DK,ES,FR,GB,GR,IE,IT,LU,M C,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF,CG ,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE,SN, TD,TG),AP(KE,MW,SD,SZ,UG), AM,AU,BB,BG,BR,BY,CA,CN,C Z,EE,FI,GE,HU,IS,JP,KG,KP ,KR,KZ,LK,LR,LT,LV,MD,MG, MN,MX,NO,NZ,PL,RO,RU,SG,S I,SK,TJ,TT,UA,UZ,VN

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1. ウェブに向いた第1フェルト面を第1高さに有し、反対側に向いた第2 フェルト面を有する脱水フェルト層、及び 前記脱水フェルト層の前記ウェブに向いた第1面に接合されたウェブパターン 付け層を備えた、製紙繊維製のウェブの製造に使用するための装置において、 前記ウェブパターン付け層は、前記第1フェルト面から延び、前記パターン付 け層は、前記第1高さと異なる第2高さにウェブ接触上面を有することを特徴と し、前記ウェブ接触上面の表面積が、装置の投影面積の約5%乃至約75%であ ることを特徴とする、製紙繊維製のウェブの製造に使用するための装置。 2. 前記ウェブ接触上面の前記第2高さと前記第1フェルト面の前記第1高 さとの間の差は、約0.05mm乃至約2.0mmである、ことを特徴とする請求項 1に記載の装置。 3. 前記ウェブ接触上面の表面積が、装置の投影面積の約20%乃至約60 %である、ことを特徴とする請求項1又は2に記載の装置。 4. 前記ウェブ接触上面の表面積が、装置の投影面積の約5%乃至約20% である、ことを特徴とする請求項1又は2に記載の装置。 5. 前記ウェブパターン付け層は、前記第1フェルト面と前記第2フェルト 面との間に延びていることを特徴とし、前記ウェブパターン付け層がフェルト層 の全厚よりも小さく延びている、ことを特徴とする請求項1乃至4のうちのいず れか一項に記載の装置。 6. 前記ウェブパターン付け層は、フェルト層の全厚の約半分よりも小さな 厚さ亘って延びている、ことを特徴とする請求項5に記載の装置。 7. 前記ウェブパターン付け層は、前記第1フェルト面の複数の内接円形の 部分を構成することを特徴とし、前記第1フェルト面の内接円形部分の各々の投 影面積が少なくとも約10mm2である、ことを特徴とする請求項1乃至6のうち のいずれか一項に記載の装置。 8. 前記第1フェルト面の内接円形部分の各々の投影面積は、少なくとも約 100mm2である、ことを特徴とする請求項7に記載の装置。 9. 前記ウェブパターン付け層は、離散したウェブパターン付け要素を有す る、ことを特徴とする請求項1乃至8のうちのいずれか一項に記載の装置。 10. 前記ウェブパターン付け層は、連続ネットワークをなしたウェブ接触 上面を有する、ことを特徴とする請求項1乃至9のうちのいずれか一項に記載の 装置。 11. 第1高さに配置され、第1厚さを有する第1領域、 前記第1高さと異なる第2高さに配置され、第2厚さを有する第2領域、及び 前記第1領域と前記第2領域とを相互連結する第3移行領域を有し、 前記第3領域は、前記第2厚さよりも大きく且つ前記第1厚さよりも大きい第 3厚さを有する、紙構造。 12. 前記第3厚さは、前記第2厚さの少なくとも約1.5倍である、こと を特徴とする請求項11に記載の紙構造。 13. 前記第3厚さは、前記第1厚さの少なくとも約1.5倍である、こと を特徴とする請求項12に記載の紙構造。 14. 第1及び第2の領域の少なくとも一方を短縮する、ことを特徴とする 請求項11、12、又は13に記載の紙構造。 15. 第1及び第2の領域の両方を短縮する、ことを特徴とする請求項14 に記載の紙構造。 16. 前記第2領域の少なくとも一部が、可変クレープ頻度領域によって境 界付けられている、ことを特徴とする請求項15に記載の紙構造。 17. 約11g/m2乃至約57g/m2の坪量を有する、ことを特徴とする請求項 11乃至16のうちのいずれか一項に記載の紙構造。 18. 前記第1高さと前記第2高さとの間の差が少なくとも約0.05mmで ある、ことを特徴とする請求項11乃至17のうちのいずれか一項に記載の紙構 造。 19. 第1及び第2の領域の一方が連続ネットワークを構成する、ことを特 徴とする請求項11乃至18のうちのいずれか一項に記載の紙構造。 20. 第1領域、 パターンをなした第2領域、 前記第1領域と前記第2領域とを相互連結する移行領域、及び 可変クレープ頻度領域を有し、前記可変クレープ頻度領域は、前記パターンを なした第2領域の少なくとも一部を境界付け、前記可変クレープ頻度領域は、前 記パターンをなした第2領域の境界から延び、前記第1領域で終端する、紙構造 。 21. 紙ウェブの形成方法において、 製紙繊維からなる、全体に未圧密の全体にモノプラナーの湿潤ウェブを形成す る工程と、 約8%乃至約30%の稠度の前記ウェブを第1変形工程で変形させ、第1領域 が第1高さにあり且つ第2領域が前記第1高さと異なる第2高さにある非モノプ ラナーのウェブを形成する工程と、 第2変形工程において、約20%乃至約80%のウェブ稠度で前記第1領域を 第2領域に対して変形させ、前記第1ウェブ領域と前記第2ウェブ領域との間の 高さの差を第2変形工程で小さくする工程と、 約20%乃至約80%の稠度で前記第1ウェブ領域の少なくとも一部を圧密し 、第1圧密ウェブ領域を形成する工程と、 約20%乃至約80%の稠度で前記第2ウェブ領域の少なくとも一部を圧密し 、第2圧密ウェブ領域を形成する工程と、 前記第1ウェブ領域と前記第2ウェブ領域との間の高さの差の少なくとも幾分 かを復元し、第1高さに配置された第1圧密ウェブ領域及び前記第1高さと異な る第2高さに配置された第2圧密ウェブ領域を形成する工程とを有する、紙ウェ ブの形成方法。 22. 前記復元工程は、前記ウェブの圧密後に前記第1及び第2の圧密領域 を短縮する工程を含む、ことを特徴とする請求項21に記載の方法。 23. 前記第2圧密ウェブ領域の少なくとも一部を境界付ける前記ウェブの 一部に可変頻度クレープパターンを付ける工程を有する、ことを特徴とする請求 項21又は22に記載の方法。 24. 前記第1変形工程で前記ウェブを変形させる前記工程は、前記ウェブ の厚さにわたって流体差圧を加える工程を有する、ことを特徴とする請求項21 、22、又は23に記載の方法。 25. 前記ウェブを約85%乃至100%の稠度にまで乾燥させる工程を、 前記圧密工程後、及び前記復元工程前に更に有する、ことを特徴とする請求項2 1乃至24のうちのいずれか一項に記載の方法。 26. 前記第1及び第2のウェブ領域の少なくとも一部を圧密する前記工程 は、 圧密面を提供する工程、 前記第1ウェブ領域の少なくとも一部を前記圧密面に対して圧密する工程、及 び 前記第2ウェブ領域の少なくとも一部を前記圧密面に対して圧密する工程を含 む、ことを特徴とする請求項21乃至25のうちのいずれか一項に記載の方法。 27. 前記第1圧密ウェブ領域の少なくとも一部を前記圧密面に接着する工 程及び前記第2圧密ウェブ領域の少なくとも一部を前記圧密面に接着する工程を 更に有する、ことを特徴とする請求項26に記載の方法。 28. 所定の高さの、ウェブに向いた第1フェルト面と、前記第1フェルト 面の高さと異なる所定の高さにウェブ接触上面を有するウェブパターン付け層と を有する脱水フェルト層を備えたウェブ支持装置を提供する工程と、 圧密面を提供する工程と、 流体差圧源を提供する工程と、 流体差圧を加え、前記全体にモノプラナーのウェブを前記ウェブ支持装置に移 送する工程と、 製紙繊維のウェブを前記ウェブ支持装置上で支持する工程と、 約8%乃至約30%の稠度の前記ウェブを第1変形工程で変形させ、前記第1 フェルト面上に支持された第1高さの第1領域、及び前記ウェブ接触上面上に支 持された、前記第1高さと異なる第2高さの第2領域を有する非モノプラナーな ウェブを形成する工程と、 前記第1フェルト面を前記ウェブパターン付け層の前記ウェブ接触面に対して 変形させ、前記第1ウェブ領域と前記第2ウェブ領域との間の高さの差を第2変 形工程で小さくする工程と、 前記第1ウェブ領域の少なくとも一部を約20%乃至約80%の稠度で前記圧 密面に対して圧密し、第1圧密ウェブ領域を形成する工程と、 前記第2ウェブ領域の少なくとも一部を約20%乃至約80%の稠度で前記圧 密面に対して圧密し、第2圧密ウェブ領域を形成する工程とを有する、ことを特 徴とする請求項21に記載の方法。 29. 前記第1及び第2のウェブ領域の圧密後にウェブを約85%乃至約1 00%の稠度にまで乾燥する工程、及び 前記第1及び第2の圧密ウェブ領域を短縮する工程を更に有する、ことを特徴 とする請求項28に記載の方法。 30. 前記第2変形工程及び第1及び第2のウェブ領域を圧密する前記工程 は、 前記圧密面よりも硬度が低い変形自在の圧縮面を提供する工程、 前記変形自在の圧縮面と前記圧密面との間にニップを形成する工程と、 前記ウェブを前記ウェブ支持装置と前記圧密面との間の前記ニップに位置決め する工程と、 前記ウェブ支持装置を前記ウェブと前記変形自在の圧縮面との間に位置決めす る工程と、 前記ウェブ支持装置及び前記ウェブを前記変形自在の圧縮面と前記圧密面との 間でプレスする工程とを有する、ことを特徴とする請求項29に記載の方法。
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