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技術 セルロース系繊維の吸収性シート、および、その製造法

出願人 ジョージアパシフィックコンスーマープロダクツエルピー
発明者 スーパーガイエイチルースヴェンポールジェイマカロースティーブンジェイスーダニエルエイチウェンツグレッグエイミラージョーゼフエイチ
出願日 2015年1月7日 (4年8ヶ月経過) 出願番号 2015-001875
公開日 2015年5月21日 (4年3ヶ月経過) 公開番号 2015-096665
状態 特許登録済
技術分野 紙(4) トイレットペーパー・同用具
主要キーワード エンドカット 基部構造体 水平プラットフォーム 密度部位 球形ドーム アーチ状部分 中空ドーム 回転楕円体形
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2015年5月21日)のものです。
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図面 (20)

課題

ロール製品としたときの嵩高さ、ロール硬さ、吸収性、および柔軟性の優れたセルロース系シート

解決手段

ウェブを、平ら穴開きポリマクレーピングベルトを用い、30%から60%の濃度でベルトクレーピングすることにより、セルロース系繊維吸収性シートを形成する。これにより、シートの一方の側に、局所坪量の低い結合部位繋ぎ合わされた、高繊維質で局所坪量が高く、中空ドーム形部分と状の高繊維質部分とを備えた部位を持つ吸収性シートが形成される。

概要

背景

ペーパティッシュタオルなどの製造法、例えば、ヤンキ乾燥(Yankee drying)、通気乾燥(throughdrying)、ファブリッククレーピング、乾式クレーピング、湿式クレーピングなどの様々な方法は良く知られている。ウェットプレス法は、(1)水分の機械的除去にかかるエネルギコストが、熱風による蒸発乾燥よりも低い、(2)ウェブの形成にウェットプレスを利用する方法で、より簡単に高い生産速度が達成できる、など、通気乾燥(through-air drying:TAD)法よりもいくつかの点において優れている(Klerelidら, Advantage(商標NTT(商標): low energy, high quality, pp. 49-52, Tissue World, October/November, 2008 参照)。一方、通気乾燥法は、特に、柔らかくふっくらとした高品質タオル製品を生産するための新たな設備投資選択肢となっている。

Lindsayらによる米国特許第7,435,312号は、ウェブを急速転送(rush-transferring)した後、偏向部材上でウェブを構造化し、ラテックスバインダを塗布する工程を含む、通気乾燥製品の製造法を提案している。この特許はまた、シート内のドーム領域と網状組織領域坪量を変えることを提案している(28段、55行〜参照)。Smurkoskiらによる米国特許第5,098,522号は、テクスチャ化したウェブ構造体を作るための、穴を空けた偏向部材またはベルトについて述べている。ベルトの裏側または機械側には不規則なテクスチャ化表面があり、これにより製造の際に装置上に蓄積する繊維が減ると報告されている。Trokhanによる米国特許第4,528,239号は、偏向管路のついた偏向布を用いてドーム形構造体を持つ吸収性シートを製造する、通気乾燥法について述べている。偏向部材は、フォトポリマリソグラフィを用いて作製する。米国特許出願公開番号第2006/0088696号は、少なくとも1万の、キャリパとCDモジュラスとの積を持つ、ドーム形領域とCDナックル(knuckles)とを含む繊維質シートを提案している。このシートは、ワイヤ上でシートを形成し、シートを偏向部材に転送し、シートを通気乾燥し、シートをヤンキドライヤ刷り込んで製造する。発生期ウェブは非圧縮的手段で乾燥する(段落156、10頁参照)。Gaoによる米国特許出願公開第2007/0137814号は、ウェブを転送布に急速転送し、このウェブを突起のついた通気乾燥布に移す工程を含む、吸収性シートを製造するための通気乾燥法を述べている。通気乾燥布は、転送布と同じ速度で、または異なる速度で走行している(段落39参照)。また、Manifoldらによる米国特許出願公開第2006/0088696号にも注意のこと。

ファブリッククレーピングについては、製品の性質を操作する手段として、ペーパウェブ機械的脱水または圧縮脱水工程を含む抄紙法でも言及されている(Grinnellらによる米国特許第5,314,584号、Weldonによる米国特許第4,689,119号および米国特許第4,551,199号、Klowakによる米国特許第4,849,054号、Edwardsらによる米国特許第6,287,426号を参照)。多くの場合において、ファブリッククレーピング工程の作業には、高濃度または中間濃度のウェブをドライヤに効果的に転送することが難しいという問題があった。ファブリッククレーピングに関するその他の特許としては、米国特許第4,834,838号、米国特許第4,482,429号、米国特許第4,445,638号が挙げられる。回転する転送面から布へのウェブの湿式転送について開示している、Hermansらによる米国特許第6,350,349号にも注意されたい。更に、強度を増すためにファブリッククレーピング工程で使用可能な添加剤樹脂組成物を開示している、Hermansらによる米国特許出願公開第2008/0135195号も参照のこと(図7参照)。Klerelidらによる米国特許出願公開第2008/0156450号は、ウェットプレスニップを用い、次に、小さな窪みのついたベルトへ転送し、次に、下流の構造化する布への転送を含む抄紙法を開示している。

抄紙法に関連して、テクスチャと嵩高さとを加える手段としてのファブリックモールディングが文献に報告されている。Trokhanによる米国特許第5,073,235号は、ベルトに酸化防止剤を塗布して安定化したフォトポリマベルトを使用する、吸収性シートの製造法を開示している。このウェブは、坪量の変化する網状組織、ドーム形構造を持つと報告されている(段落17、48行〜、図1Eを参照)。Lindsayらによる米国特許第6,610,173号は、ウェットプレス工程の際に、偏向部材の偏向導管に対応して非対称の突起ができる、ペーパウェブの刷り込み法を述べている。米国特許第6,610,173号は、プレス工程の際に異なる速度で転送すると、偏向部材によるウェブの成型と刷り込みが向上すると報告している。製造されたティッシュウェブは、パターン高密度化された網状組織、および、非対称構造を持つ突起の繰り返しパターンなど、特定の組み合わせの物理的および幾何的性質を持つと報告されている。Lindsayらによる米国特許第6,998,017号は、偏向部材を用いてウェブをヤンキドライヤに押しつけ、および/または、フォーミングファブリックから偏向部材へウェブをウェットプレスする、ペーパウェブの刷り込み法を開示している。偏向部材は、テレフタラート共重合体(PETG)シートをレーザ穿孔し、このシートを通気乾燥布に貼付して作製する(実施例1、段落44を参照)。一部の実施の形態では、シートが非対称ドームを持つと報告されている(図3A、図3Bに注意)。

Lindsayらによる米国特許第6,660,362号は、刷り込みティッシュ用の様々な構造の偏向部材を挙げている。一般的な構造では、パターン化したフォトポリマを用いる(段落19、39行〜段落31、27行参照)。テクスチャ化した布を使用するウェブの湿式成型については以下の米国特許も参照のこと。Wendtらによる米国特許第6,017,417号および米国特許第5,672,248号、Hermansらによる米国特許第5,505,818号、Trokhanによる米国特許第4,637,859号。Freidbauerらによる米国特許第7,320,743号は、ウェブをヤンキドライヤに押しつけている間にウェブにテクスチャを加えるための、隆起した突起を持つパターン化吸収性抄紙フェルトを使用する、ウェットプレス法を開示している。この方法は、引張り強さ(tensiles)を低下させると報告されている(段落7参照)。殆ど乾燥したシートにテクスチャを加えるために用いられる布の使用については、Drewらによる米国特許第6,585,855号、および、米国公開第US2003/0000664号を参照のこと。

Trokhanらによる米国特許第5,503,715号は、坪量がそれぞれ異なる複数の部位を持つセルロース系繊維構造体について述べている。この構造体は、基本的に連続した高坪量網状組織と、中程度の坪量の不連続部位を囲んでいる低坪量の不連続部位とを持つと報告されている。低坪量部位を形成しているセルロース系繊維は、部位の中心に対して放射状に配向している。この紙は、流れ抵抗の異なる帯域を持つ形成ベルトを用いて形成すると述べられている。紙の部位の坪量は、その部位が形成される形成ベルトの帯域の流れ抵抗に逆比例すると一般的に言われている(Hermanらによる米国特許第7,387,706号も参照のこと)。類似の構造体は、Trokhanらによる米国特許第5,935,381号にも報告されており、これには、異なる種類の繊維の使用が述べられている(Phanらによる米国特許第6,136,146号も参照のこと)。この件について注目すべきものは、Ramasubramanianらによる米国特許第5,211,815号であり、これには、窪みの付いた多層形フォーミングファブリックを用いて吸収性シートを製造する、ウェットプレス法が開示されている。この製品は嵩高く、多くの繊維セグメントまたは繊維端が“直立(on end)”し、シートに形成された窪みの中で繊維が互いに実質的に平行に並んでおり、この窪みは網状組織部位によって実質的にシートの平面内で互いに繋がっていると報告されている(Ramasubramanianらによる米国特許第5,098,519号も参照のこと)。

通気乾燥(TAD)し、クレープ化した製品は、次の特許にも開示されている。Morgan, Jr.らによる米国特許第3,994,771号、Mortonによる米国特許第4,102,737号、Wellsらによる米国特許第4,440,597号、Trokhanによる米国特許第4,529,480号。これらの特許に記載の方法は、ごく一般的には、小孔のある支持体上でウェブを形成する工程と、ウェブを熱的に予備乾燥する工程と、所定のニップで、一部ではインプレッションファブリックにより、ウェブをヤンキドライヤに貼り付ける工程と、製品をヤンキドライヤからクレーピングする工程と、を含む。ヤンキへの転送は一般に、約60%から約70%のウェブ濃度で起こる。比較的浸透性の均一なウェブが一般に求められている。

通気乾燥した製品は、ふっくらと柔らかいなどの好ましい製品特性を持つ傾向があるが、熱風による熱的脱水はエネルギ集約的で、比較的浸透性の均一な基板が必要で、バージン繊維またはそれと同等のリサイクル繊維を使用する必要がある。費用効果が高く、環境的に好ましく、入手の容易な、微粉含量の高いリサイクル原料は、例えば、通気乾燥法には極めて向いていない。このため、ウェブを機械的に脱水するウェットプレス操作は、エネルギ的見地から好ましく、バージン繊維で作ったウェブよりも浸透性が一般に低く、均一性の劣るウェブができ易い、リサイクル繊維を含む原料にも容易に応用できる。ウェブを30%程度の濃度でヤンキドライヤに転送すると、乾燥のためにウェブをしっかりと貼り付けられ、ヤンキドライヤがより使い易い。ウェットプレス式の製品を向上させるひとつの提案された方法として、Beutherらによる米国特許出願公開第2005/0268274号は、ウェットレイド(湿式積層:wet-laid)ウェブと組み合わせたエアーレイド(空気積層:air-laid)ウェブを開示している。この積層法で柔軟性が増すと報告されているが、恐らく費用がかかり、効率的な操業は困難と考えられる。

概要

ロール製品としたときの嵩高さ、ロール硬さ、吸収性、および柔軟性の優れたセルロース系シート。ウェブを、平ら穴開きポリマクレーピングベルトを用い、30%から60%の濃度でベルトクレーピングすることにより、セルロース系繊維の吸収性シートを形成する。これにより、シートの一方の側に、局所坪量の低い結合部位繋ぎ合わされた、高繊維質で局所坪量が高く、中空ドーム形部分と状の高繊維質部分とを備えた部位を持つ吸収性シートが形成される。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

(a)シート平均坪量よりも高い局所坪量を有する複数の高繊維質部位と、(b)前記高繊維質部位の前記局所坪量よりも低い局所坪量を有し、前記高繊維質部位を互いに繋ぎ合わせる、結合部位と、を備えた、セルロース系繊維吸収性シートであって、前記高繊維質部位は、(i)中空ドーム形部分と、(ii)前記中空ドーム形部分に隣接した、幅方向(CD)に偏向した繊維配向を持つ状の(pileated)高繊維質部分と、を含む、ことを特徴とする吸収性シート。

請求項2

前記吸収性シートは、さらに(c)前記結合部位から前記高繊維質部位へ移行する、圧密化繊維質部位を持つ移行領域を含むことを特徴とする、請求項1に記載の吸収性シート。

請求項3

前記中空ドーム形部分は、上方へ突出した高密度化側壁を持ち、それぞれの前記高密度化側壁の少なくとも一部は、内側へ曲がった高密度化部位を含むことを特徴とする、請求項1に記載の吸収性シート。

請求項4

前記中空ドーム形部分はキャップを有し、前記中空ドーム形部分の前記上方へ突出した高密度化側壁の繊維の少なくとも一部は、前記中空ドーム形部分の前記キャップ方向に偏向した繊維配向を示すことを特徴とする、請求項3に記載の吸収性シート。

請求項5

前記中空ドーム形部分の前記上方へ突出した高密度化側壁は、少なくとも部分的に前記中空ドーム形部分を囲んでいる、鞍状部位となった圧密化した繊維の集団を含むことを特徴とする、請求項3に記載の吸収性シート。

請求項6

前記中空ドーム形部分は、傾斜した側壁を含むことを特徴とする、請求項1〜5のいずれか一項に記載の吸収性シート。

請求項7

前記高繊維質部位は、前記吸収性シートの平均坪量よりも少なくとも5%高い局所坪量を示すことを特徴とする、請求項1〜6のいずれか一項に記載の吸収性シート。

請求項8

前記高繊維質部位は、前記吸収性シートの平均坪量よりも少なくとも10%高い局所坪量を示すことを特徴とする、請求項1〜6のいずれか一項に記載の吸収性シート。

請求項9

前記高繊維質部位は、前記結合部位の局所坪量よりも少なくとも25%高い局所坪量を示すことを特徴とする、請求項1〜8のいずれか一項に記載の吸収性シート。

請求項10

前記高繊維質部位は、前記結合部位の局所坪量よりも少なくとも35%高い局所坪量を示すことを特徴とする、請求項1〜8のいずれか一項に記載の吸収性シート。

請求項11

前記高繊維質部位は、前記結合部位の局所坪量よりも少なくとも45%高い局所坪量を示すことを特徴とする、請求項1〜8のいずれか一項に記載の吸収性シート。

請求項12

前記吸収性シートの坪量の変化は、一定の平均坪量値付近振動することを特徴とする、請求項1〜11のいずれか一項に記載の吸収性シート。

請求項13

ベルトクレープ化吸収性セルロース系シート製造法であって、前記製造法は、(a)紙料圧縮脱水して、見かけランダム分布の抄紙繊維配向を持つ脱水ウェブを形成する工程と、(b)前記脱水ウェブを、運搬面速度で移動する転送運搬面へ貼り付ける工程と、(c)複数の孔を開けた、平らポリマクレーピングベルトを用いて、前記脱水ウェブを、30%から60%の濃度で、前記運搬面からベルトクレーピングする工程であって、前記運搬面と前記クレーピングベルトとの間にできたベルトクレーピングニップ内において圧力下で行い、前記クレーピングベルトは前記運搬面の速度よりも遅いベルト速度走行させ、前記脱水ウェブを前記運搬面からクレープ化し、前記クレーピングベルト上で再分布させることにより、(i)前記シートの平均局所坪量よりも局所坪量が高く、(A)上方へ突出した高密度化側壁を持ち、それぞれの前記高密度化側壁の少なくとも一部は内側へ曲がった高密度化部位を含む、中空ドーム形部分と、(B)前記中空ドーム形部分に隣接する、幅方向(CD)に偏向した繊維配向をそれぞれ持つ傘状の(pileated)高繊維質部分と、を含む、複数の高繊維質スラブ化部位と、(ii)前記傘状の高繊維質部分を互いに繋ぎ合わせる、前記高繊維質スラブ化部位よりも局所坪量が低い結合部位と、を持つウェットウェブを前記ベルト上で生成するベルトクレーピング工程と、(d)前記ウェットウェブを膨らませて、前記中空ドーム形部分と前記傘状の高繊維質部分とを融合するため、前記ウェットウェブがクレーピングベルト上に保持されている間に、前記クレーピングベルトに減圧をかける工程と、(e)前記ウェブを乾燥して吸収性セルロース系シートを形成する工程と、を含むことを特徴とする、ベルトクレープ化吸収性セルロース系シートの製造法。

請求項14

前記シートが、(ア)前記シートの上側にあり、前記シートの平均坪量よりも高い局所坪量である、複数の高繊維質スラブ化部位と、(イ)前記高繊維質スラブ化部位を互いに繋ぎ合わせる網状組織となっている結合部位であって、前記高繊維質スラブ化部位の局所坪量よりも低い局所坪量を有する結合部位と、(ウ)前記結合部位から前記高繊維質スラブ化部位へ移行する、圧密化繊維質部位を含む移行領域と、を持つように、前記紙料を選択し、且つ、前記ベルトクレーピング工程(c)、前記工程(d)および前記工程(e)を制御することを特徴とする、請求項13に記載の製造法。

請求項15

前記シートが、さらに、前記結合部位から前記高繊維質スラブ化部位へ移行する、圧密化繊維質部位を持つ移行領域を含むことを特徴とする、請求項13に記載の製造法。

請求項16

前記工程(e)において前記ウェブを乾燥する前に、前記クレーピングベルトに減圧をかける工程(d)が行われることを特徴とする、請求項13〜15のいずれか一項に記載の製造法。

請求項17

前記クレーピングベルトは、非ランダムパターンで孔が開いていることを特徴とする、請求項13〜16のいずれか一項に記載の製造法。

請求項18

前記クレーピングベルトは、非ランダムな、交互に並んだパターンで孔が開いていることを特徴とする、請求項17に記載の製造法。

請求項19

前記クレーピングベルトの前記孔は、円錐形の(tapered)孔を含み、前記円錐形の孔は、前記ベルトのクレーピング側に、前記ベルトの機械側の開口部よりも大きい開口部を備えていることを特徴とする、請求項13〜18のいずれか一項に記載の製造法。

請求項20

前記クレーピングベルトの前記孔は、長軸が幅方向に並んだ楕円形の開口部を持つことを特徴とする、請求項13〜19のいずれか一項に記載の製造法。

請求項21

前記クレーピングベルトの厚さは、0.2mmから1.5mmであることを特徴とする、請求項13〜20のいずれか一項に記載の製造法。

請求項22

前記クレーピングベルトは、前記クレーピングベルトのクレーピング側の孔の開口部周囲に、隆起した縁を持つことを特徴とする、請求項13〜21のいずれか一項に記載の製造法。

請求項23

前記隆起した縁は、前記クレーピングベルトの周囲の領域の上へ、前記クレーピングベルトの厚さの10%から30%の高さを持つことを特徴とする、請求項22に記載の製造法。

請求項24

前記クレーピングベルトは、固体ポリマシート材料、強化ポリマシート材料、または充填ポリマシート材料のうちの1つから作られた、一体構造のものであることを特徴とする、請求項13〜23のいずれか一項に記載の製造法。

請求項25

前記クレーピングベルトは、レーザ穿孔したモノリシックポリエステルシートから製造することを特徴とする、請求項13〜24のいずれか一項に記載の製造法。

技術分野

0001

本願は、2009年1月28日出願、米国仮出願整理番号第61/206,146号(代理人整理番号第20598号;GP−08−15)を基にしており、その優先権を主張するものである。本願はまた、以下の米国特許出願および米国特許に関連している。2007年5月16日出願、米国特許出願整理番号第11/804,246号(公開番号第US2008−0029235号)、標題Fabric Creped Absorbent Sheet with Variable Local Basis Weight”(代理人整理番号第20179号;GP−06−11)、現在、米国特許第7,494,563号。これは、2006年5月26日出願、米国仮特許出願整理番号第60/808,863号を基にしたものである。2003年10月6日出願、米国特許出願整理番号第10/679,862号(公開番号第US2004−0238135号)、標題“Fabric Crepe Process for Making Absorbent Sheet”(代理人整理番号第12389号;GP−02−12)、現在、米国特許第7,399,378号;2005年4月18日出願、米国特許出願整理番号第11/108,375号(公開番号第US2005−0217814号)、標題“Fabric Crepe/Draw Process for Producing Absorbent Sheet”(代理人整理番号第12389P1号;GP−02−12−1)。この出願は、2003年10月6日出願、米国特許出願整理番号第10/679,862号(公開番号第US2004−0238135号)、標題“Fabric Crepe Process for Making Absorbent Sheet”(代理人整理番号第12389号;GP−02−12)、現在、米国特許第7,399,378号の一部継続出願である。2005年4月18日出願、米国特許出願整理番号第11/108,458号(公開番号第US2005−0241787号)、標題“Fabric Crepe and In Fabric Drying Process for Producing Absorbent Sheet”(代理人整理番号第12611P1号;GP−03−33−1)、現在、米国特許第7,442,278号。この出願は、2004年4月19日出願、米国仮特許出願第60/563,519号を基にしたものである。2005年6月14日出願、米国特許出願整理番号第11/151,761号(公開番号第US2005−0279471号)、標題“High SolidsFabric Crepe Process for Producing Absorbent Sheet With In-Fabric Drying”(代理人整理番号第12633号;GP−03−35)、現在、米国特許第7,503,998号。これは、2004年6月18日出願、米国仮特許出願整理番号第60/580,847号を基にしたものである。2006年4月12日出願、米国特許出願整理番号第11/402,609号(公開番号第US2006−0237154号)、標題“Multi-Ply Paper Towel With Absorbent Core”(代理人整理番号第12601号;GP−04−11)。この出願は、2005年4月21日出願、米国仮特許出願第60/673,492号を基にしたものである。2005年4月12日出願、米国特許出願整理番号第11/104,014号(公開番号第US2005−0241786号)、標題“Wet-Pressed Tissue and Towel Products With Elevated CD Stretch and Low Tensile Ratios Made With a High Solids Fabric Crepe Process”(代理人整理番号第12636号;GP−04−5)、現在、米国特許第7,588,660号。この出願は、2004年4月14日出願、米国仮特許出願第60/562,025号を基にしたものである。2006年6月12日出願、米国特許出願第11/451,111号(公開番号第US2006−0289134号)、標題“Method of Making Fabric-Creped Sheet for Dispensers”(代理人整理番号第20079号;GP−05−10)、現在、米国特許第7,585,389号。この出願は、2005年6月24日出願、米国仮特許出願第60/693,699号を基にしたものである。2007年2月26日出願、米国特許出願整理番号第11/678,669号(公開番号第US2007−0204966号)、標題“Method of Controlling Adhesive Build-Up on a Yankee Dryer”(代理人整理番号第20140号;GP−06−1);2007年9月18日出願、米国特許出願整理番号第11/901,599号(公開番号第US2008−0047675号)、標題“Process for Producing Absorbent Sheet”(代理人整理番号第12611P1D1号;GP−03−33−D1)。この出願は、米国特許第7,442,278号の一部である。2007年9月18日出願、米国特許出願整理番号第11/901,673号(公開番号第US2008−0008860号)、標題“Absorbent Sheet”(代理人整理番号第12611P1D2号;GP−03−33−D2)。この出願は、米国特許第7,442,278号の一部である。2008年6月5日出願、米国特許出願整理番号第12/156,820号(公開番号第US2008−0236772号)、標題“Fabric Crepe Process for Making Absorbent Sheet”(代理人整理番号第12389D2号;GP−02−12B)、現在、米国特許第7,588,661号。この出願は、米国特許第7,399,378号の一部である。2008年6月5日出願、米国特許出願整理番号第12/156,834号(公開番号第US2008−0245492号)、標題“Fabric Crepe Process for Making Absorbent Sheet”(代理人整理番号第12389D1号;GP−02−12A)。この出願は、米国特許第7,399,378号の一部である。2008年9月30日出願、米国特許出願整理番号第12/286,435号(公開番号第US2009−0038768号)、標題“Process for Producing Absorbent Sheet”(代理人整理番号第12611P1D3号;GP−03−33−D3)。この出願は、米国特許第7,442,278号の一部である。これらの特許および特許出願の開示の内容は全て本件に引用して援用する。

0002

本願は、局所坪量の変化する(variable local basis weight)吸収性シートに関する。ティッシュおよびタオル用の典型的な製品は、複数のアーチ形またはドーム形の部位と、それを互いに繋ぎ合わせている、一般に(generally)平ら高密度化した繊維質網状組織(densified fibrous network)とを含み、この繊維質網状組織は、ドーム形領域を縁取っている、圧密化(consolidated)繊維を含む領域を少なくとも一部含んでいる。ドーム形部位には、相対的に高局所坪量(relatively high local basis weight)の前縁と、その下の部分の移行部分(transition section)とがあり、移行部分は、上方および内側へ曲がった、圧密化繊維を含む側壁領域を含んでいる。

背景技術

0003

ペーパティッシュ、タオルなどの製造法、例えば、ヤンキ乾燥(Yankee drying)、通気乾燥(throughdrying)、ファブリッククレーピング、乾式クレーピング、湿式クレーピングなどの様々な方法は良く知られている。ウェットプレス法は、(1)水分の機械的除去にかかるエネルギコストが、熱風による蒸発乾燥よりも低い、(2)ウェブの形成にウェットプレスを利用する方法で、より簡単に高い生産速度が達成できる、など、通気乾燥(through-air drying:TAD)法よりもいくつかの点において優れている(Klerelidら, Advantage(商標NTT(商標): low energy, high quality, pp. 49-52, Tissue World, October/November, 2008 参照)。一方、通気乾燥法は、特に、柔らかくふっくらとした高品質タオル製品を生産するための新たな設備投資選択肢となっている。

0004

Lindsayらによる米国特許第7,435,312号は、ウェブを急速転送(rush-transferring)した後、偏向部材上でウェブを構造化し、ラテックスバインダを塗布する工程を含む、通気乾燥製品の製造法を提案している。この特許はまた、シート内のドーム領域と網状組織領域坪量を変えることを提案している(28段、55行〜参照)。Smurkoskiらによる米国特許第5,098,522号は、テクスチャ化したウェブ構造体を作るための、穴を空けた偏向部材またはベルトについて述べている。ベルトの裏側または機械側には不規則なテクスチャ化表面があり、これにより製造の際に装置上に蓄積する繊維が減ると報告されている。Trokhanによる米国特許第4,528,239号は、偏向管路のついた偏向布を用いてドーム形構造体を持つ吸収性シートを製造する、通気乾燥法について述べている。偏向部材は、フォトポリマリソグラフィを用いて作製する。米国特許出願公開番号第2006/0088696号は、少なくとも1万の、キャリパとCDモジュラスとの積を持つ、ドーム形領域とCDナックル(knuckles)とを含む繊維質シートを提案している。このシートは、ワイヤ上でシートを形成し、シートを偏向部材に転送し、シートを通気乾燥し、シートをヤンキドライヤ刷り込んで製造する。発生期ウェブは非圧縮的手段で乾燥する(段落156、10頁参照)。Gaoによる米国特許出願公開第2007/0137814号は、ウェブを転送布に急速転送し、このウェブを突起のついた通気乾燥布に移す工程を含む、吸収性シートを製造するための通気乾燥法を述べている。通気乾燥布は、転送布と同じ速度で、または異なる速度で走行している(段落39参照)。また、Manifoldらによる米国特許出願公開第2006/0088696号にも注意のこと。

0005

ファブリッククレーピングについては、製品の性質を操作する手段として、ペーパウェブ機械的脱水または圧縮脱水工程を含む抄紙法でも言及されている(Grinnellらによる米国特許第5,314,584号、Weldonによる米国特許第4,689,119号および米国特許第4,551,199号、Klowakによる米国特許第4,849,054号、Edwardsらによる米国特許第6,287,426号を参照)。多くの場合において、ファブリッククレーピング工程の作業には、高濃度または中間濃度のウェブをドライヤに効果的に転送することが難しいという問題があった。ファブリッククレーピングに関するその他の特許としては、米国特許第4,834,838号、米国特許第4,482,429号、米国特許第4,445,638号が挙げられる。回転する転送面から布へのウェブの湿式転送について開示している、Hermansらによる米国特許第6,350,349号にも注意されたい。更に、強度を増すためにファブリッククレーピング工程で使用可能な添加剤樹脂組成物を開示している、Hermansらによる米国特許出願公開第2008/0135195号も参照のこと(図7参照)。Klerelidらによる米国特許出願公開第2008/0156450号は、ウェットプレスニップを用い、次に、小さな窪みのついたベルトへ転送し、次に、下流の構造化する布への転送を含む抄紙法を開示している。

0006

抄紙法に関連して、テクスチャと嵩高さとを加える手段としてのファブリックモールディングが文献に報告されている。Trokhanによる米国特許第5,073,235号は、ベルトに酸化防止剤を塗布して安定化したフォトポリマベルトを使用する、吸収性シートの製造法を開示している。このウェブは、坪量の変化する網状組織、ドーム形構造を持つと報告されている(段落17、48行〜、図1Eを参照)。Lindsayらによる米国特許第6,610,173号は、ウェットプレス工程の際に、偏向部材の偏向導管に対応して非対称の突起ができる、ペーパウェブの刷り込み法を述べている。米国特許第6,610,173号は、プレス工程の際に異なる速度で転送すると、偏向部材によるウェブの成型と刷り込みが向上すると報告している。製造されたティッシュウェブは、パターンに高密度化された網状組織、および、非対称構造を持つ突起の繰り返しパターンなど、特定の組み合わせの物理的および幾何的性質を持つと報告されている。Lindsayらによる米国特許第6,998,017号は、偏向部材を用いてウェブをヤンキドライヤに押しつけ、および/または、フォーミングファブリックから偏向部材へウェブをウェットプレスする、ペーパウェブの刷り込み法を開示している。偏向部材は、テレフタラート共重合体(PETG)シートをレーザ穿孔し、このシートを通気乾燥布に貼付して作製する(実施例1、段落44を参照)。一部の実施の形態では、シートが非対称ドームを持つと報告されている(図3A、図3Bに注意)。

0007

Lindsayらによる米国特許第6,660,362号は、刷り込みティッシュ用の様々な構造の偏向部材を挙げている。一般的な構造では、パターン化したフォトポリマを用いる(段落19、39行〜段落31、27行参照)。テクスチャ化した布を使用するウェブの湿式成型については以下の米国特許も参照のこと。Wendtらによる米国特許第6,017,417号および米国特許第5,672,248号、Hermansらによる米国特許第5,505,818号、Trokhanによる米国特許第4,637,859号。Freidbauerらによる米国特許第7,320,743号は、ウェブをヤンキドライヤに押しつけている間にウェブにテクスチャを加えるための、隆起した突起を持つパターン化吸収性抄紙フェルトを使用する、ウェットプレス法を開示している。この方法は、引張り強さ(tensiles)を低下させると報告されている(段落7参照)。殆ど乾燥したシートにテクスチャを加えるために用いられる布の使用については、Drewらによる米国特許第6,585,855号、および、米国公開第US2003/0000664号を参照のこと。

0008

Trokhanらによる米国特許第5,503,715号は、坪量がそれぞれ異なる複数の部位を持つセルロース系繊維構造体について述べている。この構造体は、基本的に連続した高坪量網状組織と、中程度の坪量の不連続部位を囲んでいる低坪量の不連続部位とを持つと報告されている。低坪量部位を形成しているセルロース系繊維は、部位の中心に対して放射状に配向している。この紙は、流れ抵抗の異なる帯域を持つ形成ベルトを用いて形成すると述べられている。紙の部位の坪量は、その部位が形成される形成ベルトの帯域の流れ抵抗に逆比例すると一般的に言われている(Hermanらによる米国特許第7,387,706号も参照のこと)。類似の構造体は、Trokhanらによる米国特許第5,935,381号にも報告されており、これには、異なる種類の繊維の使用が述べられている(Phanらによる米国特許第6,136,146号も参照のこと)。この件について注目すべきものは、Ramasubramanianらによる米国特許第5,211,815号であり、これには、窪みの付いた多層形フォーミングファブリックを用いて吸収性シートを製造する、ウェットプレス法が開示されている。この製品は嵩高く、多くの繊維セグメントまたは繊維端が“直立(on end)”し、シートに形成された窪みの中で繊維が互いに実質的に平行に並んでおり、この窪みは網状組織部位によって実質的にシートの平面内で互いに繋がっていると報告されている(Ramasubramanianらによる米国特許第5,098,519号も参照のこと)。

0009

通気乾燥(TAD)し、クレープ化した製品は、次の特許にも開示されている。Morgan, Jr.らによる米国特許第3,994,771号、Mortonによる米国特許第4,102,737号、Wellsらによる米国特許第4,440,597号、Trokhanによる米国特許第4,529,480号。これらの特許に記載の方法は、ごく一般的には、小孔のある支持体上でウェブを形成する工程と、ウェブを熱的に予備乾燥する工程と、所定のニップで、一部ではインプレッションファブリックにより、ウェブをヤンキドライヤに貼り付ける工程と、製品をヤンキドライヤからクレーピングする工程と、を含む。ヤンキへの転送は一般に、約60%から約70%のウェブ濃度で起こる。比較的浸透性の均一なウェブが一般に求められている。

0010

通気乾燥した製品は、ふっくらと柔らかいなどの好ましい製品特性を持つ傾向があるが、熱風による熱的脱水はエネルギ集約的で、比較的浸透性の均一な基板が必要で、バージン繊維またはそれと同等のリサイクル繊維を使用する必要がある。費用効果が高く、環境的に好ましく、入手の容易な、微粉含量の高いリサイクル原料は、例えば、通気乾燥法には極めて向いていない。このため、ウェブを機械的に脱水するウェットプレス操作は、エネルギ的見地から好ましく、バージン繊維で作ったウェブよりも浸透性が一般に低く、均一性の劣るウェブができ易い、リサイクル繊維を含む原料にも容易に応用できる。ウェブを30%程度の濃度でヤンキドライヤに転送すると、乾燥のためにウェブをしっかりと貼り付けられ、ヤンキドライヤがより使い易い。ウェットプレス式の製品を向上させるひとつの提案された方法として、Beutherらによる米国特許出願公開第2005/0268274号は、ウェットレイド(湿式積層:wet-laid)ウェブと組み合わせたエアーレイド(空気積層:air-laid)ウェブを開示している。この積層法で柔軟性が増すと報告されているが、恐らく費用がかかり、効率的な操業は困難と考えられる。

0011

米国特許第7,435,312号
米国特許第5,098,522号
米国特許第4,528,239号
米国特許出願公開第2006/0088696号
米国特許出願公開第2007/0137814号
米国特許出願公開第2006/0088696号
米国特許第5,314,584号
米国特許第4,689,119号
米国特許第4,551,199号
米国特許第4,849,054号
米国特許第6,287,426号
米国特許第4,834,838号
米国特許第4,482,429号
米国特許第4,445,638号
米国特許第6,350,349号
米国特許出願公開第2008/0135195号
米国特許出願公開第2008/0156450号
米国特許第5,073,235号
米国特許第6,610,173号
米国特許第6,998,017号
米国特許第6,660,362号
米国特許第6,017,417号
米国特許第5,672,248号
米国特許第5,505,818号
米国特許第4,637,859号
米国特許第7,320,743号
米国特許第6,585,855号
米国特許出願公開第2003/0000664号
米国特許第5,503,715号
米国特許第7,387,706号
米国特許第5,935,381号
米国特許第6,136,146号
米国特許第5,211,815号
米国特許第5,098,519号
米国特許第3,994,771号
米国特許第4,102,737号
米国特許第4,440,597号
米国特許第4,529,480号
米国特許出願公開第2005/0268274号
特表平05−506893号公報
米国特許出願公開第2004/0238135号明細書
特開昭57−066193号公報

先行技術

0012

Klerelidら, Advantage(登録商標)NTT(登録商標): low energy, high quality, pp. 49-52, Tissue World, October/November, 2008

発明が解決しようとする課題

0013

当該技術における多くの進歩にも拘わらず、嵩高さ、柔軟性、引張り強さなどの吸収性シートの品質を向上するには、一般に、ある性質を向上させるために他の性質を犠牲にすることや、極端に高い費用、および/または、稼働の難しさが伴う。更に、リサイクル繊維の使用は環境に良く、バージンクラフト繊維に比べてずっと安価であるという事実にも拘わらず、既存の高品質の製品は、一般に、限られた量のリサイクル繊維を使用しているか、全く使用していない。

課題を解決するための手段

0014

本発明に従って、望ましい性質の中でも特に、驚くほどのキャリパまたは嵩高さを示す、坪量の変化する改良された製品が提示される。典型的な製品は、反対側が中空となっているアーチ状に盛り上がった部分を含む繰り返し構造を持つ。盛り上がったアーチ状部分またはドームは、相対的に高い局所坪量を持ち、高密度化繊維を含む網状構造で繋ぎ合わされている。結合部位とドームとを繋ぐ移行領域には、上方へ、また、必要に応じて内側へ曲がった圧密化繊維が含まれる。一般的に述べると、乾燥したウェブが、シートの上側表面から突出している複数の高繊維中空ドーム形部位(fiber-enriched hollow domed region)と、シートの高繊維質中空ドーム形部位を互いに繋ぎ合わせる網状組織となっている結合部位とを持ち、前記中空ドーム形部位が、少なくともその前縁に沿って形成された、相対的に高局所坪量の側壁を持ち、圧密化した繊維の集団が、結合部位から前記高繊維質中空ドーム形部位の側壁へ、少なくともその前縁に沿って上方へ延びるよう、原料を選択し、ベルトクレーピング、減圧、および乾燥の工程を制御する。望ましくはこのような圧密化繊維集団は、ドーム形領域の少なくとも前縁と後縁に存在する。多くの場合、圧密化繊維集団は、少なくとも部分的にドーム形領域を取り囲んでいる鞍状部位(saddle shaped region)となっている。これらの部位は、吸収性シートに、高いロール硬さと共に嵩高さを与えるのに特に効果的であると考えられる。

0015

本発明の別の望ましい態様において、網状組織部位は、ウェブをより強くする、高密度化した(densified)(但し、圧密化する(consolidated)ほど強くは高密度化していない)網状物となっている。

0016

本発明は、一部において、ポリエステルなどのポリマ材料から作った穴開きクレーピングベルトで転送面からウェブをベルトクレーピングして製造した吸収性製品に関する。様々な態様において、この製品の特徴は、見かけランダムなウェットプレスした構造体を、ベルトクレーピングによって、高繊維質部位を持つ成型された構造体、および/または、繊維配向と、ウェブ内で中空のドーム様の繰り返しパターンとなっている形状とを持つ構造体に再配置した、繊維マトリックスである。本発明の更に別の態様では、規則的パターン非ランダムに偏向したCD配向が、ウェブ内の繊維に与えられている。

0017

ベルトクレーピングは、ウェブが約30から60%の濃度である間に、クレーピングニップ内加圧しながら行う。理論によって拘束しようとするものではないが、ベルトクレーピングニップでの速度差、用いた圧力、ベルトとニップの形状が、30から60%の濃度の発生期ウェブに作用して、ウェブの構造がまだ変化できるほど柔らかいうちに繊維を再配置し、ウェブが乾燥すると、キャンベル相互作用(Campbell’s interactions)により、ウェブ内の再配置された繊維間で水素結合再形成されると考えられる。約60%以上の濃度では、ウェブの微細構造に所望の構造的完全性を与える間にウェブが乾燥してしまって、繊維間の水素結合を十分に再形成するには水分が不十分であり、一方、約30%以下では、ベルトクレーピング操作によって作られる高固体量(high solids)のファブリッククレープ化構造体の特徴を保つには、ウェブの接着力が小さすぎると考えられる。

0018

本製品は、滑らかさ、吸収性、嵩高さ、外見など、多数の性状において特徴的である。

0019

本方法は、従来の織布を使用するTAD法よりも、特に、エネルギと真空(キャリパや他の性質を向上させるため、製造で使われる)の使用に関して、より効率的に行うことができる。一般に平面ベルトでは、真空による気流がベルト内の孔を通り、またウェブを通って効果的に流れるよう、ベルトの実質部分(solid areas)でバキュームボックスを効果的に密閉することができる。更に、ベルトの実質部分、または、孔の間の“地”は、織布よりもずっと滑らかで、シートの片側により良い“風合い(hand)”または滑らかさを与え、また、シートの反対側に吸引をかけると、キャリパ、嵩高さ、吸収性を高める、ドーム状のテクスチャができる。吸引または減圧をかけないと、“スラブ化(slubbed)”部位には、アーチ形またはドーム形構造のそばに、シートの他の領域に比べて繊維の多い状(pileated)部位が含まれる。

0020

撚糸の製造においては、紡績の際に不揃いな長さの繊維を加えて高繊維質テクスチャまたは“スラブ”を作り、撚糸中に高繊維質領域による好ましく嵩高いテクスチャを加える。本発明により、ベルトの孔に繊維を再分布し、傘状の、中空ドームの繰り返し構造体となった局所的に繊維の多い部位を形成することで、“スラブ”または高繊維質部位をウェブに加える。この繰り返し構造体は、特に、ウェブをクレーピングベルトに保持したまま減圧をかけると、驚くべきキャリパを生じる。シート内のドーム形部位は、傾斜し、部分的に直立方向に向いた繊維を含んでいるように見える。この繊維は、上方へ曲がり、壁領域内で圧密化または非常に強く高密度化している。これが、観測される驚くべきキャリパとロール硬さに大きく寄与していると考えられる。添付の顕微鏡写真走査型電子顕微鏡写真(SEM)、およびβ線透過写真画像に見られるように、アーチ形またはドーム形部位の側壁の繊維配向は、一部の部位ではCDに偏向しているが、一部の部位ではキャップに向かって偏向している。更に、高密度化しているが必ずしも圧密化しておらず、一般に平らで、局所坪量も変化する網状組織があり、これがドーム形またはアーチ形部位を互いに繋ぎ合わせている。

0021

以下の記述および付図から分かるように、所望であれば、ベルトクレーピング操作は、シートを切りばめ細工して、同類のものを含む個々の隣接する領域、および/または、交互にかみ合った繰り返し形状とするのにも有効である。

0022

この特徴的な構造体は、図1A図1E図2A図2B、および図3を参照すると更に良く分かる。

0023

図1Aは、本発明に従って製造した吸収性シート10のベルト側部分の平面顕微鏡写真(×10)を示したものである。シート10のベルト側表面には、複数の高繊維質ドーム形部位12,14,16などが、その製造に用いた穴開きポリマベルトのパターンに対応する規則的な繰り返しパターンで並んでいる。部位12,14,16は互いに離れていて、複数の周辺領域18,20,22で繋ぎ合わされている。周辺領域は、圧密化した網状組織を形成しており、テクスチャは少ないものの、図1B図1E図3から分かるように、微小襞(minute folds)が見られる。微小襞が、シートの“ドーム”側にを、シートのドーム側の反対側に畝間または溝を形成していることが、様々な図から分かるだろう。他の顕微鏡写真や本件に示す透過写真から、ドーム形部位の坪量を2点間で大きく変えられることが明らかであろう。

0024

図1Bに、本発明に従って製造した、別のシート10の平面顕微鏡写真(高倍率、×40)を示す。図1B図1Eの非カレンダ処理シートは、図10B図10Dに示す種類の抄紙機で、図4図7に示すタイプのクレーピングベルトを使用し、ウェブがベルト50(図10B図10D)上にある間に23インチHg(77.9kPa)の減圧をウェブにかけて製造した。図1Bは、12に見られるようなドーム部位と、領域18に見られるような、隣接する平らな網状組織領域とを含む上側表面とを備えた、シート10のベルト側を示している。図1Cは、図1Bのシートをもう少し高い倍率(×50)で斜め45°から見た図である。ドーム領域の前縁および後縁に沿ってと、網状組織領域内の畝19などの畝の前縁および後縁領域に沿って、CDに偏向した繊維配向が見られる。例えば、11,13,15,17(図1B図1C)でのCDに偏向した配向に注意されたい。

0025

図1Dは、図1B図1Cのシートのヤンキ側の平面顕微鏡写真(×40)であり、図1Eは、ヤンキ側を斜め45°から見た図である。これらの顕微鏡写真から、空洞部位12にはその前縁と後縁にCDに偏向した繊維配向があり、この領域の坪量が高いことが分かる。部位12、特に、21で示されている場所は、圧密化するほど強く高密度化しており、ドームに向かって上方へ曲がり、非常に嵩高さを増していることにも注意されたい。また、23の幅方向に配向している繊維にも注意されたい。

0026

ドーム形領域の前縁で局所坪量が高いことは、図1Eの25で、最も良くわかるだろう。シートのヤンキ側の網状組織領域内の溝は、27に見られるように比較的浅い。

0027

このシートの更に別の顕著な特徴は、ドーム形領域の前縁および後縁、特に、例えば、29に見られるような前縁部分の、上に向いた、または“直立した”繊維配向である。この配向はドームの“CD”縁には見られず、そこでの配向の様子はよりランダムである。

0028

図2Aは、本発明のベースシートのβ線透過写真画像で、坪量の目盛りが右側に示されている。図2Aのシートは、図10Bおよび図10Dに示す種類の抄紙機で、図4図7に示す形状のクレーピングベルトを使用して製造した。このシートは、クレーピングベルトに減圧をかけず、またカレンダ処理を行わずに製造した。図2Bからも、シート内に規則的に反復するかなり大きな坪量の変化があることが分かる。

0029

図2Bは、MD方向の、図2Aの長さ40mmの線分5−5に沿った、図2Aのシートの微小坪量プロフィールである。図2Bより、局所坪量は規則的な頻度で変化し、後に述べる図17Aおよび図17Bシートのおよそ2倍の頻度である、2〜3mm毎の明白なピークで、約18.5ポンド/3000平方フィート(30.2g/m2)の平均値の周辺で最小値最大値を示すことがわかる。これは、本願で後に述べる、減圧をかけないシートに、ドーム形領域の近くに明瞭な坪量の高い傘状部位があること示している、図11A以降の顕微鏡写真とも一致している。図2Bにおいて、坪量プロフィールの変化は、平均坪量が相対的に一定のままで、坪量の変化が平均値の周辺で規則的に反復しているという意味では、実質的に単一のモードで現れる。

0030

図2A図2Bより、本シートは一般的に、高坪量部位が、シートの、隣接する低坪量部位よりも、少なくとも25%高い、35%高い、45%高い、あるいはそれ以上の局所坪量を示す、極めて規則的なパターンで大きく変化する、微小坪量プロフィールを示すことが分かる。

0031

図3は、図1Aのシート10などのシートの、流れ方向(machine direction)に沿った走査型電子顕微鏡写真(SEM)であって、部位12などのドーム形部位と、その周囲の領域18の断面を示している。領域18には微小襞24,26があり、この部分は、高密度化部位28,30に比べて相対的に高局所坪量であると考えられる。高坪量部位は、図3や、後に述べるSEMおよび顕微鏡写真に見られる、多くの繊維“エンドカット(end cuts)”によって明らかなように、幅方向(CD)に偏向した繊維配向を持つと考えられる。

0032

ドーム形部位12は、特に、図3の右側35に向かう“前”縁では、高繊維質で相対的に高局所坪量のキャップ32を持つ、やや非対称の中空ドームの形状をしており、ドームと側壁34,36は、後に述べるように、ベルト孔の上に形成される。注目すべきは側壁が34で非常に強く高密度化していて、周囲の一般に平らな網状組織部位から内側および上方へ延びている、上方および内側へ曲がった圧密化構造体を備えており、上方および内側へ曲がった圧密化繊維で、接続部位からドーム形部位へ移行する移行領域を形成していることである。移行領域は、ドームの基部の周囲を完全に囲んで広がっており、あるいは、ドームの基部の周囲に蹄鉄形または弓形に、あるいはドームの主に片側など周囲の一部だけに高密度化していても良い。側壁はまた、畝線40で内側へ、例えば、ドームの先端部位または突起に向かって曲がっている。

0033

いかなる理論によっても拘束しようとするものではないが、この特徴的な中空ドーム構造体が、本シートに見られる驚くべきキャリパ値に、また、本発明の製品に見られるロール圧縮値に大きく貢献していると考えられる。

0034

他のケースでは、高繊維質中空ドーム形部位がシートの上側から突出し、相対的に高い局所坪量と圧密化キャップの両方を備えている。圧密化キャップは、回転楕円体シェルの一部である一般的形状、より望ましくは、回転楕円体シェルの先端部の一般的形状を備えている。

0035

本発明の製品およびその製造法に関する更に詳細な内容とその特性については、以下で論じる。

図面の簡単な説明

0036

様々な図を参照しながら、以下で本発明を詳細に述べる。図中の同じ番号は同じ部分を指している。本特許の書類には、カラーで作成した少なくとも1枚の図面が含まれている。カラー図面を含む本特許または特許出願公開のコピーは、請求および手数料支払いに応じて、特許・商標事務所(Patent and Trademark office)より提供される。
図4図7のベルトを使用し、ベルトへ転送した後に18インチHg(60.9kPa)の減圧をかけて製造した、カレンダ処理吸収性ベースシートのベルト側を示す平面顕微鏡写真(×10)である。
図4図7に示す構造を備えた穴開きベルトを使用し、ベルトへ転送した後に23インチHg(77.9kPa)の減圧をかけて製造した、ベルトクレープ化非カレンダ処理ベースシートのベルト側を示す平面顕微鏡写真(×40)である。
斜め45°から見た、図1Bのシートのベルト側を示す顕微鏡写真(×50)である。
図1B図1Cのシートのヤンキ側を示す平面顕微鏡写真(×40)である。
斜め45°から見た、図1B図1C、および図1Dのシートのヤンキ側を示す顕微鏡写真(×50)である。
図10B図10Dに示す種類の抄紙機で、図4図7のベルトを使用し、ウェブがクレーピングベルト上にある間に減圧をかけずに製造した、本発明の非カレンダ処理シートを示すβ線透過写真画像である。
図2Aのシートの、線分5−5(長さ10−4m)に沿った微小坪量プロフィールを示すグラフである。
図1のシートなどのシートのドーム部位の、流れ方向(MD)に沿った断面を示す走査型電子顕微鏡写真(SEM)である。
図1および図2の吸収性シートの製造に使用したクレーピングベルトの頂部および底部を示す平面顕微鏡写真(×20)である。
図1および図2の吸収性シートの製造に使用したクレーピングベルトの頂部および底部を示す平面顕微鏡写真(×20)である。
図4および図5の穴開きベルトの断面を示すレーザプロフィメト分析結果である。
図4および図5の穴開きベルトの断面を示すレーザプロフィロメトリ分析結果である。
本発明の実施に有用な、別のクレーピングベルトの頂部および底部を示す顕微鏡写真(×10)である。
本発明の実施に有用な、別のクレーピングベルトの頂部および底部を示す顕微鏡写真(×10)である。
本発明に関連して行われる、ウェットプレス転送とベルトクレーピングを示す概略図である。
本発明の製品の製造に用いられる抄紙機を示す概略図である。
本発明の製品の製造に用いられる、別の抄紙機を示す概略図である。
本発明の実施に有用な、更に別の抄紙機を示す概略図である。
図4図7のベルトを用い、ベルトに減圧をかけずに製造した、非カレンダ処理吸収性ベースシートのベルト側を示す平面顕微鏡写真(×10)である。
図11Aのシートのヤンキ側を示す平面顕微鏡写真(×10)である。
図11Aおよび図11BのシートのMDに沿った断面を示すSEM(×75)である。
図11A図11B、および図11CのシートMDに沿った断面を示す別のSEM(×120)である。
図11A図11B図11C、および図11Dのシートの、幅方向(CD)に沿った断面を示すSEM(×75)である。
図11A図11B図11C図11D、および図11Eのシートの、ベルト側の表面構造を示すレーザプロフィロメトリ分析結果である。
図11A図11B図11C図11D図11E、および図11Fのシートの、ヤンキ側の表面構造を示すレーザプロフィロメトリ分析結果である。
図4図7のベルトを用い、18インチHg(60.9kPa)の減圧をかけて製造した、非カレンダ処理吸収性ベースシートのベルト側を示す平面顕微鏡写真(×10)である。
図12Aのシートのヤンキ側を示す平面顕微鏡写真(×10)である。
図12Aおよび図12BのシートのMDに沿った断面を示すSEM(×75)である。
図12A図12B、および図12CのシートのMDに沿った断面を示す、別のSEM(×120)である。
図12A図12B図12C、および図12DのシートのCDに沿った断面を示すSEM(×75)である。
図12A図12B図12C図12D、および図12Eのシートの、ベルト側の表面構造を示すレーザプロフィロメトリ分析結果である。
図12A図12B図12C図12D図12E、および図12Fのシートの、ヤンキ側の表面構造を示すレーザプロフィロメトリ分析結果である。
図4図7のベルトを用い、18インチHg(60.9kPa)の減圧をかけて製造した、カレンダ処理吸収性ベースシートのベルト側を示す平面顕微鏡写真(×10)である。
図13Aのシートのヤンキ側を示す平面顕微鏡写真(×10)である。
図13Aおよび図13Bのシートの、MDに沿った断面を示すSEM(×120)である。
図13A図13B、および図13Cのシートの、MDに沿った断面を示す、別のSEM(×120)である。
図13A図13B図13C、および図13Dのシートの、CDに沿った断面を示すSEM(×75)である。
図13A図13B図13C図13D、および図13Eのシートの、ベルト側の表面構造を示すレーザプロフィロメトリ分析結果である。
図13A図13B図13C図13D図13E、および図13Fのシートの、ヤンキ側の表面構造を示すレーザプロフィロメトリ分析結果である。
米国特許出願整理番号第11/804,246号(米国特許出願公開第US2008−0029235号)(代理人整理番号第20179号、GP−06−11)、現在、米国特許第7,494,563号に記載のWO13クレーピング織布で製造したシートの、ファブリック側の表面構造を示すレーザプロフィロメトリ分析結果である。
図14Aのシートのヤンキ側の表面構造を示すレーザプロフィロメトリ分析結果である。
本発明のシートと、織布を用いる、類似のファブリッククレープ法で製造したシートとの、表面テクスチャ平均力値(surface texture mean force values)の比較を示す柱状グラフである。
本発明のシートと、織布を用いる、類似のファブリッククレープ工程で製造したシートとの、表面テクスチャ平均力値の比較を示す、別の柱状グラフである。
図10B図10Dに示す種類の抄紙機で、図4図7のベルトを用い、ウェブがクレーピングベルト上にある間に18インチHg(60.9kPa)の減圧をかけて製造した、本発明のカレンダ処理シートを示すβ線透過写真画像である。
図7Aのシートの、線分5−5(長さ10−4m)に沿った微小坪量プロフィールを示すグラフである。
図10B図10Dに示す種類の抄紙機で、図4図7のベルトを用い、ウェブがクレーピングベルト上にある間に23インチHg(77.9kPa)の減圧をかけて製造した、本発明の非カレンダ処理シートを示すβ線透過写真画像である。
図18Aのシートの、線分5−5(長さ10−4m)に沿った微小坪量プロフィールを示すグラフである。
図2Aのシートを示す、別のβ線透過写真画像である。
図2Aおよび図19Aのシートの、線分5−5(長さ10−4m)に沿った微小坪量プロフィールを示すグラフである。
図10B図10Dに示す種類の抄紙機で、図4図7のベルトを用い、ウェブがクレーピングベルト上にある間に18インチHg(60.9kPa)の減圧をかけて製造した、本発明の非カレンダ処理シートを示すβ線透過写真画像である。
図20Aのシートの、線分5−5(長さ10−4m)に沿った微小坪量プロフィールを示すグラフである。
織布を用いて製造したシートを示すβ線透過写真画像である。
図21Aのシートの、線分5−5(長さ10−4m)に沿った微小坪量プロフィールを示すグラフである。
市販のティッシュを示すβ線透過写真画像である。
図22Aのシートの、線分5−5(長さ10−4m)に沿った微小坪量プロフィールを示すグラフである。
市販のタオルを示すβ線透過写真画像である。
図23Aのシートの、線分5−5(長さ10−4m)に沿った微小坪量プロフィールを示すグラフである。
本発明の吸収性シートのβ線透過写真画像の高速フーリエ変換分析の結果を示す画像である。
本発明の吸収性シートのβ線透過写真画像の高速フーリエ変換分析の結果を示す画像である。
本発明の吸収性シートのβ線透過写真画像の高速フーリエ変換分析の結果を示す画像である。
本発明の吸収性シートのβ線透過写真画像の高速フーリエ変換分析の結果を示す画像である。
米国特許出願整理番号第11/804,246号(米国特許出願公開第US2008−0029235号)、現在、米国特許第7,494,563号に記載のWO13クレーピング織布を用いて製造したシートの、平均化した構造(坪量の変化)、厚さ(キャリパ)、密度プロフィール、および顕微鏡写真画像をそれぞれ示す図である。
米国特許出願整理番号第11/804,246号(米国特許出願公開第US2008−0029235号)、現在、米国特許第7,494,563号に記載のWO13クレーピング織布を用いて製造したシートの、平均化した構造(坪量の変化)、厚さ(キャリパ)、密度プロフィール、および顕微鏡写真画像をそれぞれ示す図である。
米国特許出願整理番号第11/804,246号(米国特許出願公開第US2008−0029235号)、現在、米国特許第7,494,563号に記載のWO13クレーピング織布を用いて製造したシートの、平均化した構造(坪量の変化)、厚さ(キャリパ)、密度プロフィール、および顕微鏡写真画像をそれぞれ示す図である。
米国特許出願整理番号第11/804,246号(米国特許出願公開第US2008−0029235号)、現在、米国特許第7,494,563号に記載のWO13クレーピング織布を用いて製造したシートの、平均化した構造(坪量の変化)、厚さ(キャリパ)、密度プロフィール、および顕微鏡写真画像をそれぞれ示す図である。
本発明に従って製造したシートの、フィルムと接しているシートの底部、次に頂部を撮影した放射線透過写真と、これらの画像のそれぞれから得られた密度プロフィールとをそれぞれ示す図である[19680]。
本発明に従って製造したシートの、フィルムと接しているシートの底部、次に頂部を撮影した放射線透過写真と、これらの画像のそれぞれから得られた密度プロフィールとをそれぞれ示す図である[19680]。
本発明に従って製造したシートの、フィルムと接しているシートの底部、次に頂部を撮影した放射線透過写真と、これらの画像のそれぞれから得られた密度プロフィールとをそれぞれ示す図である[19680]。
本発明に従って製造したシートの、フィルムと接しているシートの底部、次に頂部を撮影した放射線透過写真と、これらの画像のそれぞれから得られた密度プロフィールとをそれぞれ示す図である[19680]。
本発明に従って製造したシートの、フィルムと接しているシートの底部、次に頂部を撮影した放射線透過写真と、これらの画像のそれぞれから得られた密度プロフィールとをそれぞれ示す図である[19680]。
本発明に従って製造したシートの、フィルムと接しているシートの底部、次に頂部を撮影した放射線透過写真と、これらの画像のそれぞれから得られた密度プロフィールとをそれぞれ示す図である[19680]。
ベルトクレーピング工程後に、減圧をかけずに製造した、本発明のシートを示す顕微鏡写真画像である[19676]。
本発明に従って製造した図27Aのシートの、フィルムと接しているシートの底部、次に頂部を撮影した放射線透過写真と、これらの画像のそれぞれから得られた密度プロフィールとをそれぞれ示す図である[19676]。
本発明に従って製造した図27Aのシートの、フィルムと接しているシートの底部、次に頂部を撮影した放射線透過写真と、これらの画像のそれぞれから得られた密度プロフィールとをそれぞれ示す図である[19676]。
本発明に従って製造した図27Aのシートの、フィルムと接しているシートの底部、次に頂部を撮影した放射線透過写真と、これらの画像のそれぞれから得られた密度プロフィールとをそれぞれ示す図である[19676]。
本発明に従って製造した図27Aのシートの、フィルムと接しているシートの底部、次に頂部を撮影した放射線透過写真と、これらの画像のそれぞれから得られた密度プロフィールとをそれぞれ示す図である[19676]。
本発明に従って製造した図27Aのシートの、フィルムと接しているシートの底部、次に頂部を撮影した放射線透過写真と、これらの画像のそれぞれから得られた密度プロフィールとをそれぞれ示す図である[19676]。
本発明に従って製造した図27Aのシートの、フィルムと接しているシートの底部、次に頂部を撮影した放射線透過写真と、これらの画像のそれぞれから得られた密度プロフィールとをそれぞれ示す図である[19676]。
通気乾燥で製造したと思われる、1枚重ね競合品のタオルを示す顕微鏡写真画像である[Bounty]。
本発明のシートの図26A図26Eと同様に、図28Aのシートの特徴をそれぞれ示す図である。
本発明のシートの図26A図26Eと同様に、図28Aのシートの特徴をそれぞれ示す図である。
本発明のシートの図26A図26Eと同様に、図28Aのシートの特徴をそれぞれ示す図である。
本発明のシートの図26A図26Eと同様に、図28Aのシートの特徴をそれぞれ示す図である。
本発明のシートの図26A図26Eと同様に、図28Aのシートの特徴をそれぞれ示す図である。
本発明のシートの図26A図26Eと同様に、図28Aのシートの特徴をそれぞれ示す図である。
センタープル(center-pull)での使用に非常に望ましい、本発明のタオルの表面形態を示すSEM画像である。
センタープル(center-pull)での使用に非常に望ましい、本発明のタオルの表面形態を示すSEM画像である。
センタープル(center-pull)での使用に非常に望ましい、本発明のタオルの表面形態を示すSEM画像である。
センタープル(center-pull)での使用に非常に望ましい、本発明のタオルの表面形態を示すSEM画像である。
センタープル(center-pull)での使用に非常に望ましい、本発明のタオルの表面形態を示すSEM画像である。
センタープル(center-pull)での使用に非常に望ましい、本発明のタオルの表面形態を示すSEM画像である。
図29A図29Fに示した紙タオルのベルトクレープに使用したベルトを示す光学顕微鏡写真である。但し、図29Hは、その様々な特徴の大きさを示すため、図29Gに寸法を書き加えたものである。
図29A図29Fに示した紙タオルのベルトクレープに使用したベルトを示す光学顕微鏡写真である。但し、図29Hは、その様々な特徴の大きさを示すため、図29Gに寸法を書き加えたものである。
図29A図29Fのタオルの構造形態を示す断面SEM画像である。
図29A図29Fのタオルの構造形態を示す断面SEM画像である。
図29A図29Fのタオルの構造形態を示す断面SEM画像である。
図29A図29Fのタオルの構造形態を示す断面SEM画像である。
センタープルでの使用に非常に望ましい、本発明のタオルの表面形態を示す光学顕微鏡写真画像である。
センタープルでの使用に非常に望ましい、本発明のタオルの表面形態を示す光学顕微鏡写真画像である。
センタープルでの使用に非常に望ましい、本発明のタオルの表面形態を示す光学顕微鏡写真画像である。
センタープルでの使用に非常に望ましい、本発明のタオルの表面形態を示す光学顕微鏡写真画像である。
センタープルでの使用に非常に望ましい、本発明のタオルの表面形態を示す光学顕微鏡写真画像である。
センタープルでの使用に非常に望ましい、本発明のタオルの表面形態を示す光学顕微鏡写真画像である。
本発明のタオルに見られる鞍状の圧密化部位を示す結線図である。
図25〜図28、実施例13〜実施例19のタオルに見られる、厚さおよび密度の分布を示すグラフである。
図25〜図28、実施例13〜実施例19のタオルに見られる、厚さおよび密度の分布を示すグラフである。
図25〜図28、実施例13〜実施例19のタオルに見られる、厚さおよび密度の分布を示すグラフである。
図25〜図28、実施例13〜実施例19のタオルに見られる、厚さおよび密度の分布を示すグラフである。
本発明のティッシュベースシートの表面形態を示すSEMである。
本発明のティッシュベースシートの表面形態を示すSEMである。
本発明のティッシュベースシートの表面形態を示すSEMである。
本発明に従って製造した低坪量シートを示す顕微鏡写真画像である。
本発明に従って製造したシートの、平均化した構造(坪量の変化)、厚さ(キャリパ)、密度プロフィール、および顕微鏡写真画像をそれぞれ示す図である。
本発明に従って製造したシートの、平均化した構造(坪量の変化)、厚さ(キャリパ)、密度プロフィール、および顕微鏡写真画像をそれぞれ示す図である。
本発明に従って製造したシートの、平均化した構造(坪量の変化)、厚さ(キャリパ)、密度プロフィール、および顕微鏡写真画像をそれぞれ示す図である。
本発明に従って製造したシートの、平均化した構造(坪量の変化)、厚さ(キャリパ)、密度プロフィール、および顕微鏡写真画像をそれぞれ示す図である。
本発明のタオルの表面形態を示すSEMである。
本発明のタオルの表面形態を示すSEMである。
本発明のタオルの表面形態を示すSEMである。
本発明に従って製造した高密度シートの、平均化した構造(坪量の変化)、厚さ(キャリパ)、密度プロフィール、および顕微鏡写真画像をそれぞれ示す図である。
本発明に従って製造した高密度シートの、平均化した構造(坪量の変化)、厚さ(キャリパ)、密度プロフィール、および顕微鏡写真画像をそれぞれ示す図である。
本発明に従って製造した高密度シートの、平均化した構造(坪量の変化)、厚さ(キャリパ)、密度プロフィール、および顕微鏡写真画像をそれぞれ示す図である。
本発明に従って製造した高密度シートの、平均化した構造(坪量の変化)、厚さ(キャリパ)、密度プロフィール、および顕微鏡写真画像をそれぞれ示す図である。
センタープルで使用するための先行技術のファブリッククレープ化タオルおよびTADと比較した、本発明に従って製造した同じ用途のためのタオルの、驚くべき柔軟性と強さとの組み合わせを示すグラフである。
本発明のシート内のドームのX−Y面(平面図)を示すX線断層画像である。
図39に示す線に沿って撮影した、図39のドームのX線断層画像である。
図39に示す線に沿って撮影した、図39のドームのX線断層画像である。
図39に示す線に沿って撮影した、図39のドームのX線断層画像である。
シートを圧縮するための、状の後壁を備えた一般に三角形の孔が互い違いに入り込むように並んでいる、本発明に従って使用するためのベルトを示す平行透視図である。

0037

顕微鏡写真に関して、絶対目盛りが示されている走査型電子顕微鏡写真の一部として表されている場合を除き、ここに提示の倍率はおおよその値である。多くの場合、シートを切断するとその切り口に沿って人為的構造が存在するが、切り口から離れた所で見られる、あるいは、切断処理によって変えられていない構造だけを参照し、また記述した。

0038

多くの実施の形態を参照しながら本発明を以下に述べる。これらの検討は説明のみを目的としている。添付の請求項に述べられている本発明の精神および範囲内での、特定の実施例に対する変形は、当業者には容易に理解されよう。

0039

本件で使用する用語には、すぐ下に示されている例示的な定義(例えば、mgはミリグラム、m2は平方メートルを指すなど)と一致する、その一般的な意味が与えられている。

0040

クレーピング接着剤“追加(add-on)”速度は、接着剤の塗布速度(mg/分)を、スプレアプリケータブームの下を通過する乾燥用シリンダ表面積(m2/分)で除して算出する。最も望ましい樹脂性接着剤組成物は、基本的にポリビニルアルコール樹脂ポリアミドエピクロロヒドリン樹脂とから成り、ポリビニルアルコール樹脂のポリアミド−エピクロロヒドリン樹脂に対する重量比は約2〜約4である。剥離する製品用には、クレーピング接着剤に更に、クレーピングベルトとヤンキシリンダとの間の良好な転送を保つのに十分な量の調節剤、一般に、5質量%以下、より望ましくは約2質量%以下の調節剤を加えても良い。ブレードでクレープ化する製品では、約5%〜25%、またはそれ以上の調節剤を用いても良い。

0041

本明細書および請求項において、見かけ上ランダムな分布の繊維配向を持つ発生期ウェブについて言及する(または、その類似語を用いる)場合、フォーミングファブリック上に紙料堆積させるために用いた公知の形成技術を用いて得られる繊維配向の分散を指している。顕微鏡で見ると繊維はランダムに配向しているように見えるが、噴射速度ワイヤ速度との比に応じて、配向が流れ方向に大きく偏向し、ウェブの流れ方向の引張り強さが幅方向の引張り強さよりも大きくなることがある。

0042

別に指定のない限り、“坪量”、BWT、bwt、BWなどは、3000平方フィート(278.7m2)リーム(連:ream)の製品の重さを指す(坪量は、g/m2またはgsmでも表される)。同様に、“リーム”は、別に指定のない限り、3000平方フィート(278.7m2)リームを意味する。局所坪量およびその間の差は、低坪量部位内の2つ以上の代表的な低坪量領域で局所坪量を測定し、この平均坪量を、相対的に高局所坪量の部位内の2つ以上の代表的な領域での平均坪量と比較して算出する。例えば、低坪量部位内の代表的な領域が15ポンド/3000平方フィート(24.5g/m2)リームの平均坪量で、相対的に高局所坪量の部位内の代表的領域の測定平均局所坪量が20ポンド/3000平方フィートリーム(32.6g/m2)であるならば、高局所坪量部位内の代表的領域は、低坪量部位内の代表的領域よりも、((20−15)/15)×100%、または、33%高い、特徴的な坪量を持つ。望ましくは、局所坪量は、本件に参照されているβ粒子減衰法を用いて測定する。

0043

“ベルトクレープ比”は、クレーピングベルトと、フォーミングワイヤとの間の速度差を表しており、一般に、ベルトクレーピング直前ウェブ速度と、ベルトクレーピング直後のウェブ速度との比として計算する。フォーミングワイヤと転送面は一般に(但し、必ずしもではない)、同じ速度で運転される。
ベルトクレープ比 =転送シリンダ速度÷クレーピングベルト速度
ベルトクレープは、次のように算出した割合としても表される。
ベルトクレープ = [ベルトクレープ比−1]×100

0044

表面速度750fpm(3.81m/秒)の転送シリンダから、速度500fpm(2.54m/秒)のベルトへクレープされたウェブは、1.5のベルトクレープ比および50%のベルトクレープを持つ。

0045

リールクレープにおいて、リールクレープ比は一般に、ヤンキ速度をリール速度で除して算出する。リールクレープを割合で表すには、リールクレープ比から1を引き、その結果に100%を乗じる。

0046

ベルトクレープ/リールクレープ比は、ベルトクレープをリールクレープで除して算出する。

0047

ラインまたは合計クレープ比は、リール速度に対するフォーミングワイヤ速度の比として算出され、%合計クレープは次の式で求める。
ラインクレープ = [ラインクレープ比−1]×100

0048

フォーミングワイヤ速度が2000fpm(10.2m/秒)、リール速度が1000fpm(5.08m/秒)の工程では、ラインまたは合計クレープ比は2、合計クレープは100%となる。

0049

“ベルト側”およびその類語は、クレーピングベルトと接しているウェブの側を指す。“ドライヤ側”または“ヤンキ側”は、一般に、ウェブのベルト側とは反対の、乾燥用シリンダと接しているウェブの側である。

0050

本件でいう、キャリパおよび/または嵩高さは、規定されているように、8または16シートのキャリパで測定する。シートを重ね、重ねたものの中央部付近でキャリパを測定する。望ましくは、供試試料を、23±1.0℃(73.4±1.8度F)、相対湿度50%の雰囲気中で少なくとも約2時間状態調節後、89-II-JR型Thwing-Albert、または、Progage Electronic厚さ測定器を用い、アンビル直径2インチ(50.8mm)、自重負荷(dead weight load)539±10g、降下速度0.231インチ/秒(5.87mm/秒)で測定する。完成品試験では、供試する製品のそれぞれのシートを、市販されている製品と同じ枚数で重ねなければならない。一般的な試験では、8枚のシートを選んで重ねる。ナプキンの試験では、ナプキンを折らずに重ねる。巻き取り器から外した(off of winders)ベースシートの試験では、供試するそれぞれのシートを、巻き取り器から外した製品と同じ枚数で重ねなければならない。抄紙機のリールから外したベースシートの試験では、1枚のものを用いなければならない。シートはMD方向に揃えて重ねる。嵩高さは、キャリパを坪量で除して、体積/重さの単位で表しても良い。

0051

用語“セルロース系”、“セルロース系シート”などは、主成分としてセルロースを含む製紙用繊維を加えた、ウェットレイド製品を含むことを意味する。“製紙用繊維”としては、バージンパルプまたはリサイクル(2次)セルロース系繊維、あるいはセルロース系繊維を含む繊維混合物が挙げられる。本発明のウェブの製造に適した繊維としては、非木材繊維および木材繊維が挙げられる。非木材繊維は、例えば、綿繊維または綿派生物マニラ麻ケナフサバグラス(sabai grass)、亜麻アフリカハネガヤ麦わら黄麻バガストウワタ綿毛繊維、パイナップル葉繊維などであり、木材繊維は、落葉樹および針葉樹から得られるものなど、例えば、針葉樹繊維方または方産の針葉樹クラフト繊維など)、広葉樹繊維(ユーカリカエデカバノキアスペンなど)である。製紙用繊維は、硫酸塩、亜硫酸塩多硫化物ソーダパルプ化など、当業者に良く知られる数多くの化学パルプ化法のいずれかによって、原材料から遊離できる。所望ならば、塩素二酸化塩素酸素アルカリ性過酸化物(alkaline peroxide)などを用いた化学的手段でパルプ漂白しても良い。本発明の製品は、一般的な繊維(バージンパルプからのものでも、リサイクル資源から得られたものでも良い)と、非常に粗製のリグニンの多い管状繊維との混合物機械パルプ(漂白したケミカルサーモメカニカルパルプ(BCTMP)など)を含むものでも良い。“紙料”およびその類語は、製紙用繊維、必要に応じて湿潤強度樹脂剥離剤(debonders)などを含む、紙製品製造用水性組成物を指す。リサイクル繊維は、一般に50質量%以上が広葉樹繊維であり、75%〜80%、またはそれ以上が広葉樹繊維と考えられる。

0052

本件でいう、“ウェブまたは紙料を圧縮脱水する”とは、脱水フェルトの上などで全体をウェットプレスして、例えば、一部の実施の形態では、ウェブが抄紙フェルトと接触している、プレスロールプレスシューとの間のニップ内で、ウェブ表面全体に連続的に機械的圧力をかけ、機械的に脱水することを指す。用語“圧縮脱水”は、例えば、Trokhanによる米国特許第4,529,480号、および、Farringtonらによる米国特許第5,607,551号の場合のように、主に熱的手段によってウェブの初期の脱水を行う工程と区別するために用いる。このように、ウェブの圧縮脱水とは、例えば、30%以下程度の濃度の発生期ウェブに圧力をかけてそれから水を除く、および/または、ウェブに圧力をかけてその濃度を約15%以上高くする、つまり、濃度を、例えば、30%から45%に上げることをいう。

0053

濃度とは、例えば、完全乾燥ベースに対して計算した、発生期ウェブの固体の割合をいう。“空気乾燥”は、残留水分、慣例により、パルプでは約10%まで、紙では約6%までの水分を含んでいることを意味する。50%の水と50%の完全乾燥パルプを含む発生期ウェブの濃度は50%である。

0054

圧密化繊維質構造体は、その中の繊維がリボン状の構造体となるまで圧縮されて、空隙容量(void volume)が、通信用などの枚葉紙(flat papers)の空隙容量程度まで、あるいは、場合によってはそれ以上に小さくなるほど強く高密度化した構造体である。望ましい構造体では、繊維が非常に密に詰まって緊密にマット化(matted)していて、隣り合う繊維の距離は、一般に繊維幅より狭く、しばしば繊維幅の半分以下、更には4分の1以下までになる。最も望ましい構造体において、繊維は、おおよそ同一線上にあり、MD方向に強く偏向している。圧密化繊維または圧密化繊維質構造体の存在は、公知の手法に従って、樹脂に埋め込んだ後にミクロトームにかけて薄片試料としたものを分析することで確認できる。あるいは、ある部位の両面のSEMが枚葉紙のように強くマット化しているならば、この部位は圧密化していると言える。本発明のティッシュ製品中の部位が圧密化するほど強く高密度化されているかどうか判断するため、高密度化を観察するには、JEOL製などの収束イオンビーム断面研磨装置(focused ion beam cross-section polishers)で作製した断面が特に適している。

0055

クレーピングベルトおよびその類語は、本発明の方法の実行に適した穴開きパターンを持つベルトを指す。孔の他に、ベルトには、所望ならば、孔の間に、隆起部分および/または窪みなどの構造を含んでいても良い。望ましくは、孔は先細になっていて、これによりウェブが転送され易く、特に、例えば、クレーピングベルトからドライヤへ転送され易くなると考えられる。一部の実施の形態において、クレーピングベルトは、様々な大きさと形の孔を再配置、欠失、および/または、組み合わせて作られた、幾何学模様、花模様などの装飾構造を含んでいる。

0056

説明および請求項中で用いられている、“ドーム形”、“ドーム様”などは、一般に様々な図中に見られる種類のシート内の、中空でアーチ形の突起を指すが、これは特定の種類のドーム構造には限定されない。この用語は一般に、ドーム形部分を二等分する面で対称または非対称の丸天井の形を指す。つまり、“ドーム形”とは、一般に球形ドーム回転楕円体形ドーム、楕円形ドーム、卵形ドーム、多角形基盤のドーム、およびそれに関連する構造を指しており、一般に、キャップと、望ましくは内側および上方へ傾斜した側壁とを含んでいる。つまり側壁は、少なくともその長さの一部に沿って、キャップに向かって傾斜している。

0057

fpmはフィート/分を指し、fpsはフィート/秒を指す。

0058

MDは流れ方向を意味し、CDは幅方向を意味する。

0059

適用できるならば、ASTM試験法D1388−96、カンチレバー・オプション(cantilever option)に従って、製品のMD曲げ長さ(cm)を求める。CD曲げ長さであると明示されていない限り、報告された曲げ長さはMD曲げ長さを指している。MD曲げ長さ試験は、Research Dimensions(54956、ウィスコシンニーナ、オークリッジ・ロード1720)製のカンチレバー曲げ試験機で行った。この装置は、実質的に、ASTM試験法、項目6に示されている装置である。この機器を水平安定面上に置き、内蔵の水平器の泡で水平位を確認する。曲げ指示器を、試料台の面より41.5°下にセットする。これは、ナイフの刃を適切に設置して行う。Thwing-Albert Instrument Company(08091ニュージャージー州W.ベルリンコリンズ・アベニュー14)製の、1インチ(25.4mm)のJDストリップカッター試料を切る。6個の試料を流れ方向に切り、1インチ×8インチ(25.4mm×203mm)の試験片とする。試料は、23±1℃(73.4±1.8度F)、相対湿度50%で少なくとも2時間状態調節する。流れ方向の試験片では、寸法の長い方が流れ方向に平行である。試験片は平らで、しわ、曲がり、裂け目のないものでなければならない。試験片のヤンキ側には標識も付ける。試験片の端を右端に揃えて試験機水平プラットフォーム上に置く。試験片の元の位置を変えないよう注意しながら可動性スライドをその上に置く。試料の右端と可動性スライドを、水平プラットフォームの右端にセットしなければならない。試験片がナイフの刃に触れるまで、可動性スライドを、およそ5インチ/分(127mm/分)でゆっくりと滑らかに右側に寄せる。オーバーハング長さを、直近の0.1cmまで記録する。これは、可動性スライドの左端を読み取ることで行う。水平プラットフォーム上で、望ましくは、3個の試験片はヤンキ側を上にして行い、望ましくは、3個の試験片はヤンキ側を下にして行う。曲げ軸位置を補正するため(to account for)、平均オーバーハング長さ(cm)を2で割ってMD曲げ長さとする。

0060

ニップパラメータとしては、ニップ圧ニップ幅バッキングロールの硬さ、クレーピングロールの硬さ、ベルトアプローチ角、ベルトテイクアウェイ角、均一性、ニップの侵入度、および、ニップでの表面の速度差が挙げられる(但し、これらに限定しない)。

0061

ニップ幅(または文脈が示すような長さ)は、ニップ表面が接触している範囲のMD長さを意味する。

0062

PLIまたはpliは、重量ポンド/直線インチを意味する。使用するこの方法は、ベルトクレーピングを、クレーピングニップ内で加圧して行うため、一部、他の方法とは区別される。一般に、急速転送は、ウェブをドナーファブリックから剥がし易くし、後にこれをレシービングまたはレセプタファブリックへ付着させるため、吸引を用いて行う。対照的に、ベルトクレーピング工程では吸引する必要はなく、このためベルトクレーピングが“圧力下”であるという場合は、転送面に対するレセプタベルトの負荷のことをいうが、吸引の強さが繊維の再配置や再分布に悪影響を及ぼす程でなければ、装置が更に複雑になるとしても、吸引による支援を用いることができる。

0063

ピュージー・ジョーンズ(Pusey and Jones:P&J)硬さ(押込み)は、ASTMD531に従って測定したもので、押込み数(indentation number)(標準試料および条件)を指す。

0064

“主に(Predominantly)”は、別記のない限り、特定成分が50質量%以上であることを意味する。

0065

ロール圧縮率は、1500gの平らなプラテン下でロールを圧縮して測定する。試料ロールは、23.0±1.0℃(73.4±1.8度F)の雰囲気中で状態調節および試験する。可動型の1500gのプラテンの付いた適当な試験装置ハイトゲージと呼ばれる)は、Research Dimensions(54956ウィスコンシン州ニーナ、オークリッジ・ロード1720, 920−722−2289, (FAX)920−725−6874)より入手可能である。
試験手順は、一般に以下のとおりである。
(a)プラテンを上げ、試験するロールまたはスリーブを横にして、プラテンの真下、テールシール計測器の前に、コアを計測器の背に平行に置く。
(b)ロールまたはスリーブに載るまでゆっくりとプラテンを下げる。
(c)直近の0.01インチ(0.254mm)まで、ゲージ指針から圧縮したロールの直径またはスリーブの高さを読み取る。
(d)プラテンを上げ、ロールまたはスリーブを外す。
(e)試験するそれぞれのロールまたはスリーブに対してこれを繰り返す。

0066

ロール圧縮率(%)の計算には次の式を用いる。
100×[(初めのロールの直径−圧縮したロールの直径)/初めのロールの直径]

0067

乾燥引張り強さ(MDおよびCD)、伸び、その比、モジュラス、破断係数(break modulus)、応力、およびひずみを、標準的なインストロン(Instron)試験機または様々に設定できる他の適当な伸張引張り試験機で測定する。一般に、23±1℃(73.4±1度F)、相対湿度50%の雰囲気中で2時間状態調節した、3インチ(76.2mm)または1インチ(25.4mm)幅のストリップのティッシュまたはタオルを使用する。引張り試験は、2インチ/分(50.8mm/分)のクロスヘッド速度で行う。破断係数は、g/3インチ/%ひずみ、または、そのSIに相当するg/mm/%ひずみで表される。%ひずみは無次元で、規定の必要はない。別に指示のない限り、値は破断値である。GMは、特定の製品のMD値CD値の積の平方根を指す。引張りエネルギ吸収(T.E.A.)(負荷/伸張(応力/ひずみ)曲線の下の面積として定義される)も、引張り強さを測定する手順の間に測定する。引張りエネルギ吸収は、使用時の製品の知覚強さ(perceived strength)に関係する。2つの製品の実際の引張り強さが同じでも、T.E.Aの高い製品は、T.E.A.値の低い類似品よりも使用者に強いと感じられる。実際、高T.E.A.製品の引張り強さが、引張りエネルギ吸収の低い製品より小さくても、引張りエネルギ吸収が大きい製品は、低T.E.A.のものより強いと感じられる。引張り強さに関して“標準化(normalized)”を用いているところでは、単に、引張り強さを坪量で割って坪量の影響を除いた、適切な引張り強さを指している。多くの場合、類似の情報は、用語“裂断長”で与えられる。

0068

引張り強さ比(Tensile ratios)は、前述の方法で求めた値の単なる比である。別記のない限り、引張り特性は、乾燥シートの特性である。

0069

“上側の”、“上方へ”、およびその類語は、単に便宜上使われるもので、ドーム構造体のキャップの位置、またはそこへ向かう方向を指し、つまり、文脈が明らかに別のものを示していない限り、一般にヤンキ側と反対の、ウェブのベルト側を指している。

0070

本発明のティッシュの湿潤引張り強さ(wet tensile)は、輪にした、幅3インチ(76.2mm)のティッシュのストリップを、フィンチカップ(Finch Cup)と呼ばれる特殊な固定具に挟んでから水に浸して測定する。適当なフィンチカップ(3インチ(76.2mm)、3インチ(76.2mm)のグリップを嵌め込むためのベース付き)は、High-Tech Manufacturing Services, Inc.(98663ワシントン州バンクーバー, 65thストリート3105-B NE, 360−696−1611, 360-696−9887 (FAX))より入手可能である。湿潤強度添加剤を含む、新鮮なベースシートおよび最終製品(タオル製品では製造後30日以内、ティッシュ製品では製造後24時間以内)では、試験片を105℃(221度F)に加熱した強制換気オーブン中に5分間置く。他の試料ではオーブンエージングをする必要はない。2.0ポンド(8.9N)の荷重セルの付いた引張り試験機にフィンチカップを取り付け、フィンチカップのフランジを試験機の下顎で挟み、ティッシュの輪の端を引張り試験機の上顎に挟む。pHを7.0±0.1に調節した水に試料を浸し、5秒後に、2インチ/分(50.8mm/分)のクロスヘッド速度で引張り強さを測る。結果は、g/3インチまたはg/mmで表され、必要に応じて、ループであることを補正するため、読み取り値を2で割る。

0071

移転転送面は、そこからウェブがクレーピングベルト上へクレープ化される表面を指す。移転転送面は、後に述べるような回転ドラムの表面、あるいは、連続的で滑らかな走行(moving)ベルト、または、表面テクスチャなどを持つ走行ファブリックの表面である。移転転送面はウェブを支え、後述の議論で明らかとなるように、高固体量(high solids)でのクレーピングを促進するものである必要がある。

0072

速度差は、直線速度の差を意味する。

0073

後に述べるように、空隙容量および/または空隙容量比は、シートに無極性POROFIL(登録商標)液を染み込ませ、吸収された液体の量を測定して求める。吸収された液体の体積は、シート構造内の空隙容量に等しい。重量増加率(PWI)は、後に述べるように、シート構造内の繊維1g当たりに吸収される液体のg数×100で表される。より詳細には、1枚重ねのシート試料それぞれに対し、8枚のシートを選んで、1インチ×1インチ(25.4mm×25.4mm)の正方形(流れ方向に1インチ(25.4mm)、幅方向に1インチ(25.4mm))に切る。複数枚重ねの製品試料では、それぞれの層を別々なものとして測定する。複数枚重ねの試料は個々の1枚の層に分け、それぞれの位置の層から8枚のシートを試験に用いる。各試験片の乾燥重量を直近の0.0001gまで量り、記録する。約1.93g/cm3の比重を持つPOROFIL(登録商標)液(パート番号9902458、英国、ベッズ、ルートン、ノースウェルドライブ、Coulter Electronics Ltd.製)を入れた皿に試験片を入れる。10秒後、ピンセットで試験片の一角の端を僅かに(1〜2mmまで)掴み、液体から取り出す。その端を上にして試験片を30秒間保ち、余分の液体を滴らせる。余分な最後の滴を全て除くため、試験片の下端を4番濾紙(英国メイドストン、Whatman Lt.製)に軽く当てる(1/2秒以下の接触)。試験片の重さをすぐ(10秒以内)に量り、直近の0.0001gまで記録する。各試験片のPWI(POROFIL(登録商標)液(g)/繊維(g)で表示)は、次のように算出する。
PWI = [(W2−W1)/W1]×100
式中、“W1”は、試験片の乾燥重量(g)
“W2”は、試験片の湿重量(g)
8個全ての試験片それぞれのPWIを上記のようにして求め、8個の試験片の平均をその試料のPWIとする。
空隙容量比は、PWIを1.9(液体の密度)で割って算出し、その比を百分率で表す。これに対し、空隙容量(gms/gm)は単に重量増加比、つまり、100で割ったPWIである。

0074

水吸収速度またはWARは、自動化した注射器を用いて0.1gの水滴を試料の表面に落とし、その吸収にかかる時間を秒の単位で測定したものである。試験片は、望ましくは、23±1℃(73.4±1.8度F)、相対湿度50%で2時間状態調節する。各試料について、3×3インチ(76.2×76.2mm)の試験片を4個作る。高輝度ランプが試験片に向くよう、各試験片をサンプルホルダに固定する。0.1mlの水を試験片の表面に落とし、ストップウォッチスタートさせる。水が吸収されたら(液滴からの光の反射が無くなることで示される)、ストップウォッチを止め、直近の0.1秒まで時間を記録する。各試験片についてこの手法を繰り返し、結果を平均して試料の値とする。WARは、TAPPI法T−432cm−99に従って測定する。

0075

ウェブをヤンキドライシリンダに固定するために使用するクレーピング接着剤組成物は、望ましくは、吸湿性再水和性(re-wettable)で、実質的に非架橋性の接着剤である。望ましい接着剤の例は、Soerensらによる米国特許第4,528,316号に記載されている一般的な種類のポリビニルアルコールを含むものである。他の適当な接着剤は、同時係属中の、2003年4月9日出願、米国特許出願整理番号第10/409,042号(公開番号第US2005−0006040号)、標題“Improved CrepingAdhesive Modifier and Process for Producing Paper Products”(代理人整理番号第12394号)に開示されている。米国特許第4,528,316号および米国特許出願整理番号第10/409,042号の内容は、本件に引用して援用する。選択した具体的な方法に応じて、適当な接着剤には、架橋剤、調節剤などを必要に応じて加える。

0076

クレーピング接着剤は、熱硬化性または非熱硬化性樹脂、塗膜形成半結晶性ポリマ、必要に応じて、無機架橋剤および調節剤を含んでいる。必要に応じて、本発明のクレーピング接着剤には、炭化水素油界面活性剤可塑剤など(但し、これらに限定しない)、他の成分も加えて良い。本発明に関連した有用なクレーピング接着剤については、同時係属中の、2007年2月26日出願、米国特許出願整理番号第11/678,669号(公開番号第US2007−0204966号)、標題“Method of Controlling Adhesive Build-Up on a Ynakee Dryer”(代理人整理番号第20140号;GP−06−1)に更に詳細に述べられており、その内容は本件に引用して援用する。

0077

クレーピング接着剤は、単一の組成物として塗布しても、その成分毎に塗布しても良い。より具体的には、ポリアミド樹脂を、ポリビニルアルコール(PVOH)や調節剤とは別に塗布しても良い。

0078

本発明において、吸収性ぺーパーウェブは、製紙用繊維を分散させて水性紙料(スラリ)とし、この水性紙料を抄紙機のフォーミングワイヤ上に堆積させて作る。適当であればどのような形成機構を用いても良い。例えば、長網抄紙機(Fourdrinier formers)の他の、豊富であるが網羅的ではないリストには、クレセント抄紙機(crescent former)、C−ラップ(C-wrap)ツインワイヤ式抄紙機、S−ラップツインワイヤ式抄紙機、またはサクションブレスト(suction breast)ロール抄紙機が挙げられる。フォーミングファブリックは、単層ファブリック、二層ファブリック、三層ファブリック、フォトポリマファブリックなど、適当であればどのような多孔性部材であっても良い。フォーミングファブリックに関する非網羅的な背景技術としては、米国特許第4,157,276号、米国特許第4,605,585号、米国特許第4,161,195号、米国特許第3,545,705号、米国特許第3,549,742号、米国特許第3,858,623号、米国特許第4,041,989号、米国特許第4,071,050号、米国特許第4,112,982号、米国特許第4,149,571号、米国特許第4,182,381号、米国特許第4,184,519号、米国特許第4,314,589号、米国特許第4,359,069号、米国特許第4,376,455号、米国特許第4,379,735号、米国特許第4,453,573号、米国特許第4,564,052号、米国特許第4,592,395号、米国特許第4,611,639号、米国特許第4,640,741号、米国特許第4,709,732号、米国特許第4,759,391号、米国特許第4,759,976号、米国特許第4,942,077号、米国特許第4,967,085号、米国特許第4,998,568号、米国特許第5,016,678号、米国特許第5,054,525号、米国特許第5,066,532号、米国特許第5,098,519号、米国特許第5,103,874号、米国特許第5,114,777号、米国特許第5,167,261号、米国特許第5,199,261号、米国特許第5,199,467号、米国特許第5,211,815号、米国特許第5,219,004号、米国特許第5,245,025号、米国特許第5,277,761号、米国特許第5,328,565号、および米国特許第5,379,808号が挙げられ、その内容は全て本件に引用して援用する。本発明に特に有用なフォーミングファブリックのひとつは、ルイジアナ州シュリーブポート、VoithFabrics Corporation製の、Voith Fabrics Forming Fabric 2164である。

0079

ベルトクレーピングの際にシートの浸透性または空隙容量を制御する手段として、フォーミングワイヤまたはファブリック上での水性紙料の発泡を利用しても良い。発泡技術は、米国特許第6,500,302号、米国特許第6,413,368号、米国特許第4,543,156号、およびカナダ国特許第2053505号に開示されており、その内容は本件に引用して援用する。泡立てた液体キャリヤと混合した繊維の水性スラリから発泡した繊維紙料を作り、これをすぐにヘッドボックスに加える。系に供給するパルプスラリの繊維濃度は約0.5から約7質量%、望ましくは約2.5から約4.5質量%の範囲である。水と空気と界面活性剤とを含む、50から80体積%の空気を含む発泡液体にパルプスラリを加え、自然擾乱natural turbulence)による単純な混合と、工程要素内にある混合により、約0.1から約3質量%の範囲の濃度の繊維を含む発泡繊維紙料とする。パルプを低濃度スラリとして加えると、フォーミングワイヤから余分な発泡液体が回収される。余分な発泡液体は系から排出され、別の場所で利用されるか、それから界面活性剤を回収するため処理される。

0080

生成する紙の物理的性質を変えるため、紙料に化学添加剤を加えても良い。このような化学物質は当業者によく知られており、どのような公知の組み合わせで使用しても良い。このような添加剤は、表面改質剤柔軟剤、剥離剤、強度助剤ラテックス乳白剤蛍光増白剤染料顔料サイズ剤バリア剤(barrier chemicals)、保持助剤(retention aids)、不溶化剤有機または無機架橋剤、またはこれらの組み合わせであり、前記化学物質には、必要に応じて、ポリオール類澱粉類、PPGエステル類、PEGエステル類、リン脂質、界面活性剤、ポリアミン類、HMCP疎水性改質されたカチオン性ポリマ)、HMAP親水性に改質されたアニオン性ポリマ)などが含まれる。

0081

パルプには、湿潤強度剤乾燥強度剤、剥離剤/柔軟剤などの強度調節剤を混合しても良い。適当な湿潤強度剤は当業者には公知である。有用な強度助剤の包括的であるが非網羅的なリストには、尿素ホルムアルデヒド樹脂メラミン−ホルムアルデヒド樹脂グリオキシルポリアクリルアミド樹脂、ポリアミド−エピクロロヒドリン樹脂などが含まれる。熱硬化性ポリアクリルアミド類は、アクリルアミドジアリルジメチルアンモニウムクロリドDADMAC)と反応させて、カチオン性ポリアクリルアミド共重合体とすることにより生成する。この共重合体は、最終的にグリオキサールと反応し、カチオン性架橋湿強度樹脂、グリオキシル化ポリアクリルアミドを生成する。これらの材料については、Cosciaらによる米国特許第3,556,932号、および、Williamsらによる米国特許第3,556,933号に一般的に述べられており、いずれの内容も全て本件に引用して援用する。このタイプの樹脂は、バイエル社(Bayer Corporation)よりPAREZ 631NCの商標名で市販されている。様々なモル比のアクリルアミド/DADMAC/グリオキサールを用いて、湿潤強度剤として有用な架橋樹脂が製造できる。更に、グリオキサールを他のジアルデヒド類に代えて、熱硬化性湿潤強度特性を生じさせても良い。特に有用なものは、ポリアミド−エピクロロヒドリン湿潤強度樹脂であり、その例は、デラウェア州ウィルミントン、Hercules Incorporatedより、Kymene 557LXおよび Kymene 557Hの商標名で、また、Georgia-Pacific Resins, Inc.より、Amres(登録商標)の商標名で市販のものである。これらの樹脂および樹脂の製造法は、米国特許第3,700,623号および米国特許第3,772,076号に述べられており、その内容は全て本件に引用して援用する。ポリマ系エピハロヒドリン樹脂については、Espy著、Wet Strength Resins and Their Application(L. Chan編集、1994)の2章: Alkaline-Curing Polymeric Amine-Epichlorohydrinに詳しく述べられており、その内容は全て本件に引用して援用する。湿潤強度樹脂の適度に包括的なリストは、Westfelt著、Cellulose Chemistry and Technology Volume 13, p. 813, 1979 に述べられており、その内容も本件に引用して援用する。

0082

特に、使い捨てタオルの用途では、あるいは、より具体的に、持続性の湿潤強度樹脂を含むティッシュが敬遠される場合には、適当な一時的な湿潤強度剤を同様に加えても良い。有用な一時的湿潤強度剤の包括的ではあるが非網羅的なリストには、脂肪族および芳香族アルデヒド類、例えば、グリオキサール、マロンジアルデヒド(malonic dialdehyde)、スクシンジアルデヒド(succinic dialdehyde)、グルタルアルデヒド、およびジアルデヒド澱粉類、また、置換または反応させた澱粉類、二糖類多糖類キトサン、あるいは、アルデヒド基と、必要に応じて窒素含有基を持つモノマまたはポリマとを反応させたポリマ系反応生成物が含まれる。アルデヒド含有モノマまたはポリマと適度に反応させることのできる代表的な窒素含有ポリマとしては、ビニルアミド類アクリルアミド類、および同類の窒素含有ポリマが挙げられる。これらのポリマは、アルデヒドを含む反応生成物に正電荷を与える。更に、Kemira製のPAREZ FJ98など、他の市販の一時的湿潤強度剤も、例えば、米国特許第4,605,702号に開示のものと共に使用可能である。

0083

一時的湿潤強度樹脂は、紙製品の乾燥および湿潤引張り強さを高めるために用いられる、アルデヒド部分とカチオン性部分とを持つ、様々な水溶性有機ポリマのいずれかでも良い。このような樹脂は、米国特許第4,675,394号、米国特許第5,240,562号、米国特許第5,138,002号、米国特許第5,085,736号、米国特許第4,981,557号、米国特許第5,008,344号、米国特許第4,603,176号、米国特許第4,983,748号、米国特許第4,866,151号、米国特許第4,804,769号、および米国特許第5,217,576号に述べられている。ニュージャージー州ブリッジウォータ、National Starch and Chemical Companyより、CO-BOND(登録商標)1000およびCO-BOND(登録商標)1000 Plusの商標名で市販されている変性澱粉類も使用できる。使用前に、固体量約5%の水性スラリを予熱し、温度約240度F(116℃)、pH約2.7で約3.5分間保つと、カチオン性でアルデヒド性の水溶性ポリマが調製できる。最後に、スラリに水を加えて急冷および希釈し、約130度F(54.4℃)以下で、固体量約1.0%の混合物を生成することができる。

0084

National Starch and Chemical Companyから入手可能な他の一時的湿潤強度剤は、CO-BOND(登録商標)1600およびCO-BOND(登録商標)2300の商標名でも市販されている。これらの澱粉類は水性コロイド分散液として供給され、使用前に予熱する必要がない。

0085

適当な乾燥強度剤としては、澱粉グアーガム、ポリアクリルアミド類、カルボキシメチルセルロースなどが挙げられる。特に有用なものはカルボキシメチルセルロースであり、その例は、デラウェア州ウィルミントン、Hercules Incorporatedより、HerculesCMCの商標名で市販されている。ある実施の形態において、パルプは、約0から約15ポンド/トン(0.0075%)の乾燥強度剤を含んでいる。別の実施の形態では、パルプは、約1から約5ポンド/トン(0.0005から0.0025%)の乾燥強度剤を含んでいる。

0086

適当な剥離剤も当業者には同じように知られている。剥離剤または柔軟剤は、パルプに加えても良く、あるいはウェブを形成した後にその上に噴霧しても良い。本発明を、部分中和したアミン類から誘導したアミドアミン塩類などの(但し、これに限定しない)柔軟剤材料と共に用いても良い。このような材料は、米国特許第4,720,383号に開示されている。その内容を本件に引用して援用する、Evans, Chemistry and Industry, 5 July 1969, pp. 893-903、Egan, J.Am. Oil Chemist’s Soc., Vol. 55 (1978), pp. 118-121、および、Trivediら, J.Am.Oil Chemist's Soc., June 1981, pp. 754-756は、柔軟剤が、多くの場合、単一化合物ではなく、複合混合物としてしか市販されていないことを示している。以下の議論では主要な種類に絞って論じるが、実施においては市販品として入手可能な混合物が一般的に用いられることを理解すべきである。

0087

Hercules TQ 218またはその同等品は、適当な柔軟剤材料であり、これは、オレイン酸ジエチレントリアミンとの縮合生成物アルキル化によって誘導される。不足量アルキル化剤(例えば、ジエチル硫酸)と、1段階だけのアルキル化工程を用い、次に、pHを調整して非エチル化種をプロトン化する合成条件では、カチオン性エチル化種とカチオン性非エチル化種とを含む混合物が生じる。生成したアミドアミンの一部(例えば、約10%)が環化してイミダゾリン化合物となる。これらの物質イミダゾリン部分だけが第4級アンモニウム化合物であるため、全体としての組成物は、pH感受性である。このため、このような種類の化学物質を用いて本発明を実施する際には、ヘッドボックス内のpHを約6から8、より望ましくは約6から約7、最も望ましくは約6.5から約7としなければならない。

0088

ジアルキルジメチル第4級アンモニウム塩などの第4級アンモニウム化合物も、特に、アルキル基が約10から24個の炭素原子を含む場合には適している。これらの化合物には、pHにあまり敏感ではないという利点がある。

0089

生分解性柔軟剤も使用できる。代表的な生分解性カチオン性柔軟剤/剥離剤は、米国特許第5,312,522号、米国特許第5,415,737号、米国特許第5,262,007号、米国特許第5,264,082号、および米国特許第5,223,096号に開示されており、その内容は全て本件に引用して援用する。この化合物は、第4級アンモニア化合物の生分解性ジエステル類、第4級化アミン−エステル類、および、第4級アンモニウムクロリドおよびジエステルジエルシル(dierucyl)ジメチルアンモニウムクロリド官能化した生分解性植物油系エステル類であり、これらは代表的な生分解性柔軟剤である。

0090

一部の実施の形態において、特に望ましい剥離剤組成物には、第4級アミン成分非イオン性界面活性剤が含まれる。

0091

発生期ウェブは、抄紙フェルト上で圧縮脱水する。適当であればどのようなフェルトを用いても良い。例えば、フェルトは、2層形ベースウィーブ(base weaves)、3層形ベースウィーブ、または積層形ベースウィーブであっても良い。望ましいフェルトは、積層形ベースウィーブの構造を持つものである。本発明において特に望ましいウェットプレスフェルトは、VoithFabric製の、Vector 3である。プレスフェルト技術の背景技術としては、米国特許第5,657,797号、米国特許第5,368,696号、米国特許第4,973,512号、米国特許第5,023,132号、米国特許第5,225,269号、米国特許第5,182,164号、米国特許第5,372,876号、および米国特許第5,618,612号が挙げられる。Curranらによる米国特許第4,533,437号に開示の、差圧(differential pressing)フェルトも同様に使用できる。

0092

本発明の製品は、後に述べるように、脱水後、30から60%の濃度でウェブをベルトクレープ化する、ウェットプレスまたは圧縮脱水工程によって有利に製造される。使用するクレーピングベルトは、図4から図9に示すタイプの穴開きポリマベルトである。

0093

図4は、一般的に平らな上側表面52と、複数の錐形の孔(tapered perforations)54,56,58とを持つ、第1のポリマベルト50の一部の平面写真(×20)である。ベルトの厚さは約0.2mmから1.5mmで、図から分かるように、それぞれの孔には、錐形孔の上側外周周囲に、表面52から上方へ伸びている縁(lips)60,62,64などの上縁がある。上側表面の孔は、その間で孔を隔てている複数の平面部分または地66,68,70で分けられている。図4に示す実施の形態では、孔の上側部分の開口面積は約1mm2程度であり、開口部の長軸72に沿った長さが約1.5mm、短軸74に沿った幅が約0.7mm程度の楕円形をしている。

0094

本発明の方法において、ベルト50の上側表面52は通常、このベルトの“クレーピング”側、つまり、ウェブに接する方のベルトの側で、図5に示し、また後に述べる、反対側または下側表面76は、ベルト支持面に接しているベルトの“機械”側である。図4および図5のベルトは、孔の長軸72が抄紙機のCDに向くよう取り付けられる。

0095

図5は、ベルト50の下側表面76を示している、図4のポリマベルトの平面写真である。下側表面76には、孔54,56,58の下側開口部78,80,82がある。錐形孔の下側開口部も楕円形であるが、対応する孔の上側開口部よりも小さい。下側開口部は、長軸の長さが約1.0mm、短軸方向の幅は約0.4mm程度で、面積は約0.3mm2または上側開口部の開口面積の約30%である。下側開口部の周囲にも僅かに縁があるように見えるが、この縁は図5に見られるように殆ど目立たず、図6および図7を参照すると良く分かる。孔の錐形構造は、本件に記載の方法において、ベルトクレーピング後のベルトからのウェブの分離を促すと考えられる。

0096

図6および図7は、様々な特徴を示している、孔54の長軸を通る、図4の線72に沿って撮影した、ベルト50の孔54などの孔のレーザプロフィロメトリ分析結果である。孔54には錐形の内壁84があり、この内壁は上側開口部86から下側開口部78まで、おおよその高さを示す色凡例から分かるように、縁高さ90を含む、約0.65mm程度の高さ88に亘って伸びている。縁高さは、縁の最も高い部分から隣接する地(地70など)までであり、0.15mm程の範囲である。

0097

図4および図5から、ベルト50はベルトの底部で、孔の開口部が作る投影面積の50%以下の、相対的に“閉じた”構造を持ち、一方、ベルトの上側表面は、上側の孔の面積が作る、相対的に“開いた”面積を持つことが分かるだろう。本発明の方法におけるこの構造の利点は、少なくとも3つある。1つは、孔が錐形であるため、ベルトからのウェブの巻き上げが容易になる。もう1つは、錐形孔のあるポリマベルトは、その下側部分のポリマ材料が多いため、製造工程の力に耐えるに足る強度と靱性を持つことが可能である。更にもう1つの利点は、相対的に“閉じた”底、ベルトの一般的に平らな構造を用いてバキュームボックスを“密閉”すると、ベルトに貫流孔ができることである。これにより気流が集中し、後に述べるような構造体を際だたせてキャリパを更に大きくするためのウェブの減圧処理を効果的に行うことができる。この密閉効果は、ベルトの機械側に見られる小さな畝でも得られる。

0098

ベルトを貫通する錐形孔の形状は、製品中に特定の構造体ができるよう変えることができる。代表的な形状が、本発明の製品の製造に使用できる別のベルト100の一部を示す、図8および図9に示されている。様々な大きさの大径と小径を持つ円形および楕円形の孔が使用できるが、本発明は、添付図に描かれた特定の大きさや、図示されている特定のcm2当たりの孔に制限されると解釈すべきではない。

0099

図8は、上側(クレーピング)表面102と、僅かに卵形であるが、実質的に円形の断面の複数の錐形孔104,106,108とを持つ、ポリマベルト100の一部の平面写真(×10)である。このベルトの厚さも約0.2から1.5mmで、図から分かるように、それぞれの孔には、孔の上側外周周囲に上方へ伸びている縁110,112,114などの上縁がある。上側表面の孔は、その間で孔を隔てている複数の平面部分または地116,118,120で、同じように分けられている。図8および図9に示す実施の形態では、孔の上側部分の開口面積は約0.75mm2程度であるが、錐形孔の下側開口部はずっと小さく、約0.12mm2程度で、上側開口部の約20%の面積である。上側開口部の長軸(長さ)は1.1mm程で、僅かに短い方の軸(幅)は0.85mm程である。

0100

図9は、ベルト100の下側(機械側)表面122の平面写真(×10)であり、それぞれ約0.44mmと0.37mmの長軸124と短軸126を持つ下側開口部が示されている。繰り返して言うが、ベルトの底部の“開口”面積は、ベルトの上側(ウェブがクレープされる側)よりもかなり小さい。ベルトの下側表面の開口面積は50%よりかなり小さいが、上側表面は、少なくとも約50%、またはそれ以上の開口面積を持っているようである。

0101

ベルト50または100は、フォトポリマ法鋳造法ホットプレス法、または何らかの手段による穿孔など、適当な技術で製造する。抄紙機の転送ファブリックまたはベルトを含む径路を構成している全てのロールの周囲の径路長を精密に測定すると、多くの場合、径路長が機械の幅全体で大きく変動するため、座屈(buckling)、パッカリング(しわが寄ること:puckering)、または裂断(tearing)せずに流れ方向に十分に伸びる能力を持つベルトを用いることは特に有益である。例えば、取り幅280インチ(7.11m)の抄紙機では、一般的なファブリックまたはベルト走行部は約200フィート(60.96m)である。しかし、ベルトまたはファブリックの走行部を構成しているロールは円筒形に近いが、しばしば、意図的に生じさせた、または、様々な他の原因より生じた、僅かな溝(crowns)、ゆがみ(warps)、先細(tapers)、または弓形の曲がり(bows)を持つ円筒形から大きく外れることがある。更に、これらのロールの多くは機械の管理(tending)側の支持体がしばしば取り外し可能で、ある程度、片持ち梁となっているため、ロールを完全な円筒形と見なしたとしても、これらの円筒の軸は一般に互いに正確に平行となっているわけではない。このため、これらのロール全ての周囲の径路長は、取り幅の中心線に正確に沿って200フィート(60.96m)であるが、機械側のトリムラインで199フィート6インチ(60.8m)、管理側トリムラインでは201フィート4インチ(61.4m)で、トリムラインの間ではやや非線形の長さの変動が生じている。従って、この変動を僅かに調節できるベルトが望ましいことが分かった。従来の抄紙において、またファブリッククレーピングにおいて、織布には、径路長の不均一性を実質的に自動的に調節する、流れ方向に対して幅方向に縮んで流れ方向のひずみまたは伸びを調整する能力がある。モノリシックに作られた多数のベルト部分を繋ぎ合わせて作った多くのポリマ系ベルトは、裂断、座屈、またはパッカリングせずに、機械の幅全体での径路長の変動に容易に適応できないことが分かった。しかし、このような変動は、流れ方向に良く伸びるベルトが、裂断、座屈、またはパッカリングせずに幅方向に縮むと、多くの場合、調節可能である。従来の織布をポリマ内に封入して作ったベルトのひとつの特別な利点は、このようなベルトが、特に、ポリマ部分が自由に布に従う場合に、径路長が長い部分で幅方向に僅かに収縮して、径路長の変化を打ち消す大きな能力を持つということである。一般に、ベルトは、裂断、パッカリング、または座屈せずに、長さの約0.01%から0.2%の変化に適応する能力を持つことが望ましい。

0102

図41は、このような径路長の変動に応じてベルトがより自由に伸びるよう、互い違いに入り込むように並んだ孔を持つベルトの等角概略図であり、この中で、孔54,56,58は、ベルトクレーピング工程の間にシートに衝撃を与える弓状の後壁59を備えた、一般に三角形の形をしている。

0103

ベルトに貫通孔を形成するには、ポリマシートレーザ彫刻またはドリル掘削をすることが特に望ましい。シートは、適当な微小構造と強度を持つ、多層、一体化した固体、あるいは、必要に応じて充填または強化したポリマシート材料である。ベルトの作製に適したポリマ系材料としては、ポリエステル類コポリエステル類、ポリアミド類コポリアミド類、および、シート、薄膜、または繊維の形成に適した他のポリマ類が挙げられる。使用されるポリエステル類は、一般に、公知の重合法により、脂肪族または芳香族ジカルボン酸と、飽和脂肪族および/または芳香族ジオール類とから得られる。芳香族二酸モノマ類としては、テレフタル酸またはイソフタル酸ジメチルエステル類などの低級アルキルエステル類が挙げられる。代表的な脂肪族ジカルボン酸類としては、アジピン酸セバシン酸アゼライン酸ドデカン二酸、または1,4−シクロヘキサンジカルボン酸が挙げられる。望ましい芳香族ジカルボン酸あるいはそのエステルまたは無水物は、飽和脂肪族または芳香族ジオールエステル化またはトランスエステル化し、重縮合する。代表的な望ましい飽和脂肪族ジオール類としては、エチレングリコールなどの低級アルカンジオール類が挙げられる。代表的な脂環式ジオール類としては、1,4−シクロヘキサンジオールおよび1,4−シクロヘキサンジメタノールが挙げられる。代表的な芳香族ジオール類としては、ヒドロキノンレゾルシノール、およびナフタレンジオール異性体(1,5−、2,6−、2,7−)などの芳香族ジオール類が挙げられる。脂肪族および芳香族ジカルボン酸類と、飽和脂肪族および芳香族ジオール類との様々な混合物も使用できる。最も典型的には、芳香族ジカルボン酸類を脂肪族ジオール類と重合させて、ポリエチレンテレフタラート(テレフタル酸+エチレングリコール、必要に応じて多少の脂環式ジオールを含む)などのポリエステル類とする。更に、芳香族ジカルボン酸類を芳香族ジオール類と重合させて、ポリフェニレンテレフタラート(テレフタル酸+ヒドロキノン)などの全芳香族ポリエステル類としても良い。これらの全芳香族ポリエステルの一部は、溶融すると液晶相となるため“液晶ポリエステル”またはLCPと呼ばれる。

0104

ポリエステル類の例としては、ポリエチレンテレフタラート、ポリ(1,4−ブチレン)テレフタラート、1,4−シクロヘキシレンジメチレンテレフタラート/イソフタラート共重合体、および、芳香族ジカルボン酸類とジオール類とから誘導した線状ホモポリマエステル類が挙げられる。芳香族ジカルボン酸類としては、イソフタル酸、ビ安息香酸(bibenzoic acid)、ナフタレンジカルボン酸(1,5−、2,6−、2,7−ナフタレンジカルボン酸)、4,4−ジフニレジカルボン酸ビス(p−カルボキシフェニルメタン酸エチレンビス−p−安息香酸、エチレンビス(p−オキシ安息香酸)、1,3−トリメチレンビス(p−オキシ安息香酸)、および、1,4−テトラメチレンビス(p−オキシ安息香酸)が挙げられる。ジオール類は、2,2−ジメチル−1,3−プロパンジオール、シクロヘキサンジメタノール、一般式HO(CH2)nOH (式中、nは、2〜10の整数)で示される脂肪族グリコール類(例えば、エチレングリコール、1,4−テトラメチレングリコール、1,6−ヘキサメチレングリコール、1,8−オクタメチレングリコール、1,10−デカメチレングリコール、1,3−プロピレングリコール)、一般式 HO(CH2CH2O)nH (式中、nは、2〜1万の整数)で示されるポリエチレングリコール類、および、芳香族ジオール類(ヒドロキノン、レゾルシノール、ナフタレンジオールの異性体(1,5−、2,6−、2,7−))から成る群より選ばれる。1つ以上の脂肪族ジカルボン酸類、例えば、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸、ドデカン二酸、または1,4−シクロヘキサンジカルボン酸などが、更に存在していても良い。

0105

ポリエステルアミド類、ポリエステルイミド類、ポリエステル無水物、ポリエステルエーテル類、ポリエステルケトン類などの共重合体を含むポリエステルも挙げられる。

0106

本発明の実施において有用なポリアミド樹脂は当該技術において公知であり、半結晶性および非晶質樹脂が挙げられ、これらは、例えば、等モル量の、4から12個の炭素原子を含む飽和ジカルボン酸類ジアミン類との重縮合により、ラクタム類開環重合により、または、ポリアミド類と他の成分との共重合で、例えば、ポリエーテルポリアミドブロック共重合体を作ることにより製造される。ポリアミド類の例としては、ポリヘキサメチレンアジポアミド(ナイロン66)、ポリヘキサメチレンアゼラアミドナイロン69)、ポリヘキサメチレンセバコアミド(ナイロン610)、ポリヘキサメチレンドデカノアミド(ナイロン612)、ポリドデカメチレンドデカノアミド(ナイロン1212)、ポリカプロラクタム(ナイロン6)、ポリラウリックラクタム(polylauric lactam)、ポリ−11−アミノウンデカン酸、およびアジピン酸とイソフタル酸とヘキサメチレンジアミンとの共重合体が挙げられる。

0107

長網抄紙機(フォードリニア抄紙機:Fourdrinier former)や他のギャップ抄紙機(gap former)を用いる場合、発生期ウェブが脱水フェルトへの転送に適した固体含量となるまで、これを吸引ボックス蒸気シュラウドで調整する。発生期ウェブは吸引を加えてフェルトに転送しても良い。クレセント抄紙機では、発生期ウェブがフォーミングファブリックとフェルトとの間に形成されるので、一般に吸引を加える必要はない。

0108

本発明の製品の望ましい製造法には、見かけ上ランダムな分布の繊維配向を持つ紙料を圧縮して脱水する工程と、所望の性質を得るため、紙料が再分布されるよう、ウェブをベルトクレーピングする工程とが含まれる。本発明の製品を製造するための典型的な装置の目立つ特徴を図10Aに示す。プレス部150には、抄紙フェルト152と、吸引ロール156と、プレスシュー160と、バッキングロール162とが含まれている。バッキングロールを使用する全ての実施の形態において、バッキングロール162を必要に応じて、望ましくは内部から蒸気で加熱する。更に、クレーピングロール172と、前述の構造を持つクレーピングベルト50と、必要に応じて吸引ボックス176が設けられている。

0109

稼働中、フェルト152は、吸引ロール156を回ってプレスニップ158へ発生期ウェブ154を搬送する。プレスニップ158内でウェブは圧縮脱水され、バッキングロール162(以後、場合によっては転送ロールと呼ばれる)に転送され、ここからウェブはクレーピングベルトへ運ばれる。クレーピングニップ174で、ウェブ154は、後に詳細に述べるようなベルト50(上側)へ転送される。クレーピングニップは、バッキングロール162とクレーピングベルト50との間にあり、クレーピングベルト50は、クレーピングロール172によってバッキングロール162に押しつけられている。クレーピングロール172は、これも後に述べるように、柔らかいカバーの付いたロールである。ウェブをベルト50に転送後、後に述べるように、減圧吸引した製品に見られるような微小襞を少なくとも部分的に引き出すため、必要に応じて吸引ボックス176を用いてシートに吸引をかける。つまり、嵩高くするため、例えば、湿潤ウェブを穴開きベルト上でクレープ化し、吸引により穴開きベルトの中で膨らませる。

0110

本発明の製品の製造に適した抄紙機には、後述の図10B図10C図10Dに見られるような様々な形態がある。

0111

図10Bに、本発明に関連して使用するための抄紙機220を示す。抄紙機220は、一般に当該技術においてクレセント抄紙機と呼ばれる成形部222を持つ、3つのファブリックループを持つ装置である。成形部222には、ロール242,245などの複数のロールで支えられたフォーミングワイヤ232に紙料を塗布するヘッドボックス250がある。成形部には更に、ウェブ154を直接、フェルト152上に形成するよう、抄紙フェルト152を支えている成形ロール248がある。フェルト走行部224は、シュープレス部226まで伸び、ここで湿ったウェブをバッキングロール162に載せ、転送と同時にウェットプレスする。その後、ウェブ154をベルトクレープニップ174内でベルト50(開口部の大きな上側)へクレーピングし、その後、必要に応じて、吸引ボックス176で減圧吸引した後、前述のようなクレーピング接着剤を用いて、もうひとつのプレスニップ292中でヤンキドライヤ230へ載せる。クレーピングベルトからヤンキへの転送は、CWPでのフェルトからヤンキへの従来の転送とは異なっている。CWP法では、転送ニップ内の圧力は、500PLI(87.6kN/m)程で、ヤンキ表面とウェブとの加圧された接触面積は、100%またはそれに近い。プレスロールは、25〜30のP&J硬さを持つ吸引ロールである。一方、本発明のベルトクレープ法は、典型的に、250〜350PLI(43.8〜61.3kN/m)の圧力で、ウェブとヤンキ表面との間の加圧接触面積を4〜40%として、ヤンキへ転送する工程を含んでいる。転送ニップでは吸引をかけず、より柔らかい(P&J硬さ35〜45)圧力ロールを使用する。一部の実施の形態では、系に吸引ロール156が含まれているが、3ループ系は、転向(turning)ロールを必要としない、様々な配置としても良い。改善されたものが既存の設備互換性を持つよう設定されていないと、関係する装置、即ち、ヘッドボックス、パルピングまたは繊維加工装置、および/または、大型で高額な乾燥装置(ヤンキドライヤ、複数個カンドライヤなど)の移設にかかる費用により再構築が極めて高額になるため、この特徴は抄紙機の再構築において特に重要である。

0112

図10Cに、本発明の実施に用いられる抄紙機320を図示した。抄紙機320には、成形部322と、プレス部150と、クレープロール172と、カンドライヤ部328とが含まれている。成形部322には、ヘッドボックス330と、フォーミングファブリックまたはワイヤ332が含まれ、フォーミングファブリックまたはワイヤ332は、複数のロールに支えられて部322の成形台となっている。つまり、成形ロール334と、支持ロール336,338と、転送ロール340がある。

0113

プレス部150には、ローラ344,346,348,350、およびシュープレスロール352で支えられた抄紙フェルト152がある。シュープレスロール352には、転送ドラムまたはバッキングロール162にウェブを押しつけるためのシュー354がある。転送ドラムまたはバッキングロール162は所望であれば加熱しても良い。望ましい実施の形態のひとつでは、バッキングロール162に接しているウェブの表面までは広がらない、シート内湿度局所変化を持つ、ウェブ内の湿度プロフィールを保つよう温度を制御して、並んだ(sided)シートを製造する。Edwardsらによる米国特許第6,379,496号に示されているように、一般的には、蒸気を用いてバッキングロール162を加熱する。バッキングロール162には、製造の間、その上にウェブが載せられている転送面358がある。クレープロール172は、クレーピングベルト50を一部支えており、クレーピングベルト50は、複数のロール362,364および366でも支えられている。

0114

図示されているように、ドライヤ部328には、複数のカンドライヤ368,370,372,374,376,378,380もある。ここでは、カン376,378,380は第1段にあり、カン368,370,372,374は第2段にある。カン376,378,380はウェブと直接接しているが、別の段にあるカンはベルトと接している。ウェブがベルトによってカン370および372と隔てられているこの2段配置は、しばしば、カン370および372に衝突エアドライヤを設置するのに便利である。これは、371および373に概略的に示すように気流が流れるよう、穿孔したカンである。

0115

更に、線図中に概略的に示されている、ガイドロール384と巻き取り(take up)リール386とを含むリール部382がある。

0116

図10Cに見られるように、抄紙機320は、矢印388,392,394,396,398で示される流れ方向にウェブを搬送するよう稼働する。線図に示すように、低濃度(5%以下、一般に0.1%から0.2%)の紙料をファブリックまたはワイヤ332上に堆積し、成形部322でウェブ154を形成する。ウェブ154は流れ方向にプレス部150へ運ばれ、プレスフェルト152へ転送される。これに関連して、一般的にウェブは、フェルトに転送される前に、ファブリックまたはワイヤ332上で約10から15%の間の濃度に脱水される。更に、ローラ344は、フェルト152への転送を支援するよう、吸引ロールであっても良い。フェルト152上で、ウェブ154は、400で示されているプレスニップへ入る前に、一般的に約20から約25%の濃度に脱水される。ニップ400でウェブはシュープレスロール352によってバッキングロール162へ押しつけられる。これに関連して、シュー354は、ウェブがバッキングロール162の表面358へ、望ましくは、転送ロール上において約40から50%の濃度で転送される所に、圧力をかける。転送ドラム162は、394で示される流れ方向へ第1速度で移動する。

0117

ベルト50は、矢印396で示される方向へ移動し、ベルトの頂部、またはより開けた側の、174で示されるクレーピングニップ内でウェブ154を載せる。ベルト50は、バッキングロール162の転送面358の第1速度よりも遅い、第2速度で移動している。このため、ウェブは、一般に流れ方向に約10から約100%の量でベルトクレープされる。

0118

クレーピングベルトは、クレーピングベルト50がバッキングロール162の表面358と接するよう適合している距離に亘ってクレーピングニップを形成している。つまり、転送シリンダに向けてかなりの圧力がウェブにかけられている。この目的を達成するため、クレーピングロール172には柔らかく変形可能な表面が備えられており、これによりクレーピングニップの幅が広がり接触点におけるベルトとシートとの間のベルトクレーピング角が大きくなると考えられる。あるいは、シュープレスロールまたは同様のデバイスをバッキングロール162または172として用いて、高衝撃ベルトクレーピングニップ174でのウェブとの接触の効果を高めても良い。ニップ174で、ウェブ154はベルト50に転送され、流れ方向に進む。既存の装置の公知の配置を用いることで、ベルトクレーピング角またはクレーピングニップからのテイクアウェイ角の調整が可能となる。クレーピングロール172上に、約25から約90のピュージー・ジョーンズ硬さを持つカバーを用いても良い。このように、これらのニップパラメータを調節することで、繊維の性質と再分布の程度、ベルトクレーピングニップ174で起きる層間剥離/剥離に影響を与えることができる。ウェブの平面の性質のみに影響を与えることが望ましい場合もあるが、一部の実施の形態では、z方向の繊維間の特性の再構築が望ましい。クレーピングニップパラメータは、様々な方向へのウェブ内繊維の分布に影響を与えることができ、例えば、MDおよびCDの他に、z方向にも変化を生じることができる。どの場合でも、クレーピングベルトはウェブよりもゆっくりと移動していて、大きな速度変化が起こるため、転送シリンダからクレーピングベルトへの転送の衝撃は大きい。一般に、ウェブは、どの部分でも、転送シリンダからベルトへ転送される際に5〜60%またはそれ以上クレープ化される。本発明の長所の1つは、100%近く、またはそれ以上の高いクレープ度が使用できることである。

0119

クレーピングニップ174は通常、どの場所でも、約1/8から約2インチ(3.18から50.8mm)、一般に、1/2から2インチ(12.7から50.8mm)のベルトクレーピングニップ距離または幅に亘って広がっている。

0120

ニップ174内のニップ圧力、即ち、クレーピングロール172と転送ドラム162との間の負荷は、適切には20〜100(3.5〜17.5kN/m)、望ましくは40〜70ポンド/直線インチ(PLI)(7〜12.25kN/m)である。10PLI(1.75kN/m)または20PLI(3.5kN/m)のニップの最小圧力が必要であるが、当業者ならば分かるように、商業用の装置では最大圧力は可能な限り高く、使用する特定の機械装置によってのみ制限される。このため、現実的で、速度差を保てるならば、100PLI(17.5kN/m)、500PLI(87.5kN/m)、1000PLI(175kN/m)、またはそれ以上の圧力を用いても良い。

0121

ベルトクレープ後、ウェブ154をベルト50上に保持し、ドライヤ部328に送る。ドライヤ部328では、ウェブを約92から98%の濃度まで乾燥した後、リール386に巻き上げる。乾燥部には、ベルト50上のウェブに直接触れる、複数の加熱した乾燥ロール376,378,380があることに注意されたい。乾燥カンまたはロール376,378,380は、ウェブの乾燥に有効な温度まで蒸気で加熱されている。ロール368,370,372,374も同様に加熱されているが、これらのロールはベルトと直に触れており、ウェブとは直接触れていない。必要に応じて、吸引ボックス176を設ける。これは、先に述べたように、ベルトの孔の中にウェブを膨らませてキャリパを大きくするために使用できる。

0122

本発明の一部の実施の形態では、クレーピングおよび乾燥ベルトとリール386との間の開放部(open draw)などの工程内の開放部を除くことが望ましい。これは、Rugowskiらによる米国特許第5,593,545号に概略的に開示されているように、クレーピングベルトをリールドラムまで伸ばし、ウェブをベルトからリールへ直接転送することで容易に達成できる。

0123

このように、本発明の製品および方法は、その内容を本件に引用して援用する、同時係属中の、2007年2月26日出願、米国特許出願整理番号第11/678,770号(公開番号第US2007−0204966号)、標題“Method of Controlling Adhesive Build-Up on a Ynakee Dryer”(代理人整理番号第20140号;GP−06−1)、および、2006年6月12日出願、米国特許出願整理番号第11/451,111号(公開番号第US2006−0289134号)、標題“Method of MakingFabric-Creped Sheet for Dispensers”(代理人整理番号第20079号;GP−05−10)、現在、米国特許第7,585,389号に記載されている種類の非接触自動(touchless automated)タオルディスペンサでの使用にも、同様に適している。このような場合、ベースシートは、図10Dに示す種類の抄紙機で適切に製造される。

0124

図10Dは、本発明の実施に適した、従来のツインワイヤ式成形部412と、フェルト走行部414と、シュープレス部416と、クレーピングベルト50と、ヤンキドライヤ420とを備えた、抄紙機410の概略図である。成形部412には、複数のロール426,428,430,432,434,436と、成形ロール438で支えられた一対のフォーミングファブリック422,424がある。ヘッドボックス440は、成形ロール438およびロール426とファブリックとの間のニップ442へ、流れ方向の噴射としてここから紙料を供給する。紙料は発生期ウェブ444となり、例えば、吸引ボックス446を用いて吸引を補助的にかけることにより、ファブリック上で脱水される。

0125

発生期ウェブは、複数のロール450,452,454,455で支えられた抄紙フェルト152へ進む。フェルトはシュープレスロール456に接している。フェルトへ転送される際のウェブは低濃度である。転送は、吸引によって支援しても良く、例えば、所望であればロール450を吸引ロールとし、あるいは、当該技術で知られているようにピックアップまたは吸引シューとしても良い。ウェブがシュープレスロールに達し、シュープレスロール456と転送ドラム162との間のニップ458に入る際の濃度は10〜25%、望ましくは20〜25%程である。所望ならば、転送ドラム162を加熱したロールとしても良い。転送ドラム162への蒸気圧力を高くすると、必要とされる、ヤンキドライヤ420のシリンダからの余分な接着剤の除去の時間を長くできることが分かっている。適当な蒸気圧力は約95psig程度であるが、ロール間の接触面積がバッキングロール162の圧力によって変わるよう組み合わせるため、バッキングロール162はクラウン型(crowned)ロールであり、クレーピングロール172は逆クラウン型となっていることに留意されたい。つまり、高い圧力を用いる際には、ロール162と172との間の適合した接触を保てるよう注意を払わなければならない。

0126

シュープレスロールの代わりに、ロール456を従来の吸引圧力ロールとしても良い。紙料からの水は、シュープレスニップ内でフェルトに押し出されると考えられるため、シュープレスを用いる場合、ロール454は、フェルトがシュープレスニップに入る前に、フェルトから水を除去するのに効果的な吸引ロールであることが好ましく、より望ましい。いずれの場合も、当業者であれば略図から分かるように、方向転換の際のウェブとフェルトとの接触を保つため、454での吸引ロールの使用が一般に望ましい。

0127

ウェブ444は、プレスシュー160の支援により、ニップ458内でフェルトへウェットプレスされる。このように、ウェブは、ニップ458で圧縮脱水され、工程のこの段階で、一般に濃度は15ポイント以上上がる。本発明において、ニップ458に示されている構造配置は一般にシュープレスと呼ばれ、バッキングロール162は、ウェブ444を高速度で、一般に、1000〜6000fpm(5.08〜30.5m/秒)でクレーピングベルトへ搬送する転送シリンダとして働く。ニップ458は、例えば、その内容を本件に引用して援用する、Schielらによる米国特許第6,036,820号に詳細に述べられているように、幅広い、または伸長したニップシュープレスの構造としても良い。

0128

バッキングロール162には、必要ならば、接着剤(ヤンキシリンダで用いられるクレーピング接着剤と同じもの)および/または、離型剤の付いた、滑らかな表面464がある。ウェブ444は、高い角速度で回転しているバッキングロール162の転送面464に付着し、そのままウェブは矢印466で示される流れ方向に進行し続ける。シリンダ上で、ウェブ444は、一般にランダムに見える分布の繊維配向を持っている。

0129

方向466は、ウェブの流れ方向(MD)、抄紙機410の流れ方向と呼ばれ、一方、幅方向(CD)は、ウェブ面においてMDに対して垂直の方向である。

0130

線図に示されているように、ウェブ444は、一般に10〜25%程の濃度でニップ458に入り、クレーピングベルト50の上側に移される時点で、約25〜約70%の濃度まで脱水および乾燥される。

0131

図のように、ベルト50は、複数のロール468,472と、プレスニップロール474で支えられており、転送ドラム162と共にベルトクレープニップ174を形成している。

0132

クレーピングベルトは、クレーピングベルト50がバッキングロール162と接するよう適合している距離に亘ってクレーピングニップを形成している。つまり、転送シリンダに向けてかなりの圧力がウェブにかけられている。この目的を達成するため、クレーピングロール172には柔らかく変形可能な表面が備えられており、これにより、クレーピングニップの幅が広がり、接触点におけるベルトとシートとの間のベルトクレーピング角が大きくなると考えられる。あるいは、シュープレスロールをロール172として用いて、高衝撃ベルトクレーピングニップ174でのウェブとの接触の効果を高めても良い。ニップ174で、ウェブ444はベルト50に転送され、流れ方向に進む。

0133

ニップ174内のニップ圧力、即ち、クレーピングロール172とバッキングロール162との間の負荷は、適切には20〜200(3.5〜35kN/m)、望ましくは40〜70ポンド/直線インチ(PLI)(7〜12.25kN/m)である。10PLI(1.75kN/m)または20PLI(3.5kN/m)のニップの最小圧力が必要であるが、当業者ならば分かるように、商業用の装置では最大圧力は可能な限り高く、使用する特定の機械装置によってのみ制限される。このため、転送ロールとクレーピングベルトの間に現実的で十分な速度差を保てるならば、100PLI(17.5kN/m)、500PLI(87.5kN/m)、1000PLI(175kN/m)、またはそれ以上の圧力を用いても良い。

0134

ベルトクレーピング後、ウェブはMD466に沿って進み続け、転送ニップ482内でヤンキシリンダ480へウェットプレスされる。必要に応じて、吸引ボックス176を用いてウェブに吸引をかけ、微小な襞を引き出し、また後述のドーム構造体を膨らませる。

0135

ニップ482での転送は、一般に約25から約70%のウェブ濃度で起こる。この濃度では、ベルトからウェブが完全に剥がれるよう、ヤンキシリンダ480の表面484にウェブを十分しっかりと付着させることは困難である。本法のこの特徴は、特に、高速の乾燥フードの使用が望ましい場合には重要である。

0136

適度な湿度を持つウェブ(25〜70%濃度)と共に特定の接着剤を使用し、ウェブをヤンキに十分付着させることで、装置の高速稼働と、高噴射速度衝突空気乾燥、それに続くヤンキからのウェブの剥離が可能となる。この場合、必要に応じて、前述のポリビニルアルコール/ポリアミド接着剤組成物を、位置486などのクリーニングドクタDとニップ482との間の都合の良い場所で、望ましくは、約40mg/m2シート以下の量を塗布する。

0137

ウェブは、ヤンキフード488内で、加熱したシリンダであるヤンキシリンダ480と、高噴射速度の衝突空気により乾燥される。フード488の温度は変えることができる。稼働中、所望ならば、赤外線検出器や他の適当な手段を用いて、フードのウェットエンドAとフードのドライエンドBで、ウェブ温度モニタする。シリンダが回るにつれてウェブ444は489でシリンダから剥がされ、巻き取りリール490に巻き上げられる。例えば、ライン速度が2100fpm(10.7m/秒)の場合、定常状態で、リール490はヤンキシリンダより5〜30fpm(望ましくは、10〜20fpm)(0.025〜0.152m/秒(望ましくは、0.051〜0.102m/秒))速い速度で稼働する。シートを剥ぐ代わりに、クレーピングドクタCを用いて、従来のようにシートをドライクレープしても良い。いずれの場合も、間欠的に連動するよう取り付けられているクリーニングドクタDを用いて、堆積量を調節する。接着剤の堆積がヤンキシリンダ480から剥がされる際、ウェブは一般に、リール490上の製品から分離され、望ましくは、製造工程にリサイクルするため、495で損紙シュートに送られる。

0138

多くの場合、以下の出願および特許に公開のベルトクレーピング技術は、製品の製造に特に適していると考えられる。2007年2月26日出願、米国特許出願整理番号第11/678,669号(公開番号第US2007−0204966号)、標題“Method of Controlling Adhesive Build-Up on a Yankee Dryer”(代理人整理番号第20140号;GP−06−1);2006年6月12日出願、米国特許出願整理番号第11/451,112号(公開番号第US2006−0289133号)、標題“Fabric-Creped Sheet for Dispensers”(代理人整理番号第20195号;GP−06−12)、現在、米国特許第7,585,388号;2006年6月12日出願、米国特許出願整理番号第11/451,111号(公開番号第US2006−0289134号)、標題“Method of Making Fabric-creped Sheet for Dispensers”(代理人整理番号第20079号;GP−05−10)、現在、米国特許第7,585,389号;2006年4月12日出願、米国特許出願整理番号第11/402,609号(公開番号第US2006−0237154号)、標題“Multi-Ply Paper Towel With Absorbent Core”(代理人整理番号第12601号;GP−04−11);2005年6月14日出願、米国特許出願整理番号第11/151,761号(公開番号第US2005/0279471号)、標題“High SolidsFabric-crepe Process for Producing Absorbent Sheet with In-Fabric Drying”(代理人整理番号第12633号;GP−03−35)、現在、米国特許第7,503,998号;2005年4月18日出願、米国特許出願整理番号第11/108,458号(公開番号第US2005−0241787号)、標題“Fabric-Crepe and In Fabric Drying Process for Producing Absorbent Sheet”(代理人整理番号第12611P1号;GP−03−33−1)、現在、米国特許第7,442,278号;2005年4月18日出願、米国特許出願整理番号第11/108,375号(公開番号第US2005−0217814号)、標題“Fabric-Crepe/Draw Process for Producing Absorbent Sheet”(代理人整理番号第12389P1号;GP−02−12−1);2005年4月12日出願、米国特許出願整理番号第11/104,014号(公開番号第US2005−0241786号)、標題“Wet-Pressed Tissue and Towel Products With Elevated CD Stretch and Low Tensile Ratios Made With a High Solids Fabric-Crepe Process”(代理人整理番号第12636号;GP−04−5)、現在、米国特許第7,588,660号;2003年10月6日出願、米国特許出願整理番号第10/679,862号(公開番号第US2004−0238135号)、標題“Fabric-Crepe Process for Making Absorbent Sheet”(代理人整理番号第12389号;GP−02−12)、現在、米国特許第7,399,378号;2008年2月19日出願、米国特許出願整理番号第12/033,207号(公開番号第US2008−0264589号)、標題“Fabric Crepe Process With Prolonged Production Cycle”(代理人整理番号第20216号;GP−06−16)、現在、米国特許第7,608,164号;および、2007年5月16日出願、米国特許出願整理番号第11/804,246号、標題“Fabric-creped Absorbent Sheet with Variable Local Basis Weight”(代理人整理番号第20179号;GP−06−11)、現在、米国特許第7,494,563号。上に挙げた出願および特許は、特に、本発明のファブリッククレープ化した製品に関わる機械装置、材料、加工条件などの選択に関連しており、これらの出願特許の内容は本件に引用して援用する。有用な情報は、米国特許第7,399,378号にも含まれ、その内容も本件に引用して援用する。

0139

本発明の製品は、微小襞を引き出してウェブを再構築するため、減圧をかけて、またはかけずに、また、カレンダリングを行い、または行わずに製造するが、多くの場合、より吸収性が高く均一な製品とするため両方を用いることが望ましい。

0140

本発明の方法では、シートが、一般に固体量約50%でヤンキと接して、除去する必要のある水が、US2009/0321027A1号、“Environmentally-Friendly Tissue”の方法の約1/3にできるため、ティッシュの品質を向上させつつ、既存事業二酸化炭素排出量の低減が望ましい場合に特に適している。減圧の合計量による二酸化炭素排出量が、いわゆるエアプレスよりも多くても、本方法は、同程度の量の一般に同程度のティッシュを生産するための炭素排出量を、上に挙げた環境に優しいティッシュに関する出願より遙かに少なく、適切であれば1/3以上少なく、あるいは50%も少なくできる可能性を持つ。

0141

図10A図10Dに示す種類の装置を用い、本発明に従ってベースシートを製造した。装置、加工条件、および材料に関するデータを表1に示す。ベースシートのデータは表2に示す。

0142

[実施例1〜実施例12]
実施例1〜実施例4では、図4図7に示すベルト50を使用し、ユーカリ50%、北方産針葉樹(Northern Softwood)50%の混合ティッシュ紙料を用いた。図39図40Cは、実施例3に従って製造したシートのドーム断面X線トモグラフィである。図39はドーム断面の平面図であり、図40A図40B図40Cは、図39中に示されている線に沿って見た断面を示している。図40A図40B図40Cのそれぞれで、ドームの前縁の上方および内側へ突出している部位が、非常に圧密化されていることが見て取れる。

0143

実施例5〜実施例8では、ベルト100と同様であるが、より孔の少ないベルトを使用し、ユーカリ20%、北方産針葉樹80%の混合タオル紙料を用いた。

0144

実施例9、実施例10では、ベルト100と同様であるが、より孔の少ないベルトを使用し、ユーカリ80%、北方産針葉樹20%の多層ティッシュ紙料を用いた。

0145

実施例11、実施例12では、ベルト100を使用し、ユーカリ60%、北方産針葉樹40%の多層ティッシュ紙料を用いた。

0146

Hercules D-1145は、固体量18%のクレーピング接着剤で、熱硬化性の非常に低い高分子量ポリアミンアミド−エピクロロヒドリンである。

0147

Rezosol 6601は、クレーピング調節剤の、固体量11%の水溶液である。クレーピング調節剤は、1−(2−アルキレニルアミドエチル)−2−アルキレニル−3−エチルイミダゾリニウムエチルスルファートポリエチレングリコールとの混合物である。

0148

Varisoft GP-B100は、米国特許第6,245,197B1号に記載の、第4級イミダゾリニウム(imidazolinium quat)とアニオン性シリコーンとを用いた、100%活性イオン対柔軟剤である。

0149

0150

0151

0152

0153

0154

0155

0156

図11A図11Gに、図10B図10Dに示す種類の抄紙機で、図4図5図6図7に示すタイプの穴開きポリマベルトを使用し、減圧をかけず、またカレンダ処理を行わずに製造したベースシートの、様々なSEM、顕微鏡写真、レーザプロフィロメトリ分析結果を示す。

0157

図11Aは、ベースシート500のベルト側の平面顕微鏡写真(×10)であり、512,514,516に、ベルト50の孔に対応するパターンに並んだスラブ化領域が示されている。スラブ化した、または房となっているそれぞれの領域は、あまりテクスチャ化されていない、領域518,520,522などの周囲領域の中心にある。スラブ領域には、524,526,528の小さな襞のような微小襞があり、これらは一般に、図からわかるように傘状の形態をしていて、相対的に高坪量の高繊維質部位となっている。

0158

周囲領域518,520,522には更に、530,532,534に相対的に細長い微小襞があり、これらも幅方向に伸びていて、後述の断面図から分かるように、シートに傘状またはクレスト状の構造体を与えている。これらの微小襞は、ウェブの全幅に広がっていないことに注意されたい。

0159

図11Bは、ベースシート500のヤンキ側、つまり、ベルト50とは反対のシートの側を示している平面顕微鏡写真(×10)である。図11Bから、ベースシート500のヤンキ側表面には、ベルト50の孔に対応するパターンに並んだ複数の空洞540,542,544と、空洞の間の比較的滑らかな平面領域546,548,550があることが分かる。

0160

ベースシート500の微小構造は、ベースシート500の断面図およびレーザプロフィロメトリ分析結果である、図11C図11Gを参照することで、更に良く理解されよう。

0161

図11Cは、ベースシート500の流れ方向(MD)に沿ったSEM断面図(×75)であり、ベルトの孔に対応しているウェブの552の領域と、シートの高密度化した傘状構造体とを示している。図11Cから、ベルトに吸引をかけずに形成した領域552などのスラブ化部位が、中央の微小襞524を備えた傘状構造体と、空洞540などの傾斜した側壁を持つ“空洞”またはドーム形領域とを持っていることが分かる。領域554,560は圧密化されていて、内側および上方へ曲がっており、一方、552の領域は高い局所坪量を持ち、微小襞524周囲の領域は、CDに偏向した繊維配向を持っているように見える。これは図11Dでより良く分かる。

0162

図11Dは、空洞540と、微小襞524と、領域554および560とを示している、MDに沿ったベースシート500の、別のSEMである。このSEMから、キャップ562と微小襞524のクレスト564は高繊維質で、領域554,560に比べて相対的に坪量が高く、領域554、560は圧密化して密度が高く、坪量が低いように見える。領域554は圧密化していて、ドームキャップ562に向かって上方および内側へ曲がっていることに注意されたい。

0163

図11Eは、ベースシート500の構造物のCDに沿った断面を示している、ベースシート500の断面のもうひとつのSEM(×75)である。図11Eから、スラブ化領域512は、周囲領域518に比べて高繊維質であることが分かる。更に、図11Eから、ドーム領域内の繊維は、弓形になってドームを形成しており、その繊維配向は、ドーム壁に沿って、キャップに向かって上方および内側へ偏向し、シートに大きなキャリパまたは厚さを与えていることが分かる。

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