JP5787700B2 - 不織布の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、嵩高な不織布の製造方法に関する。

湿潤紙力増強剤を添加した繊維懸濁液を抄紙原料供給ヘッドから繊維シート形成ベルト上に供給して繊維シート形成ベルト上に繊維を堆積させて、ウエット状態の繊維シートを形成し、吸引ボックスを使用して繊維シートを脱水して繊維シートの水分率を繊維シートの重量に対して５０〜８５重量％にした後、吸引によって開孔パターン構造体に繊維シートを押しつけて繊維シートに所定のパターンを付与し、その後、繊維シートを乾燥する嵩高紙の製造方法が従来技術として知られている（たとえば、特許文献１）。この嵩高紙の製造方法によれば、嵩高性および吸収性に富んだ嵩高紙を得ることができる。

特開２０００−３４６９０号公報

しかしながら、特許文献１に記載されているような嵩高紙の製造方法では、５０〜８５重量％という非常に高い水分率を有する繊維シートに所定のパターンを形成するので、パターンを繊維シートに形成した後の乾燥工程で、繊維シートの乾燥のために多大なエネルギーが必要となる場合がある。この場合、乾燥工程で使用する乾燥設備の設備規模を大きくする必要がある。

本発明は、上述の従来の課題を解決するものであり、嵩高であり、かつ柔軟性を有する不織布を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するため、以下の構成を採用した。
すなわち、本発明の不織布の製造方法は、水分を含んだ抄紙原料を支持体上に供給して、該支持体上に繊維シートを形成する工程と、繊維シートを乾燥する工程と、繊維シートを乾燥する工程によって乾燥した繊維シートの一部に、繊維シートを乾燥する工程によって乾燥した繊維シートの水分率よりも高い水分率に水分率を上昇させた領域を形成する工程と、繊維シートの水分率を上昇させた領域に高圧水蒸気を噴射する工程とを含む。
本発明の他の不織布の製造方法は、ウェブを支持体上に供給して、該支持体上に繊維シートを形成する工程と、繊維シートの一部に、繊維シートの水分率よりも高い水分率に水分率を上昇させた領域を形成する工程と、繊維シートの水分率を上昇させた領域に高圧水蒸気を噴射する工程とを含み、水分率を上昇させた領域を形成する工程は、前記繊維シートの水分率を上昇させた領域における繊維シートの水分率を、１０％以上、８０％以下とする。

本発明によれば、所定のパターンを繊維シートに形成した後の乾燥に、多大なエネルギーを要しないようにすることができる。

図１は、本発明の一実施形態における不織布の製造方法に使用する不織布製造装置を説明するための図である。 図２は、本発明の一実施形態における不織布の製造方法に使用する不織布製造装置の高圧水流ノズルの一例を示す図である。 図３は、高圧水流によって繊維シートの繊維同士が交絡する原理を説明するための図である。 図４は、本発明の一実施形態における不織布の製造方法に使用する不織布製造装置の高圧水流ノズルの穴の配置の一例を示す図である。 図５は、高圧水流が噴射された繊維シートの幅方向の断面図である。 図６は、本発明の一実施形態における不織布の製造方法に使用する不織布製造装置のスプレーの一例を示す図である。 図７は、本発明の一実施形態における不織布の製造方法に使用する不織布製造装置の蒸気ノズルの一例を示す図である。 図８は、高圧水蒸気によって、繊維シートの繊維がほぐれ、繊維シートの嵩が高くなる原理を説明するための図である。 図９は、高圧水蒸気が噴射された繊維シートの幅方向の断面図である。 図１０は、本発明の一実施形態における不織布の製造方法に使用する不織布製造装置の蒸気ノズルの穴の配置の一例を示す図である。 図１１は、水または水溶液を間欠的に放射できるスプレーを使用して作製した繊維シートの一例を示す図である。 図１２は、本発明の一実施形態における不織布の製造方法における水分率を上昇させた領域を形成する方法の変形例を説明するための図である。 図１３は、本発明の一実施形態における不織布の製造方法における水分率を上昇させた領域を形成する方法の変形例を説明するための図である。 図１４は、本発明の一実施形態における不織布の製造方法に使用する不織布製造装置の変形例を説明するための図である。

以下、図を参照して本発明の一実施形態の不織布の製造方法をより詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態における不織布の製造方法に使用する不織布製造装置１を説明するための図である。

まず、繊維懸濁液などの水分を含んだ抄紙原料を作製する。抄紙原料に用いる繊維としては、繊維長２０ｍｍ以下の短繊維が好ましい。このような短繊維としては、たとえば針葉樹や広葉樹の化学パルプ、半化学パルプおよび機械パルプなどの木材パルプ、これら木材パルプを化学処理したマーセル化パルプおよび架橋パルプ、麻や綿などの非木材系繊維ならびにレーヨン繊維などの再生繊維のようなセルロース系繊維、ならびにポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエステル繊維およびポリアミド繊維のような合成繊維などが挙げられる。抄紙原料に用いる繊維は、とくに木材パルプ、非木材パルプ、レーヨン繊維などのセルロース系繊維が好ましい。

抄紙原料は、原料供給ヘッド１１によって繊維シート形成コンベア１６の繊維シート形成ベルト上に供給され、繊維シート形成ベルト上に堆積する。繊維シート形成ベルトは、蒸気が通過可能な通気性を有する支持体であることが好ましい。たとえば、ワイヤーメッシュおよび毛布などを繊維シート形成ベルトに用いることができる。

繊維シート形成ベルト上に堆積した抄紙原料は吸引ボックス１５により適度に脱水され、繊維シート２４が形成する。繊維シート２４は、繊維シート形成ベルト上に配置された２台の高圧水流ノズル１２と、繊維シート形成ベルトを挟んで高圧水流ノズル１２に対向する位置に配置された、高圧水流ノズル１２から噴射された水を回収する２台の吸引ボックス１５との間を通過する。このとき、繊維シート２４は、高圧水流ノズル１２から高圧水流を噴射され、上面（高圧水流ノズル１２側の面）に溝部が形成される。

高圧水流ノズル１２の一例を図２に示す。高圧水流ノズル１２は、繊維シート２４の幅方向（ＣＤ）に並んだ複数の高圧水流３１を繊維シート２４に向けて噴射する。その結果、繊維シート２４の上面には、繊維シート２４の幅方向（ＣＤ)にならび、機械方向（ＭＤ）に延びる複数の溝部３２が形成される。

また、繊維シート２４が高圧水流を受けると、上述のように繊維シート２４に溝部３２が形成されるとともに繊維シート２４の繊維同士が交絡し、繊維シート２４の強度が高くなる。繊維シート２４が高圧水流を受けると、繊維シート２４の繊維同士が交絡する原理を、図３を参照して説明するが、この原理は本発明を限定するものではない。

図３に示すように、高圧水流ノズル１２が高圧水流３１を噴射すると、高圧水流３１は繊維シート形成ベルト４１を通過する。これにより繊維シート２４の繊維は、高圧水流３１が繊維シート形成ベルト４１を通過する部分４２を中心に引き込まれることになる。その結果、繊維シート２４の繊維が、高圧水流３１が繊維シート形成ベルト４１を通過する部分４２に向かって集まり、繊維同士が交絡することになる。

繊維シート２４の繊維同士が交絡することにより繊維シート２４の強度が高くなることによって、後の工程で、高圧水蒸気が繊維シート２４に噴射されても穴が開いたり、破れたり、および吹き飛んだりすることが少なくなる。また、抄紙原料に紙力増強剤を添加しなくても繊維シート２４の湿潤強度を増加させることができる。

高圧水流ノズル１２の穴径は９０〜１５０μｍであることが好ましい。高圧水流ノズル１２の穴径が９０μｍよりも小さいと、ノズルが詰まりやすいという問題が生じる場合がある。また、高圧水流ノズル１２の穴径が１５０μｍよりも大きいと、処理効率が悪くなるという問題が生じる場合がある。

高圧水流ノズル１２の穴ピッチ（隣接する穴の中心間の距離）は０．５〜１．０ｍｍであることが好ましい。高圧水流ノズル１２の穴ピッチが０．５ｍｍよりも小さいと、ノズルの耐圧が低下し、破損するという問題が生じる場合がある。また、高圧水流ノズル１２の穴ピッチが１．０ｍｍよりも大きいと、繊維交絡が不十分となるという問題が生じる場合がある。

図４に、高圧水流ノズル１２の穴の配置の一例を示す。高圧水流ノズル１２には、繊維シート２４の幅方向（ＣＤ）に一列に並んだ複数の穴１２１が設けられている。穴径は、たとえば９２μｍであり、穴ピッチは、たとえば０．５ｍｍである。

２台の高圧水流ノズル１２と、２台の吸引ボックス１３との間を通過した後の位置（図１の符号２５の位置）の繊維シート２４の幅方向の断面を図５に示す。高圧水流によって繊維シート２４の上面に溝部３２が形成される。

その後、図１に示すように、繊維シート２４は、吸引ピックアップ１７によって繊維シート搬送コンベア１８に転写される。この転写のとき、繊維シート２４は厚み方向に圧力を受け、繊維シート２４の嵩は低くなる。さらに、繊維シート２４は繊維シート搬送コンベア１９に転写される。この転写のときも、繊維シート２４は厚み方向に圧力を受け、繊維シート２４の嵩は低くなる。次に、乾燥ドライヤー２０に転写される。この転写のときも、繊維シート２４は厚み方向に圧力を受け、繊維シート２４の嵩は低くなる。乾燥ドライヤー２０は、たとえば、ヤンキードライヤーであり、蒸気により約１２０℃に加熱されたドラムに繊維シート２４を付着させて、繊維シート２４を乾燥させる。

この乾燥ドライヤー２０による乾燥によって繊維シート２４の水分率は、１０％未満にすることが好ましく、８％以下にすることがより好ましい。ここで、水分率とは、乾燥した繊維シート２４の質量を１００％としたときの繊維シートに含有している水の量である。繊維シート２４の水分率が１０％よりも大きいと、繊維シート２４の繊維間の水素結合力が弱くなり、繊維間の交絡が弱くなるので、繊維シート２４に必要な強度が得られない場合がある。本発明の一実施形態における不織布の製造方法では、後の工程で、強度が小さい領域が、繊維シート２４の一部に後の工程で形成されるので、繊維シート２４の強度を高くしておく必要がある。

次に、繊維シート２４は、スプレー２３の下方に移動し、スプレー２３から水を適用される。図６に示すように、スプレーのノズル２３１は繊維シート２４の幅方向（ＣＤ）に並べて配置されている。また、スプレー２３から放射された水２３２が繊維シート２４の一部のみに適用されるように、スプレー２３は、繊維シート２４に近接して配置されている。これにより、水が適用された複数の領域２４１、すなわち、水分率を上昇させた複数の領域２４１が繊維シート２４の一部に形成される。水分率を上昇させた複数の領域２４１は、繊維シート２４の幅方向（ＣＤ）に並び、繊維シート２４の機械方向に延びている。

繊維シート２４の水分率を上昇させた領域２４１の水分率は、乾燥ドライヤー２０によって乾燥した繊維シート２４の水分率よりも高ければとくに限定されないが、１０％以上、８０％以下であることが好ましい。繊維シート２４の水分率が１０％よりも小さいと、繊維シート２４の繊維間の水素結合力が強くなり、後述の高圧水蒸気によって繊維シート２４の繊維をほぐすために必要なエネルギーが非常に高くなる。一方、繊維シート２４の水分率が８０％よりも大きくなると、繊維シート２４から水が垂れてしまう場合がある。

なお、繊維シート２４の水分率を上昇させることができれば、スプレー２３から放射される液体は、水に限定されない。たとえば、水に他の化合物を溶解させた水溶液をスプレー２３から放射してもよい。

水分率を上昇させた領域２４１では、繊維シート２４の繊維間の水素結合力が弱くなっているので、繊維間の交絡が弱くなっている。このため、水分率を上昇させた領域２４１では、繊維シート２４の繊維を容易にほぐすことができ、繊維シート２４の加工が容易になる。

繊維シートの水分率が高い場合、繊維間の水素結合が弱く、繊維間の交絡が弱いので、繊維シートの強度は弱い。このため、上述の引用文献１に記載の繊維シートのように繊維シート全体の水分率が５０〜８５重量％である場合、繊維シートの強度は弱くなり、製造工程のラインテンションを上げたり、ラインスピードを上げたりすることができない。このため、不織布の製造効率は低下する。しかし、本発明の一実施形態の不織布の製造方法では、スプレー２３から放射された水２３２は繊維シート２４の一部のみに適用されるので、水分率を上昇させない領域が繊維シート２４に残る。水分率を上昇させない領域では、繊維シート２４の繊維間の水素結合が強く、繊維間の交絡も強いので、繊維シート２４の強度は高い。したがって、本発明の一実施形態の本発明の一実施形態の不織布の製造方法では、この水分率を上昇させない領域のお陰で、製造工程のラインテンションを上げたり、ラインスピードを上げたりすることができ、不織布の製造効率を高めることができる。

後述の蒸気ノズル１４から噴射された高圧水蒸気が繊維シート２４に当たる位置および範囲に基づいて、スプレー２３の穴径はおよび穴ピッチは適宜選択される。たとえば、スプレー２３の穴径および穴ピッチを、後述の蒸気ノズル１４の穴径および穴ピッチと合わせてもよい。

次に、繊維シート２４は、円筒状のサクションドラム１３におけるメッシュ状の外周面上に移動する（図１参照）。このとき、サクションドラム１３の外周面の上方に配置された１台の蒸気ノズル１４から高圧水蒸気が繊維シート２４の水分を上昇させた領域に噴射される。なお、２台以上の蒸気ノズルから高圧水蒸気が繊維シート２４の水分を上昇させた領域に噴射されるようにしてもよい。サクションドラム１３は吸引装置を内蔵しており、蒸気ノズル１４から噴射された高圧水蒸気は吸引装置によって吸引される。蒸気ノズル１４から噴射された高圧水蒸気によって、繊維シート２４の上面（蒸気ノズル１４側の面）に溝部が形成される。

蒸気ノズル１４から噴射される高圧水蒸気は、１００％の水からなる水蒸気でもよいし、空気などの他の気体を含んだ水蒸気でもよい。しかし、蒸気ノズル１４から噴射される高圧水蒸気は、１００％の水からなる水蒸気であることが好ましい。

サクションドラム１３の上方に配置された蒸気ノズル１４の一例を図７に示す。蒸気ノズル１４は、繊維シート２４の幅方向（ＣＤ）に並んだ複数の高圧水蒸気５１を繊維シート２４の水分率を上昇させた領域２４１に向けて噴射する。その結果、繊維シート２４の上面には、繊維シート２４の幅方向（ＣＤ）にならび、機械方向（ＭＤ）に延びる複数の溝部５２が形成される。繊維シート２４には、上述の高圧水流によって形成された溝部も存在するが、高圧水蒸気５１によって形成された溝部５２を見えやすくするために、図７では高圧水流によって形成された溝部を省略している。

繊維シート２４の水分率を上昇させた領域２４１に高圧水蒸気が噴射されると、水分率を上昇させた領域２４１のおける繊維シート２４の繊維はほぐれる。そして、ほぐれた繊維は、高圧水蒸気が噴射された部分の幅方向の両側に、高圧水蒸気によって移動する。これにより、繊維シート２４の嵩が高くなる。この繊維シート２４の嵩が高くなる原理を、図８を参照して詳細に説明するが、この原理は本発明を限定するものではない。

図８に示すように、蒸気ノズル１４が高圧水蒸気５１を噴射すると、高圧水蒸気５１はサクションドラム１３にあたる。高圧水蒸気５１は、大部分はサクションドラム１３にはね返される。これにより繊維シート２４の繊維は、巻き上がり、そしてほぐされる。とくに、水分率を上昇させた領域では、繊維間の水素結合が弱いため、繊維間の交絡が弱い。このため、水分率を上昇させた領域では、繊維は巻き上がりやすくなっており、これにより繊維はほぐされやすくなっている。

また、高圧水蒸気によって繊維シート２４中の水は急激に蒸発する。水分率を上昇させた領域では、繊維シート２４の水分率が高くなっているので、この水の急激な蒸発による水蒸気の膨張も大きくなる。これによって、繊維間に隙間が大きくなり、繊維はほぐれやすくなる。

繊維シート２４の繊維は、さらに高圧水蒸気５１によってかき分けられ、かき分けられた繊維は、高圧水蒸気５１がサクションドラム１３にあたる部分５３の幅方向両側に移動して集まり、繊維シート２４の嵩の高い部分である高嵩部５４が形成される。

繊維シート２４は、高圧水蒸気５１によって部分的に繊維を吹き寄せて賦型されるので、繊維間の交絡は強い。このため、繊維シートの嵩高の状態を維持するために繊維シート２４に可塑性繊維を配合しなくてもよい。また、後述の巻き取りによって繊維シートの嵩がつぶれることが少ない。さらに、製造された不織布を湿潤の状態で使用しても不織布の嵩がつぶれることが少ない。

水分率を上昇させていない領域では、繊維シート２４の水分率が低いので、繊維間の水素結合が強い。このため、水分率を上昇させていない領域に高圧水蒸気５１を噴射しても繊維シート２４の嵩はあまり高くならない。したがって、本発明の一実施形態の不織布の製造方法では、水分率を上昇させた領域を繊維シート２４に形成し、その領域に、高圧水蒸気５１を噴射することによって、繊維シート２４の嵩をとても高くすることができる。

水分率を上昇させていない領域では、高圧水流によって繊維シート２４の強度は高められている。このため、高圧水蒸気５１を繊維シート２４に噴射するとき、繊維シート２４が高圧水蒸気５１によって吹き飛んでしまうのを防ぐためのネットを繊維シート２４の上に設ける必要がない。したがって、高圧水蒸気５１による繊維シート２４の処理効率が上がる。また、上記ネットを設ける必要がないので、不織布製造装置１のメンテナンスおよび不織布の製造コストを抑えることができる。

高圧水蒸気の温度は、１３０〜２２０℃であることが好ましい。これにより、高圧水蒸気を繊維シート２４に噴射しているときも繊維シート２４の乾燥は進むことになり、繊維シート２４は、嵩が高くなるのと同時に乾燥する。繊維シート２４が乾燥すると繊維シート２４の繊維同士の水素結合が強くなるので、繊維シート２４の強度は高くなり、繊維シート２４の高くなった嵩はつぶれにくくなる。また、繊維シート２４の強度は高くなることによって、高圧水蒸気の噴射により繊維シート２４に穴が開いたり、切れたりすることが防止される。

蒸気ノズル１４から噴射される高圧水蒸気の蒸気圧力は０．３〜１．５ＭＰａであることが好ましい。高圧水蒸気の蒸気圧力が０．３ＭＰａよりも小さいと、繊維シート２４の嵩が、高圧水蒸気によってあまり高くならない場合がある。また、高圧水蒸気の蒸気圧力が１．５ＭＰａよりも大きいと、繊維シート２４に穴が開いたり、繊維シート２４が破れたり、および吹き飛んだりする場合がある。

サクションドラム１３には、蒸気ノズル１４から噴射された蒸気を吸引する吸引装置が内蔵されている。この吸引装置によって、サクションドラム１３が繊維シート２４を吸引する吸引力は、−１〜−１２ｋＰａであることが好ましい。サクションドラム１３の吸引力が−１ｋＰａよりも小さいと蒸気を吸いきれず吹き上がりが生じ危険であるという問題が生じる場合がある。また、サクションドラム１３の吸引力が−１２ｋＰａよりも大きいとサクション内への繊維脱落が多くなるという問題が生じる場合がある。

蒸気ノズル１４の先端と繊維シート２４の上面との間の距離は１．０〜１０ｍｍであることが好ましい。蒸気ノズル１４の先端と繊維シート２４の上面との間の距離が１．０ｍｍよりも小さいと、繊維シート２４に穴が開いたり、繊維シート２４が破れたり、吹き飛んだりするという問題が生じる場合がある。また、蒸気ノズル１４の先端と繊維シート２４の上面との間の距離が１０ｍｍよりも大きいと、高圧水蒸気における繊維シート２４の表面に溝部を形成するための力が分散してしまい、繊維シート２４の表面に溝部を形成する能率が悪くなる。

蒸気ノズル１４の穴径は、高圧水流ノズル１２の穴径よりも大きいことが好ましく、かつ蒸気ノズル１４の穴ピッチは、高圧水流ノズル１２の穴ピッチよりも大きいことが好ましい。これにより、図９に示すように、高圧水流ノズル１２から噴射された高圧水流によって形成された溝部３２を残しながら、蒸気ノズル１４から噴射された高圧水蒸気によって、繊維シート２４に溝部５２を形成することができる。

図９は、高圧水蒸気を噴射した後（図１の符号２６の位置）の繊維シート２４の幅方向の断面を示す図である。繊維シート２４のうち、高圧水流によって形成された溝部３２が複数存在する領域５５は、水分を上昇させなかった領域に対応し、繊維シート２４の強度が高い領域である。高圧水蒸気によって形成された溝部５３および高嵩部５４が存在する領域５６は、水分率を上昇させた領域に対応し、上記領域５５に比べて強度が若干低められている領域である。このように、強度は高いが嵩は高くない領域５５と、強度が低いが嵩は高い領域５６とを繊維シート２４に形成すことによって、繊維シート２４における強度と嵩高とのバランスをとることができる。また、繊維シート２４の嵩が高くなることによって、繊維シート２４の保水性が改善されるとともに、繊維シート２４の湿潤強度も改善される。さらに、高圧水蒸気による繊維シート２４の強度低下を抑えながら、高圧水蒸気によって繊維シート２４に溝部を形成することができる。

汚れを拭き取る不織布として繊維シートを使用する場合、繊維シート２４における溝部５３および高嵩部５４が存在する領域５６で汚れをかき取って、溝部３２が複数存在する領域５５でかき取った汚れを吸収することができる。したがって、この２つの領域５５，５６の存在によって繊維シートの拭き取り性能が向上する。

蒸気ノズル１４の穴径は１５０〜６００μｍであることが好ましい。蒸気ノズル１４の穴径が１５０μｍよりも小さいと、高圧水蒸気のエネルギーが不足し、十分に繊維をかき分けられないという問題が生じる場合がある。また、蒸気ノズル１４の穴径が６００μｍよりも大きいと、高圧水蒸気のエネルギーが大き過ぎてしまい、高圧水蒸気による繊維シート２４へのダメージが大きくなり過ぎるという問題が生じる場合がある。

蒸気ノズル１４の穴ピッチ（隣接する穴の中心間の距離）は１．０〜１０．０ｍｍであることが好ましい。蒸気ノズル１４の穴ピッチが１．０ｍｍよりも小さいと、蒸気ノズル１４の耐圧性が低下し、蒸気ノズル１４が破損する恐れが生じる場合がある。また、蒸気ノズル１４の穴ピッチが１０．０ｍｍよりも大きいと、繊維シートにおける高圧水蒸気によって処理を受けた部分の割合が小さくなり、繊維シートに対する高圧水蒸気による効果が小さくなる場合がある。

蒸気ノズル１４の穴は、繊維シート２４の幅方向（ＣＤ）に一列に並んでいてもよいし、二列以上に並んでいてもよい。また、幅方向（ＣＤ）に並んだ２つ以上の蒸気ノズル１４の穴を一組として、蒸気ノズル１４の穴の組が、所定の穴ピッチで幅方向（ＣＤ）に並んでいてもよい。この場合、隣接する、穴の組の中心間の距離が、蒸気ノズル１４の穴ピッチとなる。

図１０に、蒸気ノズル１４の穴の配置の一例を示す。蒸気ノズル１４では、繊維シート２４の幅方向（ＣＤ）に並んだ２つの穴１４１からなる穴の組１４２が二列で幅方向（ＣＤ）に並んでいる。穴径は、たとえば３００μｍであり、穴ピッチ、すなわち、穴１４１の組１４２の隣接する穴の中心間の距離は、たとえば２．０ｍｍであり、隣接する穴１４１の組１４２の中心間の距離１４３は、たとえば６．０ｍｍである。

高圧水蒸気を噴射した後の繊維シート２４の水分率が、高圧水蒸気を噴射する前の繊維シート２４の水分率よりもできるだけ大きくならないようにするため、高圧水蒸気の温度は、乾燥ドライヤー２０の温度よりも高いことが好ましい。たとえば、高圧水蒸気の温度は、１３０〜２２０℃であることが好ましい。これにより、高圧水蒸気を繊維シート２４に噴射しているときも繊維シート２４の乾燥は進むことになり、繊維シート２４は、嵩が高くなるのと同時に乾燥する。繊維シート２４が乾燥すると繊維シート２４の繊維同士の水素結合が強くなるので、繊維シート２４の強度は高くなり、繊維シート２４の高くなった嵩はつぶれにくくなる。また、繊維シート２４の強度は高くなることによって、高圧水蒸気の噴射により繊維シート２４に穴が開いたり、切れたりすることが防止される。

高圧水蒸気を噴射した後の繊維シート２４の水分率は、３５％以下であることが好ましい。高圧水蒸気を噴射した後の繊維シート２４の水分率が３５％よりも大きいと、後述の乾燥ドライヤーによる乾燥によって繊維シート２４の水分率を５％以下にすることができない場合がある。この場合、さらに追加の乾燥が必要であり、不織布の製造効率が悪くなる。

高圧水蒸気によって繊維シート２４の上面に溝部が形成されるとともに、繊維シート２４の下面（繊維シート２４のサンクションドラム側の面）にサクションドラム１３の外周面のパターンに対応した不図示の凹凸が形成される。

その後、図１に示すように、乾燥ドライヤー２０とは別の乾燥ドライヤー２２に転写される。乾燥ドライヤー２２は、たとえば、ヤンキードライヤーである。乾燥ドライヤー２２のドラムは蒸気により約１５０℃に加熱され、そのドラムに繊維シート２４を付着させて、繊維シート２４を乾燥させる。乾燥ドライヤー２２を通過した後の繊維シート２４は十分に乾燥していることが必要であり、具体的には、乾燥ドライヤー２２を通過した後の繊維シート２４の水分率は５％以下であることが好ましい。

上述したように、特許文献１に記載されているような嵩高紙の製造方法では、５０〜８５重量％という非常に高い水分率を有する繊維シートに所定のパターンを形成するので、パターンを繊維シートに形成した後の乾燥工程で、繊維シートの乾燥のために多大なエネルギーが必要となる場合がある。一方、本発明の一実施形態の不織布の製造方法では、繊維シートの水分率が高い領域は、繊維シートの一部でしかないので、繊維シートの乾燥のために多大なエネルギーを必要としない。また、繊維シートの一部でしかない水分率が高い領域に、さらに高圧水蒸気が噴射されるので、水分率が高い領域の水分率はさらに小さくなり、繊維シートの乾燥のために多大なエネルギーをさらに必要としない。

乾燥した繊維シート２４は、不織布として巻き取り機２１に巻き取られる。

以上の一実施形態による不織布の製造方法を以下のように変形することができる。
（１）繊維シートに適用する水または水溶液の量を変えて、水分率を上昇させた領域の水分率を場所によって変えられるようにしてもよい。繊維シートの水分率が高い場所ほど、繊維シートの繊維間の水素結合が弱くなり、繊維間の交絡が弱くなるので、高嵩部の高さを高くすることができる。したがって、水分率を上昇させた領域の水分率を場所によって変えることによって、高嵩部の高さを場所によって変えることができ、繊維シート２４の表面の設計の自由度が上がる。

（２）水分率を上昇させた領域を繊維シートに形成するために使用したスプレーに電磁弁などを設けて、スプレーは水または水溶液を間欠的に放射できるようにしてもよい。これにより、水分率を上昇させた領域を間欠的に形成することができる。上述したように、水分率を上昇させた領域では、繊維間の水素結合が弱く、繊維間の交絡は弱いので、高圧水蒸気を噴射すると、繊維シート２４に溝部５２および高嵩部５４が形成される。しかし、水分率を上昇させていない領域では、繊維シート２４の水分率が非常に小さいので、繊維間の水素結合が強く、繊維間の交絡は強いため、高圧水蒸気を噴射しても、繊維シート２４に溝部５２および高嵩部５４はほとんど形成されない。したがって、水または水溶液を間欠的に放射できるスプレーを使用することによって、高圧水蒸気を連続的に噴射した場合であっても、図１１に示す繊維シート２４Ａのように、幅方向（ＣＤ）に並び、機械方向（ＭＤ）に間欠的に延びている溝部５２Ａおよび高嵩部５４Ａを形成することができる。すなわち、水分率を上昇させた領域を部分的に形成することによって、高圧水蒸気を連続的に噴射した場合であっても、部分的に溝部および高嵩部を形成することができる。

また、スプレーによる水または水溶液の放射の間隔を制御することによって、繊維シート２４に溝部５２および高嵩部５４のパターンを変更することができる。これにより、溝部５２および高嵩部５４のパターンを変更するためのコストを低減することができる。一方、引用文献１に記載の繊維シートの製造方法では、繊維シートに形成されるパターンを変更するためには、開孔パターン構造体、吸引サンクションドラムおよび蒸気ノズルを取り替えなくてはならないので、繊維シートに形成されるパターンを変更するのに費用がかかる。

（３）図１２に示すように、水または水溶液が入っている管２３Ｂの水または水溶液を吐出する開口部２３１Ｂに繊維シート２４Ｂを近接させることによって、水分率を上昇させた領域２４１Ｂを繊維シート２４Ｂの一部に形成するようにしてもよい。簡単な設備で水分率を上昇させた領域２４１Ｂを繊維シート２４Ｂの一部に形成することができる。これにより、高圧水蒸気を連続的に噴射した場合であっても、水分率を上昇させた領域２４１Ｂのみに溝部および高嵩部を形成することができる。

（４）図１３に示すように、水分付与ロール２３Ｃに繊維シート２４Ｃを通すことによって、水分率を上昇させた領域２４１Ｃを繊維シート２４Ｃの一部に形成するようにしてもよい。水分付与ロール２３Ｃは、水または水溶液をしみ出すパターン部２３３Ｃを外周面に有する上段ロール２３１Ｃと、平滑な外周面を有する下段ロール２３２Ｃとからなる。なお、水分付与ロールは、平滑な外周面を有する上段ロールと、水または水溶液をしみ出すパターン部を外周面に有する下段ロールとからなるようにしてもよい。また、水分付与ロールの上段ロールおよび下段ロールは、ともに水または水溶液をしみ出すパターン部を外周面に有していてもよい。パターン部２３３Ｃは多孔質体で構成され、上段ロール２３１Ｃの内部に供給された水または水溶液は、パターン部２３３Ｃを通って上段ロール２３１Ｃの外周面上に供給される。これにより、繊維シート２４Ｃが水分付与ロール２３Ｃを通過すると、パターン部２３３Ｃと同じ大きさおよび形状の水分率を上昇させた領域２４１Ｃを繊維シート２３Ｃ形成することができる。パターン部２３３Ｃの大きさおよび形状を変えることによって、繊維シート２３Ｃに形成される水分率を上昇させた領域２４１Ｃの大きさおよび形状を自由に変更できるので便利である。これにより、高圧水蒸気を連続的に噴射した場合であっても、大きさおよび形状を自由に変更できる領域２４１Ｃのみに溝部および高嵩部を形成することができる。

（５）高圧水蒸気は、繊維シート中の水分を蒸発させることができる。したがって、高圧水蒸気のエネルギーを高くすることによって、高圧水蒸気噴射後の繊維シートの水分率を５％以下にすることができる。この場合、繊維シートをさらに乾燥する必要はないので、図１４に示す不織布製造装置１Ｄのように、蒸気ノズル１４と巻き取り機２１との間に乾燥ドライヤーを設けないようにしてもよい。

（６）以上の本発明の一実施形態における不織布の製造方法は、湿式による不織布の製造方法であった。しかし、本発明の不織布の製造方法は、乾式による不織布の製造方法に適用することができる。たとえば、ウェブを支持体上に供給して、支持体上に繊維シートを形成し、繊維シートの一部に、繊維シートの水分率よりも高い水分率に水分率を上昇させた領域を形成し、繊維シートの水分率を上昇させた領域に高圧水蒸気を噴射するようにしてもよい。また、高圧水蒸気を繊維シートに噴射したとき、繊維シートが高圧水蒸気によって吹き飛んでしまうのを防ぐために、高圧水蒸気を繊維シートに噴射する前に高圧水流を繊維シートに噴射してもよい。

実施形態と変形例の一つ、もしくは複数を組み合わせることも可能である。変形例同士をどのように組み合わせることも可能である。

以上の説明はあくまで一例であり、発明は、上記の実施形態に何ら限定されるものではない。

以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。

実施例および比較例において、蒸気吹付け前繊維シート水分率、繊維シート目付、繊維シート厚み、乾燥引張強度、乾燥引張伸度、湿潤引張強度および湿潤引張伸度を、以下のようにして測定した。

（蒸気吹付け前繊維シート水分率）
図１に示す不織布製造装置１において、スプレー２３から水を放射された繊維シート２４をサンプリングし、サンプリングした繊維シート２４の中から、水が放射された領域を切り出した後、切り出したサンプル片の質量（Ｗ１）を測定した。その後、サンプル片を１０５℃の恒温槽に１時間静置し、さらに乾燥させた後、サンプル片の質量（Ｄ１）を測定した。そして、下記の式を用いて蒸気吹付け前繊維シート水分率を算出した。
蒸気吹付け前繊維シート水分率＝（Ｗ１−Ｄ１）／Ｗ１×１００（％）
１０個のサンプル片の蒸気吹付け前繊維シート水分率の平均値をそのサンプル片に対応する実施例または比較例の蒸気吹付け前繊維シート水分率とした。

（繊維シート目付）
乾燥ドライヤー２０で乾燥された繊維シート２４をサンプリングし、３０ｃｍ×３０ｃｍのサイズに切り出して、サンプル片を作製した。その後、サンプル片を１０５℃の恒温槽に１時間静置し、さらに乾燥させた後、サンプル片の質量を測定した。そして、測定したサンプル片の質量をサンプル片の面積で割り算して繊維シート目付を算出した。
１０個のサンプル片の繊維シート目付の平均値をそのサンプル片に対応する実施例または比較例の繊維シート目付とした。

（繊維シート厚み）
１５ｃｍ²の測定子を備えた厚み計（（株）大栄化学精器製作所製 型式FS-60DS）を使用して、３ｇ／ｃｍ²の測定荷重の測定条件で、製造した不織布の厚みを測定した。１つの測定用試料について３ヶ所の厚みを測定し、３ヶ所の厚みの平均値をその不織布に対応する実施例または比較例の繊維シート厚みとした。

（乾燥引張強度）
製造した不織布から、長手方向が繊維シートの機械方向（ＭＤ）である２５ｍｍ幅の短冊状の試験片と、長手方向が繊維シートの幅方向（ＣＤ）である２５ｍｍ幅の短冊状の試験片とを切り取ることによって測定用試料を作製した。３つの機械方向（ＭＤ）の測定用試料および３つの幅方向（ＣＤ）の測定用試料のそれぞれの引張強度を、最大荷重容量が５０Ｎであるロードセルを備えた引張試験機（島津製作所（株）製、オートグラフ 型式AGS-1kNG）を使用して、１００ｍｍのつかみ間距離および１００ｍｍ／分の引張速度の条件で測定した。３つの測定用試料の引張強度の平均値をその測定用試料に対応する実施例または比較例の乾燥引張強度とした。

（乾燥引張伸度）
製造した不織布から、長手方向が繊維シートの機械方向（ＭＤ）である２５ｍｍ幅の短冊状の試験片と、長手方向が繊維シートの幅方向（ＣＤ）である２５ｍｍ幅の短冊状の試験片とを切り取ることによって測定用試料を作製した。３つの機械方向（ＭＤ）の測定用試料および３つの幅方向（ＣＤ）の測定用試料のそれぞれの引張伸度を、最大荷重容量が５０Ｎであるロードセルを備えた引張試験機（島津製作所（株）製、オートグラフ 型式AGS-1kNG）を使用して、１００ｍｍのつかみ間距離および１００ｍｍ／分の引張速度の条件で測定した。ここで、引張伸度とは、引張試験機で測定用試料を引っ張ったときの最大の伸び（ｍｍ）をつかみ間距離（１００ｍｍ）で割り算した値である。３つの測定用試料の引張伸度の平均値をその測定用試料に対応する実施例または比較例の乾燥引張伸度とした。

（湿潤引張強度）
製造した不織布から、長手方向が繊維シートの機械方向（ＭＤ）である２５ｍｍ幅の短冊状の試験片と、長手方向が繊維シートの幅方向（ＣＤ）である２５ｍｍ幅の短冊状の試験片とを切り取り、切り取った試験片の質量の２．５倍の水をその試験片に含浸させる（含水倍率、２５０％）ことによって測定用試料を作製した。３つの機械方向（ＭＤ）の測定用試料および３つの幅方向（ＣＤ）の測定用試料のそれぞれの引張強度を、最大荷重容量が５０Ｎであるロードセルを備えた引張試験機（島津製作所（株）製、オートグラフ 型式AGS-1kNG）を使用して、１００ｍｍのつかみ間距離および１００ｍｍ／分の引張速度の条件で測定した。３つの測定用試料の引張強度の平均値をその測定用試料に対応する実施例または比較例の湿潤引張強度とした。

（湿潤引張伸度）
製造した不織布から、長手方向が繊維シートの機械方向（ＭＤ）である２５ｍｍ幅の短冊状の試験片と、長手方向が繊維シートの幅方向（ＣＤ）である２５ｍｍ幅の短冊状の試験片とを切り取り、切り取った試験片の質量の２．５倍の水をその試験片に含浸させる（含水倍率、２５０％）ことによって測定用試料を作製した。３つの機械方向（ＭＤ）の測定用試料および３つの幅方向（ＣＤ）の測定用試料のそれぞれの引張伸度を、最大荷重容量が５０Ｎであるロードセルを備えた引張試験機（島津製作所（株）製、オートグラフ 型式AGS-1kNG）を使用して、１００ｍｍのつかみ間距離および１００ｍｍ／分の引張速度の条件で測定した。３つの測定用試料の引張伸度の平均値をその測定用試料に対応する実施例または比較例の湿潤引張伸度とした。

以下、実施例および比較例の作製方法について説明する。

（実施例１）
図１に示す本発明の一実施形態における不織布製造装置１を使用して実施例１を作製した。７０重量％の針葉樹晒クラフトパルプ（NBKP）と、繊度が１．１ｄｔｅｘであり、繊維長が７ｍｍである３０重量％のレーヨン（ダイワボウレーヨン（株）製、コロナ）とを含む抄紙原料を作製した。抄紙原料の坪量は４５ｇ／ｍ²であった。そして、原料ヘッド１１を使用して繊維シート形成ベルト１６（日本フィルコン（株）製 OS80）上に抄紙原料を供給し、吸引ボックス１５を使用して抄紙原料を脱水して繊維シート２４を形成した。このときの繊維シート２４の繊維シート水分率は８０％であった。その後、２台の高圧水流ノズル１２を使用して高圧水流を繊維シート２４に噴射した。２台の高圧水流ノズル１２を使用して繊維シート２４に噴射した高圧水流の高圧水流エネルギーは０．４６ｋＷ／ｍ²であった。ここで、高圧水流エネルギーは下記の式から算出される。
高圧水流エネルギー(kW/m²)＝1.63×噴射圧力(kg/cm²)×噴射流量(m³/min)／処理速度(m/min)
ここで、噴射圧力(kg/cm²)＝750×オリフィス開孔総面積(m²)×噴射圧力(kg/cm²)×0.495

また、高圧水流ノズル１２の先端と繊維シート２４の上面との間の距離は１０ｍｍであった。さらに、高圧水流ノズル１２の穴径は９２μｍであり、穴ピッチは０．５ｍｍであった。

繊維シート２４は、２台の繊維シート搬送コンベア１８，１９に転写された後、１２０℃に加熱されたヤンキードライヤー２０に転写され、繊維シート２４の水分率が８％以下になるように乾燥された。

次に、スプレー２３から繊維シート２４へ水を放射することによって、繊維シート２４の一部に水分率を上昇させた複数の領域を形成した。スプレー２３の穴径は２００μｍであり、スプレー２３の穴ピッチは６ｍｍであった。水分率を上昇させた領域における繊維シート２４の蒸気吹付け前繊維シート水分率は４０％であった。

次に、２台の蒸気ノズル１４を使用して高圧水蒸気を繊維シート２４の水分率を上昇させた領域に噴射した。このときの高圧水蒸気の蒸気圧力は０．７ＭＰａであり、蒸気温度は１９０℃であった。また、蒸気ノズル１４の先端と繊維シートの上面との間の距離は２ｍｍであった。さらに、蒸気ノズルの穴の配置は、図１０に示す穴の配置であり、蒸気ノズルの穴径は３００μｍであり、穴ピッチは２．０ｍｍであった。また、サクションドラム１３が繊維シートを吸引する吸引力は、−１ｋＰａであった。サクションドラム１３の外周にはステンレス製の１８メッシュ開孔スリーブを使用した。高圧水蒸気を繊維シート２４に噴射した後の水分率を上昇させた領域における繊維シート２４の水分率は３５％であった。

そして、繊維シート２４は、１５０℃に加熱されたヤンキードライヤー２２に転写され、繊維シート２４の水分率が５％以下になるように乾燥された。乾燥した繊維シート２４が実施例１となる。実施例１を製造するときのラインスピードは５０ｍ／ｍｉｎであった。

（実施例２）
実施例２は、スプレー２３から繊維シート２４へ放射される水の量を調整して、水分率を上昇させた領域における繊維シート２４の蒸気吹付け前繊維シート水分率を６０％とした点を除いて、実施例１の製造方法と同様な方法によって製造された。

（実施例３）
実施例３は、スプレー２３から繊維シート２４へ放射される水の量を調整して、水分率を上昇させた領域における繊維シート２４の蒸気吹付け前繊維シート水分率を８０％とした点を除いて、実施例１の製造方法と同様な方法によって製造された。

（比較例１）
比較例１は、スプレー２３から繊維シート２４へ水を放射しなかった点を除いて、実施例１の製造方法と同様な方法によって製造された。

（実施例４〜８）
実施例４〜８は、蒸気ノズル１４の台数を１台とした点およびラインスピードを変更した点を除いて実施例１の製造方法と同様な方法によって製造された。

（実施例９〜１３）
実施例９〜１３は、蒸気ノズル１４の台数を１台とした点、スプレー２３から繊維シート２４へ放射される水の量を調整して、水分率を上昇させた領域における繊維シート２４の蒸気吹付け前繊維シート水分率を６０％とした点およびラインスピードを変更した点を除いて実施例１の製造方法と同様な方法によって製造された。

（実施例１４〜１８）
実施例１４〜１８は、蒸気ノズル１４の台数を１台とした点、スプレー２３から繊維シート２４へ放射される水の量を調整して、水分率を上昇させた領域における繊維シート２４の蒸気吹付け前繊維シート水分率を８０％とした点およびラインスピードを変更した点を除いて実施例１の製造方法と同様な方法によって製造された。

（実施例１９〜２２）
実施例１９〜２２は、ラインスピードを変更した点を除いて実施例１の製造方法と同様な方法によって製造された。

（実施例２３〜２６）
実施例２３〜２６は、スプレー２３から繊維シート２４へ放射される水の量を調整して、水分率を上昇させた領域における繊維シート２４の蒸気吹付け前繊維シート水分率を６０％とした点およびラインスピードを変更した点を除いて実施例１の製造方法と同様な方法によって製造された。

（実施例２７〜３０）
実施例２７〜３０は、スプレー２３から繊維シート２４へ放射される水の量を調整して、水分率を上昇させた領域における繊維シート２４の蒸気吹付け前繊維シート水分率を８０％とした点およびラインスピードを変更した点を除いて実施例１の製造方法と同様な方法によって製造された。

（実施例３１，３２）
実施例３１，３２は、蒸気ノズル１４の台数を１台とし、さらに上下の位置関係を反対にした蒸気ノズル１４とサンクションドラム１３とをさらに設けた点、スプレー２３から繊維シート２４へ放射される水の量を調整して、水分率を上昇させた領域における繊維シート２４の蒸気吹付け前繊維シート水分率を８０％とした点およびラインスピードを変更した点を除いて実施例１の製造方法と同様な方法によって製造された。

以上の実施例および比較例の詳細な製造条件を表１〜３に示す。

以上の実施例および比較例の、繊維シート厚み、乾燥引張強度、乾燥引張伸度、湿潤引張強度および湿潤引張伸度を表４〜６に示す。

実施例１〜３２のすべての繊維シート厚みは、比較例１の繊維シート厚みよりも大きい。また、実施例１〜３２のすべての湿潤引張伸度は、比較例１の繊湿潤引張伸度よりも大きい。これより、本発明による不織布の製造方法によれば、嵩高であり、かつ湿潤の状態で柔軟性を有する不織布を製造できることがわかる。

さらに、繊維シート全体の水分率を４０％にした試料（比較例２）を作製し、水蒸気を噴射した後の繊維シート全体の水分率を測定した。その結果、比較例１の水分率は３１％であった。また、繊維シートの一部の領域の水分率が４０％である実施例１に水蒸気を噴射した後の繊維シート全体の水分率を測定した。その結果、実施例１の水分率は１８％であった。これより、本発明によって繊維シートの乾燥のために多大なエネルギーが必要とならないようにできることがわかる。

本発明の不織布の製造方法により製造された不織布は、クッキングペーパー、ペーパータオル、ティッシュ、濡れティッシュおよび掃除用不織布製品などとして好適に使用され得る。

１，１Ｄ 不織布製造装置
１１ 原料供給ヘッド
１２ 高圧水流ノズル
１３ サクションドラム
１４ 蒸気ノズル
１５ 吸引ボックス
１６ 繊維シート形成コンベア
１７ 吸引ピックアップ
１８，１９ 繊維シート搬送コンベア
２０，２２ 乾燥ドライヤー
２１ 巻き取り機
２３ スプレー
２４ 繊維シート
３１ 高圧水流
３２ 溝部
４１ 繊維シート形成ベルト
５１ 高圧水蒸気
５２ 溝部
５４ 高嵩部
２４１ 水分率を上昇させた領域

Claims (7)

1. 水分を含んだ抄紙原料を支持体上に供給して、該支持体上に繊維シートを形成する工程と、
   前記繊維シートを乾燥する工程と、
   前記繊維シートを乾燥する工程によって乾燥した繊維シートの一部に、前記繊維シートを乾燥する工程によって乾燥した繊維シートの水分率よりも高い水分率に水分率を上昇させた領域を形成する工程と、
   前記繊維シートの水分率を上昇させた領域に高圧水蒸気を噴射する工程とを含む、不織布の製造方法。
2. 前記繊維シートを乾燥する工程の前に、高圧水流を繊維シートに噴射する工程をさらに含む請求項１に記載の不織布の製造方法。
3. 前記繊維シートの水分率を上昇させた領域における繊維シートの水分率は、１０％以上、８０％以下である請求項１又は請求項２に記載の不織布の製造方法。
4. 前記水分率を上昇させた領域を形成する工程は、スプレーを使用して水または水溶液を前記繊維シートに適用することによって、前記水分率を上昇させた領域を前記繊維シートの一部に形成する請求項１〜３のいずれか１項に記載の不織布の製造方法。
5. 前記スプレーは、水または水溶液を間欠的に放射できる請求項４に記載の不織布の製造方法。
6. 前記水分率を上昇させた領域を形成する工程は、水または水溶液が入っている管の水または水溶液を吐出する開口部に前記繊維シートを近接させることによって、前記水分率を上昇させた領域を前記繊維シートの一部に形成する請求項１〜３のいずれか１項に記載の不織布の製造方法。
7. 前記水分率を上昇させた領域を形成する工程は、外周面に水または水溶液をしみ出すパターン部を有するロールを含む水分付与ロールに前記繊維シートを通すことによって、前記水分率を上昇させた領域を前記繊維シートの一部に形成する請求項１〜３のいずれか１項に記載の不織布の製造方法。

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