(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つの開孔部面積が３〜２５ｍｍ2で且つ開孔部面積率が１９〜９１％であり、開孔部を形成するネット材の最小幅が０．２〜２ｍｍであるところの多数の開孔部を有する開孔パターンネットを、紙層形成工程と乾燥工程との間または該乾燥工程内に設置したことを特徴とする嵩高紙製造装置。
【請求項２】
上記開孔パターンネットは、水に対する接触角が７０°以上の撥水性を有している、請求項１記載の嵩高紙製造装置。
【請求項３】
上記開孔パターンネット中の１つの開孔部面積が４〜７ｍｍ2で且つ開孔部面積率が４０〜８２％であり、開孔部を形成するネット材の最小幅が０．３〜１ｍｍであり、上記開孔パターンネットの厚みが０．３〜１０ｍｍである、請求項１又は２記載の嵩高紙製造装置。
【請求項４】
上記開孔部の形状が三角形である、請求項１〜３の何れかに記載の嵩高紙製造装置。
【請求項５】
請求項１ないし４の何れかに記載の嵩高紙製造装置を用いた嵩高紙の製造方法であって、水分率が５０〜９９重量％の繊維シートを開孔パターンネット上に保持した状態で、吸引によって該繊維シートにパターン付けを行う嵩高紙の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、嵩高紙の製造装置に関する。該製造装置を用いて製造された嵩高紙はペーパータオル、ティッシュ、掃除用紙製品及び衛生材料等の吸収性基材等に好ましく用いられる。また、本発明は、該製造装置を用いた嵩高紙の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の抄紙プロセスにおいては、繊維シートの形成に、５０〜１００メッシュ／インチの細かな開孔部を有する平滑な紙層形成ベルトや搬送ベルトが用いられており、さらに、そのようなベルト上に形成された繊維シートに対して、均一にプレス脱水加工が施されている。
【０００３】
このような抄紙プロセスは、紙の平滑性や強度の発現の面では有利なものの、紙の厚みや吸水容量、柔らかさの面では不利なものである。また、上述のプレス脱水加工を行わずに、繊維シートを熱風中を通過させて乾燥させるスルー・エアー・ドライヤーを用いる製法もあるが、紙の厚みや吸水容量等を顕著に増大させるレベルには達していない。
【０００４】
さらに、このような従来の抄紙プロセスを用いて、紙の厚みや吸水容量、柔らかさをアップするために、より大きな繊維間空隙を得る方法として、１）高濃度のアルカリ剤（例えば、水酸化ナトリウム）でセルロース繊維を膨潤させ、繊維断面積を増大させたマーセル化繊維を用いる方法や、２）Ｎ−メチロール基等を含有する架橋樹脂でセルロース繊維を架橋して調製された、ねじれた形状を有する架橋繊維を用いる方法等がある。これらの方法によれば、事実ある程度繊維間空隙を増大させて、厚みや吸収容量をアップすることができるが、未処理のセルロース繊維に比較して高コストであり、さらに液を吸収した状態で若干の圧力がかかると、繊維間空隙が容易に破壊されやすいという欠点を有している。
【０００５】
そこで、未処理のセルロース繊維を用いて、製造プロセスの点から、厚みや吸水容量、柔らかさを向上させた嵩高紙を製造する試みがなされている。
【０００６】
例えば、特開昭５２−２１４０５号公報には、１つの開孔部面積が０．００７２ｍｍ２  〜２．１ｍｍ２  であり、６．４５ｃｍ２  あたり１００〜３６００個の開孔部を有する開孔パターン搬送ベルトを用いて、乾燥前の濡れた繊維シートを該開孔パターン搬送ベルトに保持して吸引によりパターン付けを行い、その後、圧縮せずに熱風中を通過させて中間乾燥し、ヤンキードライヤーにて最終乾燥させる嵩高紙の製造方法が開示されている。
【０００７】
また、特表平５−５０６２７７号公報および特表平５−５０６８９３号公報には、感光性樹脂を用いた所定の開孔形状部を有する開孔パターン樹脂と、その補強として従来より用いられている抄紙搬送ベルトとを複合化した開孔パターン搬送ベルトを用いて、乾燥前の濡れた繊維シートに吸引によりパターン付けを行い、その後、圧縮せずに熱風中を通過させて中間乾燥し、ヤンキードライヤーにて最終乾燥する嵩高紙の製造方法が開示されている。特にこれらの公報には、長時間の連続抄紙において、開孔パターン搬送ベルトの樹脂の酸化によって生じる劣化を抑制または遅延させることを目的として酸化防止剤等の薬品を抄紙運転中に上記ベルトへシャワーにより直接添加することが開示されている。
【０００８】
同じく、特表平５−５０８４４９号公報、特表平５−５０８４５０号公報および、特表平５−５０８４５２号公報にも、感光性樹脂を用いた開孔パターン樹脂と従来より用いられている抄紙搬送ベルトとを複合化した開孔パターン搬送ベルトが開示されている。特にこれらの公報には、強力な吸引工程によって乾燥前のパルプ繊維シートからパルプが抜け落ちることを防止するために、上記開孔パターン搬送ベルトの吸引ボックス側に接する面側を凹凸の粗い面に仕上げることが開示されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記公報に記載の従来技術は、以下に述べるような欠点を有するものであった。
【００１０】
即ち、特開昭５２−２１４０５号公報には、開孔パターン搬送ベルトとして、１０メッシュ〜６０メッシュ／インチの半あや織りされた汎用性の抄紙ベルトを用いることが記載されているが、該抄紙ベルトは開孔部の面積が小さすぎるため、平均繊維長１．５ｍｍ程度までの短い繊維であれば開孔部へ偏向させることができるものの、相対的に長い繊維よりなる針葉樹パルプを開孔部中へ偏向させて低密度突起を形成させることは不可能であった。
【００１１】
また、特表平５−５０６２７７号公報、特表平５−５０６８９３号公報、特表平５−５０８４９９号公報、特表平５−５０８４５０号公報および特表平５−５０８４５２号公報に開示されているひし形状の均一な開孔部を有する感光性樹脂−抄紙搬送ベルトを複合化した開孔パターンベルトを用いた場合には、連続した高密度の網目状領域と低密度の島状領域とが吸引により形成されることになる。これらの公報中には、ひし形状の開孔部の最も好ましい寸法として、ひし形の対角線が１．６８９２ｍｍ×１．２３７９ｍｍであると記載されている。これは、１個の開孔部面積としては、１．０４６ｍｍ２  に相当する。しかしながら、開孔部の面積が３ｍｍ２  未満では、吸引により形成される低密度突起の容積が小さいため、十分な厚みや吸水容量、柔らかさを発現させることができない。また、乾燥前のパルプシートを吸引によりパターン付けし、乾燥工程まで搬送する方式においては、開孔パターン搬送ベルトも相当に長いものになってしまい、あるパターンの開孔パターン搬送ベルトを製造するにしても相当費用がかかることになる。このような開孔パターン搬送ベルトで長期の連続操業を行う場合には、紙の搬送を担う開孔パターン搬送ベルトの樹脂部分が多くの反転ロールやヤンキードライヤー表面と強力な圧力のもとでこすれ合うため、ベルトの寿命の面で問題がある。さらに、このような長尺の開孔パターン搬送ベルトは、その取りはずしや交換に多大の時間を要するため、一台の抄紙機において、均一な構造をもつ通常の紙と、網目状高密度領域と島状の低密度領域とをもつ嵩高紙とを交互に製造したり、該嵩高紙のパターン形状を簡単に変更して製造するのは不可能であった。
【００１２】
従って、本発明の目的は、厚みが大きく、吸収性が高く、柔らかさに優れ、かつ適度な丈夫さを有する嵩高紙の製造に適した製造装置及びそれを用いた製造方法を提供することにある。また、本発明の目的は、長期連続操業に対応でき、通常抄紙生産との切り替えや、パターン形状の変更が容易にできる嵩高紙製造装置及びそれを用いた製造方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは鋭意検討した結果、特定の開孔パターンを有する開孔パターンネット、及び該開孔パターンネットが特定の位置に設置された嵩高紙製造装置により、上記目的が達成され得ることを知見した。
【００１４】
本発明は上記知見に基づき成されたもので、１つの開孔部面積が３〜２５ｍｍ2で且つ開孔部面積率が１９〜９１％であり、開孔部を形成するネット材の最小幅が０．２〜２ｍｍであるところの多数の開孔部を有する開孔パターンネットを、紙層形成工程と乾燥工程との間または該乾燥工程内に設置したことを特徴とする嵩高紙製造装置を提供することにより上記目的を達成したものである。
【００１５】
また、本発明は、上記嵩高紙製造装置を用いた嵩高紙の製造方法であって、水分率が５０〜９９重量％の繊維シートを開孔パターンネット上に保持した状態で、吸引によって該繊維シートにパターン付けを行う嵩高紙の製造方法を提供するものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の嵩高紙製造装置の好ましい実施形態を図面を参照して詳細に説明する。ここで、図１は、本発明の嵩高紙製造装置の一実施形態を示す模式図であり、図２は、図１に示す装置に備えられた開孔パターンネットの一実施形態の要部を拡大して示す平面図であり、図３は、吸引ドラムにおける繊維シートの吸引の様子を示す要部拡大図である。
【００１７】
図１および図２に示す装置（抄紙機）１は、多数の開孔部を有する開孔パターンネットを周面に配設した吸引ドラムを、紙層形成工程と乾燥工程との間に設置した嵩高紙製造装置であり、該装置１は、原料供給部１０、紙層形成部２０、パターン付与部３０、乾燥部４０及び巻取部５０から構成されている。上記装置１の各部における概要を説明すると以下の通りである。
【００１８】
上記原料供給部１０は、抄紙原料供給ヘッド１１を備えており、所定濃度に調製された繊維懸濁液が該抄紙原料供給ヘッド１１から上記紙層形成部２０へ供給されるようになされている。
上記紙層形成部２０は、紙層形成ベルト２１及び該紙層形成ベルト２１に隣接して設けられている脱水用の吸引ボックス２２を備えている。該紙層形成ベルト２１は通常の抄紙機に用いられているワイヤーメッシュベルトから成っている。一方、該吸引ボックス２２は、該紙層形成ベルト２１上に形成された繊維シート２の脱水が可能になされており、下流の工程である上記パターン付与部３０へ搬送される繊維シート２の水分率を調整している。また、上記紙層形成部２０から次に述べるパターン付与部３０及び乾燥部４０にかけて、搬送ピックアップベルト２３が走行しており、上記繊維シート２の安定搬送を可能となしている。吸引ボックス２４は、上記紙層形成ベルト２１から上記搬送ピックアップベルト２３への上記繊維シート２の転送を担っている。
上記パターン付与部３０は、吸引ドラム３２を備えている。該吸引ドラム３２の周面には、図３に示すように、ワイヤーメッシュからなる目の細かい支持用ネット３５（４０〜１２０メッシュ程度）と、その外周に位置している、多数の開孔部を有する開孔パターンネット３１とが配設されている。該吸引ドラム３２内に備えられている吸引ボックス３７は、該開孔パターンネット３１及び該支持用ネット３５を介して、その外部から内部に向けてエアの吸引が可能になされている。また、上記パターン付与部３０には、エアーノズル３８および弱吸引ボックス３９が備えられており、これらによって上記開孔パターンネット３１に貼り付いた上記繊維シート２が上記搬送ピックアップベルト２３へ転送することを容易にしている。
上記乾燥部４０は、ドラム状スルー・エアー・ドライヤー（ＴＡＤ）４１を備えている。このドラム状スルー・エアー・ドライヤー４１においては、ドラム周面の外側から内側に向けて熱風が通過するようになされている。このドラム状スルー・エアー・ドライヤー４１の周面には、網目状ネット４２が配設されている。該網目状ネット４２としては熱風の通過に支障のない程度の目開きを有するものが用いられる。また、このドラム状スルー・エアー・ドライヤー４１内部の下端部付近には吸引ボックス４３が配設されており、該吸引ボックスによって、上記パターン付与部３０から移送されてきた繊維シート２が上記網目状ネット４２上へ転送するのを容易にしている。
また、上記巻取部５０は、製造された嵩高紙３を巻き取るためのワインダー５１を具備している。
【００１９】
上記装置１について更に詳述すると、上記パターン付与部３０における上記吸引ドラム３２に配設されている上記開孔パターンネット３１は、図２に示すように、所定厚の金属板を打ち抜いて作製されており、その全面に亘って連続した網目状パターンが形成されている。更に詳細には、上記開孔パターンネット３１は、その全面に亘って正三角形の開孔部３３が多数形成されている。正三角形の該開孔部３３は、ネット材（即ち、打ち抜きで残った部分）３６を介して６個で１個の正六角形模様３４を形成するように配置されており、該正六角形模様３４が規則的に配置されて亀甲模様を形成している。
【００２０】
濡れた繊維シート２を吸引によりパターン付けするためには、上記開孔パターンネット３１を使うことが重要である。該開孔パターンネット３１は、上記装置１における紙層形成工程と乾燥工程との間（乾燥工程内も含む）であればどの位置に設置してもよい。また、その設置形態は如何なるものでもよく、例えば搬送ベルト上に設置することも可能であるが、好ましくは上述の通り、上記吸引ドラム３２に上記開孔パターンネット３１を配設し、該吸引ドラム３２を上記装置１における特定の位置に設置する。
【００２１】
上記開孔パターンネット３１における上記開孔部３３は１つの面積が３〜２５ｍｍ２  である。該面積が３ｍｍ２  に満たないと上記開孔部３３中への繊維の偏向が十分ではなく、得られる嵩高紙内に良好な低密度突起（後述する低繊維密度領域に相当する）を形成させるには至らない。また、２５ｍｍ２  を超えると吸引による繊維の脱落が生じ、得られる嵩高紙に穴が開きやすくなり、さらに該嵩高紙内に形成される網目状の高密度領域（後述する高繊維密度領域に相当する）の面積が小さくなり十分な強度を有する嵩高紙が得られなくなる。上記開孔部３３の面積は４〜１０ｍｍ２  であることが好ましく、５〜８ｍｍ２  であることが更に好ましい。
【００２２】
また、上記開孔部３３の面積は、上記開孔パターンネット３１における開孔部面積率と関係している。即ち、上記開孔部３３の個々の面積を上述の範囲内としても、上記開孔パターンネット３１全体としてある程度の開孔部面積が得られないと十分に嵩高な紙を製造することができない。そこで、上記開孔パターンネット３１においては、上記開孔部３３の個々の面積を上述の範囲としていると共に該開孔部３３の開孔部面積率を１９〜９１％としている。ここで、該開孔部面積率が１９％に満たないと、得られる嵩高紙内における低密度突起を形成する領域（後述する低繊維密度領域に相当する）全体の面積が小さくなり、吸収容量が高く、風合いに優れた嵩高紙を得ることができない。また、９１％を超えると、得られる嵩高紙内における網目状の高密度領域を形成する領域（後述する高繊維密度領域に相当する）全体の面積が小さくなり、十分な強度を有する嵩高紙が得られなくなる。上記開孔部面積率は、４０〜８２％であることが好ましく、５０〜７５％であることが更に好ましい。尚、本明細書にいう開孔部面積率とは、上記開孔パターンネット３１において上記開孔部３３が形成されている領域に対して測定された値をいい、例えば上記開孔部３３が形成されていない上記開孔パターンネット３１の左右両側部は上記開孔部面積率の測定対象領域から除外される。
【００２３】
また、上記開孔部３３の面積は、上記開孔パターンネット３１において該開孔部３３を形成する（取り囲む）ネット材３６の幅とも関係している。即ち、上記開孔部３３の個々の面積を上述の範囲内としても、該ネット材３６の幅の広狭によっては、十分に嵩高で良好な強度を有する紙を製造することができない。そこで、上記開孔パターンネット３１においては、上記開孔部３３の個々の面積を上述の範囲としていると共に上記ネット材３６の最小幅を０．２〜２ｍｍとしている。ここで、該幅が０．２ｍｍに満たないと、得られる嵩高紙内に形成される網目状の高密度領域（後述する高繊維密度領域に相当する）の線幅が細くなりすぎて、十分な強度を有する嵩高紙が得られない。２ｍｍを超えると、得られる嵩高紙内に形成される網目状の高密度領域（後述する高繊維密度領域に相当する）の線幅が太くなり過ぎて硬い風合いの紙となってしまう。上記ネット材３６の最小幅は、０．３〜１ｍｍであることが好ましく、０．３〜０．８ｍｍであることが更に好ましい。尚、本発明書にいうネット材の最小幅とは、ネット材の幅が一定でない場合（例えば上記開孔パターンネットが円形の開孔部を有するような場合）には、ネット材の最狭部の幅をいい、ネット材の幅が一定の場合には当該幅をいう。
【００２４】
上記開孔パターンネット３１における上述の開孔部面積、開孔部面積率およびネット材３６の幅を考慮すると、一辺が１ｃｍの正方形を考えた場合に、該開孔パターンネット３１において上記開孔部３３が形成された何れの領域でも、上記正方形内に平均して４〜１７個の開孔部３３が存在することが好ましく、７〜１４個存在することが更に好ましい。
【００２５】
また、上記開孔パターンネット３１の厚み、換言すれば上記開孔部３３の深さは０．３〜１０ｍｍであることが好ましく、０．３〜５ｍｍであることが更に好ましく、０．５〜３ｍｍであることが一層好ましい。上記厚みが０．３ｍｍに満たないと上記開孔パターンネット３１の強度が十分ではなく、高速操業時に破損を起こしやすくなることがあり、１０ｍｍを超えると開孔パターンネット３１の剛性が高くなり変形しにくくなるため、上記吸引ドラム３２の周面に設置するのが困難となることがあるので上記範囲内とすることが好ましい。
【００２６】
さらに、上記開孔パターンネット３１は抄紙安定性（該開孔パターンネット３１に密着した上記繊維シート２の剥離しやすさ）の面から撥水性であることが好ましい。更に好ましくは、上記開孔パターンネット３１は、撥水コーティング処理されて水に対する接触角が７０°以上の撥水性を有していることが好ましい。上記撥水コーティング処理としては、例えば、テフロン樹脂等で表面処理することが挙げられる。このような開孔パターンネットを用いることにより、一旦吸引によるパターン付けによって該開孔パターンネットに貼り付いた繊維シートを他の搬送ベルトに転送させる際に該開孔パターンネットからの剥離がさらに良好になる効果があり、高速抄紙に一層適したものとなる。また、上記開孔パターンネットに剥離剤をスプレー添加することによっても上記繊維シートの剥離性を改善することができる。この場合、用いられる剥離剤としては、ポリオレフィン系剥離剤、高級脂肪酸系剥離剤及び鉱物油系剥離剤等が挙げられる。
上記接触角は、協和界面科学社製のＣＯＮＴＡＣＴ  ＡＮＧＬＥＭＥＴＥＲ  ＣＡ−Ｄ  を用い、温度２５℃において、開孔パターンネットの小片サンプル板（７６ｍｍ×２６ｍｍ）に水１０マイクロリットルをシリンジにて滴下後、すばやく測定して得られたものである。
【００２７】
次に、図１に示す装置１を用いた嵩高紙の製造方法について説明すると、まず、繊維懸濁液を上記抄紙原料供給ヘッド１１から上記紙層形成ベルト２１上に供給し、該紙層形成ベルト２１上に繊維を堆積させて、ウエット状態の繊維シート（紙層）２を形成する。尚、上記繊維懸濁液の濃度に特に制限は無く、紙層形成工程を安定に行い得る範囲の中から適宜選択することができる。
【００２８】
次いで、上記繊維シート２中に含まれている水分を吸引装置としての上記吸引ボックス２２により脱水して、下流の工程である上記吸引ドラム３２に移送される前の該繊維シート２の水分率を所定の値とする。該水分率は、該吸引ドラム３２において該繊維シート２に十分なパターン付けを可能とするために、該繊維シート２の５０〜９９重量％とし、好ましくは７０〜９５重量％とし、更に好ましくは８０〜９０重量％とする。即ち、該水分率が５０重量％に満たないと濡れた繊維シート２中の繊維１本１本の自由度が低いため、吸引による繊維構造の再構築が困難となり、９９重量％を超えると濡れた繊維シート２の構造維持ができず、搬送することが困難となる。
【００２９】
所定の水分率に調整された上記繊維シート２は、上記紙層形成ベルト２１から分離すると共に上記吸引ドラム３２の上記開孔パターンネット３１面上へと移送される。該吸引ドラム３２においては、該開孔パターンネット３１を介して、その外部から内部に向けて上記吸引ボックス３７によりエアが吸引されている。従って、上記繊維シート２のうち、上記開孔パターンネット３１中の開孔部３３上に位置している領域（この領域を「領域Ａ」という）は、図３に示すように、上記吸引によって、上記開孔部３３内に食い込み、上記吸引ドラム３２の内部に向けて厚みを増した凸状の形状となる。また、領域Ａは、吸引前に比して、構成繊維の繊維密度が低くなった低繊維密度領域となる。この場合、上記開孔パターンネット３１の下部には、該開孔パターンネット３１よりも目の細かい上記支持用ネット３５（４０〜１２０メッシュ程度）が配設されているので、領域Ａにおける厚みの急激な増加（急激な低密度化）は該支持用ネット３５によって規制され、領域Ａに大きな穴が開いたり、或いは上記繊維シート２が破れるようなことはない。
【００３０】
一方、上記繊維シート２のうち、上記開孔パターンネット３１中のネット材３６上に位置している部分及びその近傍（この領域を「領域Ｂ」という）は、上記吸引によって上記ネット材に押し付けられて圧縮されるので、吸引前に比して、その厚みが若干小さくなると共にその繊維密度が若干大きくなる。即ち、領域Ｂは、領域Ａに対して相対的に高繊維密度領域となる。斯かる高繊維密度領域は、得られる嵩高紙における上記低繊維密度領域に起因する引張強度の低下傾向を抑制する作用を有する。特に、上述の通り、上記開孔パターンネット３１は連続した網目状パターンから形成されているので、上記高繊維密度領域も連続した網目状パターンとなり、得られる嵩高紙の引張強度が一層向上する。
【００３１】
このようにして、上記吸引ドラム３２が半周する間に、上記繊維シート２には、上記開孔パターンネット３１の網目状パターンに対応するパターン付けが行われる。
【００３２】
上記吸引ドラム３２における上記吸引ボックス３７の吸引力は、上記繊維シート２の坪量や水分率等にもよるが、一般的な範囲としては、５０〜５００ｍｍＨｇであることが好ましく、１００〜３５０ｍｍＨｇであることが更に好ましい。
【００３３】
上記吸引ドラム３２において所定のパターン付けがされた上記繊維シート２は、次いで乾燥工程としての上記ドラム型スルー・エアー・ドライヤー４１内に導入され、熱風中を通過することにより乾燥される。この際、通常の抄紙プロセスで一般に行われている圧密化工程は行われない。この理由は、得られる嵩高紙の嵩高性が損なわれないようにするためである。
【００３４】
上記ドラム型スルー・エアー・ドライヤーがほぼ一回転する間に上記繊維シートは乾燥されて最終製品である嵩高紙３が得られる。得られた嵩高紙３は、上記巻取部５０における上記ワインダー５１によって巻き取られる。
【００３５】
以上の工程により嵩高紙が製造されるが、上記装置１においては、上記開孔パターンネット３１を上記吸引ドラム３２に配設することにより、従来の嵩高紙の製造方法では得られなかった以下に述べるような利点がある。
即ち、上記開孔パターンネット３１が上記吸引ドラム３２に固定されており、該開孔パターンネット３１には可動部分がないので、長時間連続使用しても劣化しにくく、その耐用年数が長くなる。また、上記開孔パターンネット３１を取り替えるだけの簡単な操作で、パターン形状の変更が容易にできる。さらに、上記吸引ドラム３２を下方へ移動させて繊維シート２の走行パスから外すことで、通常抄紙の生産も容易にでき、通常抄紙の生産との切り替えが簡単である。
【００３６】
上記開孔パターンネットが備えられた上記嵩高紙製造装置を用いて得られた嵩高紙の断面の構造を模式的に図４に示す。
図４に示すように、上述の方法で得られた嵩高紙３には、低繊維密度領域４と高繊維密度領域５とが存在している。該低繊維密度領域４は、上記開孔パターンネット３１における開孔部３３に対応して形成されたものであり、厚みが相対的に大きくなっている。一方、該高繊維密度領域５は上記開孔パターンネット３１における開孔部３３を取り囲むネット３６材に対応して形成されたものであり、厚みが相対的に小さくなっている。その結果、上記嵩高紙３は凹凸形状の構造を有し極めて嵩高となり、厚みが大きくなる。従って、吸収性が高く、柔らかさに優れたものとなる。また、強度の高い上記高繊維密度領域５が連続した網目状パターンとなっているので、上記嵩高紙３は適度な強度も有する。さらに、湿潤強度を発現させるポリアミドアミン・エピクロルヒドリン樹脂等の湿潤紙力増強剤を用いた場合には、上記開孔パターンネット３１によって画定された凹凸形状の構造を有した状態で繊維間の結合・接着が生じるため、濡れてもその凹凸形状が維持されるという優れた特徴を有することになる。
【００３７】
上記嵩高紙３を構成する繊維について説明すると、該繊維としては繊維長１０ｍｍ以下、特に０．５〜５ｍｍの短繊維が好ましく用いられる。斯かる短繊維としては、例えば針葉樹や広葉樹の化学パルプ、半化学パルプ及び機械パルプ等の木材パルプ、これら木材パルプを化学処理したマーセル化パルプ及び架橋パルプ、麻や綿等の非木材系繊維並びにレーヨン繊維等の再生繊維のようなセルロース系繊維；並びにポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエステル繊維及びポリアミド繊維のような合成繊維等が挙げられる。これらの繊維のうち、製品のコスト、強度、抄紙適性等の観点から、木材パルプ、非木材ハルプ、レーヨン繊維等のセルロース系繊維を用いることが好ましい。とりわけ、製品コストの観点から、木材パルプが一層好ましい。これらの短繊維は、上記嵩高紙３を構成する繊維全体に対して５０〜１００重量％用いられることが好ましく、７０〜１００重量％用いられることが更に好ましい。
【００３８】
上記嵩高紙３をペーパータオルやティッシュ等の吸収性基材や洗浄剤等を含浸させて用いる清掃用シートとして用いる場合には、繊維全体に対して上記セルロース系繊維を５０〜１００重量％含有させることが好ましい。また、これに加えて、湿潤強度を発現させるためにポリアミドアミン・エピクロルヒドリン樹脂等の湿潤紙力増強剤を添加することも好ましい。かかる湿潤紙力増強剤は、嵩高紙全量に対して一般に０．２〜２．０重量％添加されることが好ましい。また、より高い湿潤強度を発現させるために、上述のポリアミドアミン・エピクロルヒドリン樹脂にカルボキシメチルセルロース等のアニオン系ポリマーや両性ポリアクリルアミド等の両性ポリマーを適量混合した湿潤紙力増強剤を用いることも好ましい。
【００３９】
また、上記嵩高紙３をペーパータオルやティッシュ等の吸収性基材として用いる場合の強度をアップさせたり、該嵩高紙３を２プライエンボス加工したものの厚み感を維持するためには、繊維全体に対して上記セルロース系繊維を７０〜９７重量％含有させ、熱可塑性繊維を３〜３０重量％含有させることが好ましい。かかる熱可塑性繊維としては、平均融点１６０℃以下の熱接着成分を含有する繊維、即ち高温度（例えば１００℃以上）の熱処理で繊維表面の一部が溶融する繊維が好ましく用いられる。そのような繊維としては、例えば、低融点ポリエステル系共重合繊維、ポリエチレン繊維、エチレンビニルアルコール繊維又はポリビニルアルコール繊維等の低融点タイプの繊維を鞘成分とし高融点タイプの繊維を芯成分とした芯鞘型繊維や、サイドバイサイド型繊維のうちの片方の成分が上記低融点タイプの繊維であるもの等が挙げられる。
【００４０】
以上、本発明の嵩高紙製造装置及びそれを用いた嵩高紙の製造方法をその好ましい実施形態に基づき説明したが、本発明の範囲は上記実施形態に制限されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
例えば、上記開孔パターンネットとしては、図２に示すものの他に、図５（ａ）に示すような正方形の開孔部を有するものや、図５（ｂ）に示す正六角形の開孔部を有するもの、または円形の開孔部を有するもの、或いはこれらの形状を任意に組み合わせたもの等を用いることもできる。
また、上記開孔パターンネットとして、金属板を打ち抜いて作製したものの他、金属板をエッチング加工して作製したもの、金属製または合成樹脂製のワイヤー（糸）を織って作製したもの等を用いることができる。
また、図１に示す装置においては、上記パターン付与部３０を上記乾燥部４０内に設置して該パターン付与部３０と該乾燥部４０とを一体化してもよい。即ち、上記乾燥部４０における上記ドラム状スルー・エアー・ドライヤー４１の周面に上記開孔パターンネットを配設して、上記繊維シート２を吸引しパターン付けしつつ、該繊維シート２を乾燥させてもよい。
また、図１に示す装置においては、上記乾燥部４０と巻取部５０との間にヤンキードライヤーを設置すると共に、該ヤンキードライヤーの出口にクレーピングドクターを並設して、得られる嵩高紙の風合いを一層向上させてもよい。尚、この場合には、上記ドラム状スルー・エアー・ドライヤー４１における上記繊維シートの乾燥の程度を下げておくことが好ましい。
また、上記実施形態では、抄紙機のライン内で形成されたウエット状態の繊維シートにパターン付けする場合（インラインでのパターン付け）を例にとり説明したが、これに代えて、一旦通常抄紙を行い該通常抄紙により得られた紙を再湿潤させて上記水分率の繊維シートとなし、次いで上記開孔パターンネットによって該繊維シートにパターン付け（オフラインでのパターン付け）をしてもよい。
また、上記嵩高紙製造装置に関して特に説明しなかった点については、従来公知の抄紙機に関する説明が適宜適用される。
【００４１】
【実施例】
以下、実施例により本発明の有効性を例証する。しかしながら、本発明の範囲はかかる実施例に制限されるものではない。
【００４２】
〔実施例１〕
カナディアン・スタンダード・フリーネス（ＣＳＦ）６８０ｍｌに叩解された針葉樹晒クラフトパルプ（ＮＢＫＰ、重量平均繊維長２．３５ｍｍ）を濃度１重量％に分散したパルプスラリーに、湿潤紙力増強剤としてのカイメンＷＳ−５７０（ＤＩＣハーキュレス社製）を０．６２５％（対パルプ重量％）、乾燥紙力増強剤及びカイメンの歩留り向上剤としてのカルボキシメチルセルロース（ＷＳ−Ａ、第一工業製薬社製）を０．２５％（対パルプ重量％）添加して抄紙原料とした。
調製した抄紙原料を用いて、図１に示すようなテスト抄紙装置を用いて嵩高紙を製造した。なお、図１における紙層形成ベルト２１として、縦９０メッシュ／インチ×横８５メッシュ／インチのポリエステル製１，４−サテン織りベルトを使用した。
図１に示す装置の抄紙原料供給ヘッド１１より上記抄紙原料を紙層形成ベルト２１上へ供給し、吸引ボックス２２で吸引脱水して水分率８５重量％の繊維シート２を形成した。
次いで繊維シート２を、開孔パターンネット３１が周面に配設された吸引ドラム３２へ移送し、該吸引ドラム３２に備えられた吸引ボックス３７により１５０ｍｍＨｇで吸引し、該繊維シート２を紙層形成ベルト２１から開孔パターンネット３１面上へと移して、パターンを付与した。ここで、上記開孔パターンネット３１としては、図２に示される正三角形の開孔部形状を有する開孔部面積５．３ｍｍ２  、ネット材の幅０．５ｍｍ、開孔部面積率６４．２％、厚み０．５ｍｍの金属パターンプレートを用いた。なお、この金属パターンプレートは、テフロン被膜処理によってその表面の水に対する接触角が９５°となっており、吸引ドラム３２からの繊維シート２の剥離が良好となるようになしてある。
パターン付与された繊維シート２は、エアーノズル３８および弱吸引ボックス３９の弱い吸引により搬送ピックアップベルト２３へ転送されてドラム状スルー・エアー・ドライヤー４１へ導入される。該ドライヤー４１内で繊維シート２を１５０℃の熱風にて乾燥し、坪量２５ｇ／ｍ２  の嵩高紙３を得た。なお、嵩高紙を製造する際の抄速は１０ｍ／ｍｉｎであった。
嵩高紙を製造する際における、上記吸引ドラム３２に配設された上記開孔パターンネット３１からの、パターン付けされた上記繊維シート２の剥がれ性を評価した。その結果を、製造条件と共に表１に示す。表１中、「○」は剥がれ性が非常に良好であることを示し、「△」は製造に差し支えない程度の剥がれ性であることを示す。なお、剥がれ性の評価は、５０ｍ／ｍｉｎの抄速においても行った。
かくして得られた嵩高紙について、厚み、強度および吸収性を調べるために、平均乾燥厚み（３ｇ／ｃｍ２  荷重下、２３ｇ／ｃｍ２  荷重下）、平均湿潤厚み（３ｇ／ｃｍ２  荷重下、２３ｇ／ｃｍ２  荷重下）、乾燥引張強度（ＭＤ、ＣＤ）、湿潤引張強度（ＭＤ、ＣＤ）、単位面積あたりの飽和吸水量を以下の方法にて測定した。その結果を表２に示す。
【００４３】
＜平均乾燥厚み＞
オザキ製作所社製の厚み計（Ｒ５−Ｃ）を用いて、５×５ｃｍの底面を有する７５ｇのアクリル板を一枚の嵩高紙の上に置いて３ｇ／ｃｍ２  荷重下の乾燥平均厚みを測定した。また、上記アクリル板の上に更に５００ｇのおもりを載せて２３ｇ／ｃｍ２  荷重下の平均乾燥厚みを測定した。
【００４４】
＜平均湿潤厚み＞
嵩高紙を７ｃｍ×７ｃｍに裁断して大量の水に５秒間浸した後、１０秒間水を切ってから平均乾燥厚みの場合と同様にして平均湿潤厚みを測定した。
【００４５】
＜乾燥引張強度＞
嵩高紙を幅２５ｍｍ、長さ１００ｍｍの短冊状に裁断した後、速やかに万能圧縮引張試験機（オリエンティック社製、ＲＴＭ−２５）を用いて、引張速度３００ｍｍ／ｍｉｎ、試験片つかみ間隔５０ｍｍの条件で破断時の強度を測定した。なお、表１中、ＭＤは抄紙機の流れ方向の強度を示し、ＣＤはそれに直交する方向の強度を示す。
【００４６】
＜湿潤引張強度＞
嵩高紙を幅２５ｍｍ、長さ１００ｍｍの短冊状に裁断し、大量の水に５秒間浸した後、１０秒間水を切ってから、乾燥引張強度と同様の方法で破断時の強度を測定した。
【００４７】
＜飽和吸水量＞
嵩高紙を７ｃｍ×７ｃｍに裁断して大量の水に２０秒間浸した後、３０秒間水を切ってから、嵩高紙に吸収された水の重量（ｇ／４９ｃｍ２  ）を天秤にて測定した。
【００４８】
〔実施例２〕
実施例１で用いた装置（図１に示す装置）における開孔パターンネット３１として図５（ａ）に示すような正方形の開孔部形状を有する開孔部面積５．３ｍｍ２  、ネット材の幅０．５ｍｍ、開孔部面積率６７．５％、厚み０．５ｍｍのテフロン被膜処理された金属パターンプレート（水に対する接触角：９５°）を用いる以外は実施例１と同様の操作で坪量２５ｇ／ｍ２  の嵩高紙を製造した。製造条件を、繊維シートの剥がれ性の評価と共に表１に示す。
また、得られた嵩高紙について実施例１と同様の測定を行った。その結果を表２に示す。
【００４９】
〔実施例３〕
実施例１で用いた装置（図１に示す装置）における開孔パターンネット３１として図５（ｂ）に示すような正六角形の開孔部形状を有する開孔部面積５．３ｍｍ２  、ネット材の幅０．５ｍｍ、開孔部面積率６９．２％、厚み０．５ｍｍのテフロン被膜処理された金属パターンプレート（水に対する接触角：８７°）を用いる以外は実施例１と同様の操作で坪量２５ｇ／ｍ２  の嵩高紙を製造した。製造条件を、繊維シートの剥がれ性の評価と共に表１に示す。
また、得られた嵩高紙について実施例１と同様の測定を行った。その結果を表２に示す。
【００５０】
〔実施例４〕
実施例１で用いた装置（図１に示す装置）における開孔パターンネット３１として図５（ａ）に示すような正方形の開孔部形状を有する開孔部面積２０ｍｍ２  、ネット材の幅２ｍｍ、開孔部面積率４７．７％、厚み１．５ｍｍのテフロン被膜処理された金属パターンプレート（水に対する接触角：９８°）を用いる以外は実施例１と同様の操作で坪量２５ｇ／ｍ２  の嵩高紙を製造した。製造条件を、繊維シートの剥がれ性の評価と共に表１に示す。
また、得られた嵩高紙について実施例１と同様の測定を行った。その結果を表２に示す。
【００５１】
〔実施例５〕
実施例１で用いた装置（図１に示す装置）における開孔パターンネット３１として図５（ａ）に示すような正方形の開孔部形状を有する開孔部面積９ｍｍ２  、ネット材の幅１ｍｍ、開孔部面積率５６．３％、厚み０．６１ｍｍであるテフロン被膜処理された偏平ガラス繊維織布のからみ織りネット（水に対する接触角：７７°）を用いる以外は実施例１と同様の操作で坪量２５ｇ／ｍ２  の嵩高紙を製造した。製造条件を、繊維シートの剥がれ性の評価と共に表１に示す。
また、得られた嵩高紙について実施例１と同様の測定を行った。その結果を表２に示す。
【００５２】
〔実施例６〕
実施例１において用いた金属パターンプレートをテフロン被膜処理しなかった以外は実施例１と同様の操作で坪量２５ｇ／ｍ２  の紙を製造した。なお、この金属パターンプレートの水に対する接触角は４２°であった。製造条件を、繊維シートの剥がれ性の評価と共に表１に示す。
また、得られた紙について実施例１と同様の測定を行った。その結果を表２に示す。
【００５３】
〔比較例１〕
実施例１において、吸引ボックス３７による吸引を行なわない以外は、実施例１と同様の操作で坪量２５ｇ／ｍ２  の紙を製造した。製造条件を、繊維シートの剥がれ性の評価と共に表１に示す。
また、得られた紙について実施例１と同様の測定を行った。その結果を表２に示す。
【００５４】
〔比較例２〕
実施例１で用いた装置（図１に示す装置）における開孔パターンネット３１として図５（ａ）に示すような正方形の開孔部形状を有する開孔部面積２ｍｍ２  、ネット材の幅０．５ｍｍ、開孔部面積率５４．６％、厚み０．５ｍｍのテフロン被膜処理された金属パターンプレート（水に対する接触角：９５°）を用いる以外は実施例１と同様の操作で坪量２５ｇ／ｍ２  の紙を製造した。製造条件を、繊維シートの剥がれ性の評価と共に表１に示す。
また、得られた紙について実施例１と同様の測定を行った。その結果を表２に示す。
【００５５】
〔比較例３〕
実施例１で用いた装置（図１に示す装置）における開孔パターンネット３１として図５（ａ）に示すような正方形の開孔部形状を有する開孔部面積３０ｍｍ２  、ネット材の幅０．５ｍｍ、開孔部面積率８４．０％、厚み０．５ｍｍのテフロン被膜処理された金属パターンプレート（水に対する接触角：８７°）を用いる以外は実施例１と同様の操作で坪量２５ｇ／ｍ２  の紙を製造した。製造条件を、繊維シートの剥がれ性の評価と共に表１に示す。
また、得られた紙について実施例１と同様の測定を行った。その結果を表２に示す。
【００５６】
〔比較例４〕
実施例１において、図１に示す装置の抄紙原料供給ヘッド１１より抄紙原料を紙層形成ベルト２１上へ供給し、吸引ボックス２２で吸引脱水して水分率４５重量％の繊維シート２を形成した。その後は、実施例１と同様の操作で坪量２５ｇ／ｍ２  の紙を製造した。製造条件を、繊維シートの剥がれ性の評価と共に表１に示す。
また、得られた紙について実施例１と同様の測定を行った。その結果を表２に示す。
【００５７】
【表１】
0003628467.tif 000002
【００５８】
【表２】
0003628467.tif 000003
【００５９】
表１及び表２に示す結果から明らかなように、特定の開孔パターンネットを用いて得られた嵩高紙（実施例１〜６）は、比較例の紙に比べて厚みが大きく、吸収性が高く、かつ適度な強度を有していることが分かる。
また、実施例１と実施例６との対比から明らかなように、水に対する接触角が特定の値以上である開孔パターンネットを用いることにより、特に高速抄紙時における繊維シートの剥がれ性が一層良好になることが分かる。
【００６０】
【発明の効果】
以上、詳述した通り、本発明の嵩高紙製造装置及びそれを用いた嵩高紙の製造方法によれば、厚みが大きく、吸収性が高く、柔らかさに優れ、かつ適度な強度を有する嵩高紙が得られる。
また、本発明の嵩高紙製造装置によれば、上記開孔パターンネットが上記吸引ドラムに固定されており、可動部分がないので、劣化しにくく、その耐用年数が長くなる。
また、本発明の嵩高紙製造装置によれば、上記開孔パターンネットを取り替えるだけの簡単な操作で、パターン形状の変更が容易にできる。さらに、上記吸引ドラムを下方に移動させて繊維シートの走行パスから外すだけで、通常抄紙の生産も容易にでき、通常抄紙の生産との切り替えが簡単である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の嵩高紙製造装置の一実施形態を示す模式図である。
【図２】図１に示す装置に備えられた開孔パターンネットの一実施形態の要部を拡大して示す平面図である。
【図３】吸引ドラムにおける繊維シートの吸引の様子を示す要部拡大図である。
【図４】図１に示す嵩高紙製造装置を用いて得られた嵩高紙の断面の構造を示す模式図である。
【図５】図５（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ開孔パターンネットの他の例を示す模式図（図２相当図）である。
【符号の説明】
１    嵩高紙製造装置
２    繊維シート
３    嵩高紙
４    低繊維密度領域
５    高繊維密度領域
１０    原料供給部
２０    紙層形成部
３０    パターン付与部
３１    開孔パターンネット
３２    吸引ドラム
３３  開孔部
３５  支持用ネット
３６  ネット材
３７  吸引ボックス
４０    乾燥部
４１    ドラム状スルー・エアー・ドライヤー
５０    巻取部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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