(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
反復パターンで配置された２種類の区域から本質的になる単一薄層セルロース性繊維構造体であって、前記セルロース性繊維構造体が、
比較的高い坪量を有し、かつ、実質的に連続的なネットワーク構造からなる第一区域、および
比較的低い坪量であり、かつ、前記第一区域により取り囲まれてなる、複数の相互に不連続な第二区域であって、前記第二区域が、複数の本質的に中心部から放射状に配向した繊維を含んでなり、
比較的高い坪量を有する前記第一区域が、相互に異なった密度を有する高坪量区域を含むことを特徴とする、セルロース性繊維構造体。
【請求項２】
前記複数の第二区域で低坪量かつ複数の本質的に放射状に配向した繊維を含んでなる第二区域が、前記セルロース性繊維構造体中の前記第二区域の総数の少なくとも約10％を構成する、請求項１に記載の単一薄層セルロース性繊維構造体。
【請求項３】
前記複数の第二区域で低坪量かつ複数の本質的に放射状に配向した繊維を含んでなる第二区域が、前記セルロース性繊維構造体中の前記第二区域の総数の少なくとも約20％を構成する、請求項１に記載の単一薄層セルロース性繊維構造体。
【請求項４】
前記高坪量区域の前記坪量が、前記低坪量区域の前記坪量より少なくとも25％大きいことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のセルロース性繊維構造体。
【請求項５】
反復パターンで配置された２種類の区域のみから本質的になる単一薄層セルロース性繊維構造体であって、
比較的高い坪量であり、かつ実質的に連続的な、負荷を支えるネットワーク構造からなる第一区域、および
前記第一区域に囲まれてなる、複数の、相互に不連続な区域であって、前記第一区域よりも低い坪量を有する第二区域を含み、前記第二区域の繊維が前記第二区域の中心部から前記第一区域に放射状に配向してなることを特徴とする、セルロース性繊維構造体。
【発明の詳細な説明】
発明の分野
本発明は、坪量が異なった複数の区域を有する繊維構造に関する。より詳しくは、本発明は、実質的に連続的な高坪量区域、および放射状に配向した繊維を含む不連続な低坪量区域を有するセルロース性繊維構造に関する。このセルロース性繊維構造は日用製品に使用するのに好適である。
発明の背景
紙の様なセルロース性繊維構造はこの分野では良く知られている。その様な繊維構造は今日一般的に紙タオル、化粧紙、顔用ティッシュ等に使用されている。
消費者の要求に応えるためには、これらのセルロース性繊維構造は幾つかの拮抗する特性を調和させる必要がある。例えば、セルロース性繊維構造は、通常の使用中に、あるいは比較的小さな引裂き力がかかった時にセルロース性繊維構造が裂けたり細かく切れたりしない様に、十分な引張強度を有していなければならない。また、セルロース性繊維構造は、液体が迅速に吸収され、セルロース性繊維構造により十分に保持される様な吸収材でなければならない。セルロース性繊維構造は、手触りが良く、使用中にざらつかない様に、十分な柔らかさを有する必要もある。繊維構造は、弱い、あるいは低品質であると使用者に見られない様に、高度の不透明性を示す必要がある。これらの拮抗する特性を背景にして、セルロース性繊維構造は製造および販売により利益を生むことができ、なおかつ消費者が購入できる様に、経済的である必要もある。
上記の特性の一つである引張強度は、セルロース性繊維構造の、使用中にその物理的一体性を保持できる能力である。引張強度は、セルロース性繊維構造中の張力下にある最も弱い結合により調整される。セルロース性繊維構造は、その様な最も弱い区域により壊れたり、または裂けてしまうので、そのセルロース性繊維構造中の、引っ張り荷重に耐えている区域の引張強度よりも大きな引張強度を示すことはない。
セルロース性繊維構造の引張強度は、セルロース性繊維構造の坪量の増加により改良することができる。しかし、坪量を増加させるには、製造中により多くのセルロース性繊維を使用する必要があり、消費者にとっての経費が大きくなり、より大量の天然資源を原料に使用することになる。
吸収性は、セルロース性繊維構造の、接触した液体を吸引し、保持できる特性である。セルロース性繊維構造に望ましい最終用途には、保持される液体の絶対量および繊維構造が接触した液体を吸収する速度の両方を考慮しなければならない。吸収性は、セルロース性繊維構造の密度により影響される。セルロース性繊維構造の密度が高すぎると、繊維間の隙間が小さすぎ、吸収率が意図する用途にとって十分に大きくならないことがある。隙間が大きすぎると、接触した液体の毛細管引力が小さくなり、表面張力が制限されるために、液体はセルロース性繊維構造により保持されなくなる。
柔らかさは、セルロース性繊維構造の、使用者の皮膚に特に望ましい感触を与える能力である。柔らかさは、体積弾性率（繊維のたわみ性、繊維の形態、結合密度および支持されていない繊維の長さ）、表面構造（クレープ頻度、様々な区域の大きさおよび平滑性）、および付着−滑り表面摩擦係数により影響される。柔らかさは、セルロース性繊維構造の、セルロース性繊維構造の平面に対して直角の方向における変形に抵抗する能力に反比例する。
不透明性は、セルロース性繊維構造の中を通過する光を阻止する、または減少させるセルロース性繊維構造の能力である。不透明性は、セルロース性繊維構造の坪量、密度および繊維分布の一様性に直接関係する。比較的大きな坪量または繊維分布の一様性を有するセルロース性繊維構造は、一定の密度に対する不透明性も大きい。密度の増加により、ある点までは不透明性が増加し、その点を超えてさらに緻密化すると不透明性は低下する。上記の様々な特性間の折衷により、特定の坪量を有する実質的に連続した網目構造の中に相互に分離したゼロ坪量開口部を有するセルロース性繊維構造が得られる。不連続な開口部は、実質的に連続的な網目構造よりも低い坪量の区域を代表し、セルロース性繊維構造の面に対して直角方向の曲げを与え、したがってセルロース性繊維構造のたわみ性を増加する。開口部は、所望の坪量を有し、セルロース性繊維構造の引張強度を調整する連続した網目構造により取り囲まれている。
その様な開口部を有するセルロース性繊維構造は先行技術から公知である。例えば、Greinerらの米国特許第3,034,180号（1962年５月15日）は、２列にジグザグに配列した開口部および一列に並んだ開口部を有するセルロース性繊維構造を開示している。さらに、様々な形状の開口部を有するセルロース性繊維構造が先行技術で開示されている。例えば、Greinerらは、正方形の開口部、菱形の開口部、円形開口部および十字形の開口部を開示している。
しかし、開口部を有するセルロース性繊維構造には幾つかの欠点がある。開口部はセルロース性繊維構造に透明性を与え、消費者に、その構造の品質または強度が望ましい水準よりも低いと感じさせることがある。開口部は一般的に大きすぎ、上記のティッシュやタオル製品に対する流体の表面張力は一般的に低いので、流体を十分に吸収および保持することができない。また、十分な引張強度が得られる様に、開口部の周囲の網目構造の坪量も増加しなければならない。
坪量がゼロの開口部を有する場合に加えて、実質的に連続的な網目構造の中に、相互に分離された、ゼロでない低坪量区域を有するセルロース性繊維構造を与える試みもなされている。例えば、米国特許第4,514,345号（1985年４月30日Johnsonらに公布）は、不連続的なゼロでない低坪量の六角形状区域を有する繊維構造を開示している。織物構造中に使用された類似形状のパターンが、米国特許第4,144,370号（1979年３月13日Boultonに公布）に記載されている。
これらの特許に記載されている非開口部セルロース性繊維構造には、不透明性が僅かに増加し、不連続な低坪量区域にもある程度の吸収性があるという利点があるが、不連続なゼロでない低坪量区域により引張加重はほとんど支持されないので、セルロース性繊維構造全体の破裂強度が限られる、という問題は解決しない。また、JohnsonらもBoultonも、不連続な低坪量区域で比較的高い不透明性を有するセルロース性繊維構造は開示していない。
複数の坪量を有するセルロース性繊維構造は一般的に、セルロース性繊維を均質に分散させた液体担体を、繊維を保持し、液体を透過させる成形機素を有する装置の上に堆積させることにより製造される。成形機素は一般的に平面でよく、通常はエンドレスベルトである。
上記の特許、およびさらに米国特許第3,322,617号、1967年３月30日公布、Osborne、第3,025,585号、1962年３月20日公布、Griswold、および第3,159,530号、1964年12月１日公布、Hellerらは、不連続な低坪量区域を有するセルロース性繊維構造の製造に好適な各種の装置を開示している。これらの開示による不連続な低坪量区域は、セルロース性繊維構造の製造に使用する装置の成形機素に接続された直立した突出部のパターンにより形成される。しかし、上記の文献のいずれにおいても、直立した突出部は規則的な反復パターン中に配置されている。パターンは、隣接する突出部に対してジグザグ配置された、または隣接する突出部と一列に並んだ突出部を含むことができる。各突出部（整列でも、あるいはジグザグ配列でも）は隣接する突出部から等間隔で配置されている。事実、Hellerらは、突出部に織ったフォドリニエール（Fourdrinier）ワイヤを使用している。
等間隔に配置された突出部は、先行技術におけるもう一つの欠点をもたらす。この配置を有する装置は、セルロース性繊維構造の製造に使用する成形機素の液体透過性部分全体を通して実質的に一様な、等しい流動抵抗（したがって排出およびそのためにセルロース性繊維の堆積）を与える。隣接する突出部間の空間に液体担体の排出に対して等しい流動抵抗が存在するので、実質的に等しい量のセルロース性繊維が液体透過性区域に堆積する。したがって、繊維は装置の各区域において、必ずしも不規則に、あるいは一様に配列していなくても、比較的均質に、一様に堆積し、繊維の同様な分布および配列を有するセルロース性繊維構造を形成する。
各突出部が隣接する突出部から等間隔で配置されていない先行技術の開示は、米国特許第795,719号（1905年７月25日Motzに公布）になされている。しかし、Motzは、一般的に不規則なパターンに配置された突出部を開示しており、これは、上記の特性のいずれか一つに意識的に影響を与える、あるいは特性の大部分を最適化する様にセルロース性繊維を有利に配分しているのではない。
したがって、本発明の目的は、先行技術の問題を解決する、特に、他の特性を過度に犠牲にせずに、あるいは天然資源を非経済的に、または過度に使用せずに、高引張強度、高吸収性、高柔軟性、および高不透明性を維持する、拮抗特性に代表される問題を解決することである。特に、本発明の目的は、装置内における繊維の液体担体の排出に対して比較的高い、および比較的低い流動抵抗を与え、その様な流動抵抗を互いに調和させ、低坪量区域において効果的に繊維を放射状に配置することにより、紙の様なセルロース性繊維構造を製造する方法および装置を提供することである。
装置内に、流れに対する抵抗が比較的高い、および比較的低い区域を設けることにより、セルロース性繊維堆積の配向およびパターンをより効果的に制御することができ、この分野でこれまで知られていないセルロース性繊維構造を得ることができる。一般的に、液体を透過させ、繊維を保持する成形機素の特定区域の流動抵抗と、その結果得られるセルロース性繊維構造の、成形機素のその様な区域に対応する区域の坪量の間には逆の関係がある。したがって、無論、繊維が成形機素上に保持されるとして、流動抵抗が比較的低い区域は、セルロース性繊維構造中に比較的高い坪量を有する対応する区域を形成し、また逆の場合も同様である。
より詳しくは、連続した高坪量の繊維網目構造が得られ、引張強度が犠牲にならない様に、流動抵抗が比較的低い区域は連続している必要がある。流動抵抗が比較的高い区域（セルロース性繊維構造中に坪量が比較的低い区域を形成し、繊維を配向させる）は、不連続的であるのが好ましいが、連続的でもよい。
さらに、繊維長に対する突出部の大きさおよび間隔を考慮すべきである。突出部があまり近接して配置されている場合、セルロース性繊維が突出部間に橋かけし、成形機素の面上に堆積しないことがある。
本発明により、成形機素は、異なった流動抵抗を有することにより相互に区別された、複数の区域を有する成形ベルトである。液体担体は、成形ベルトにより与えられる流動抵抗に応じて成形ベルトの区域を通って排出される。例えば、成形ベルト中に突出部または閉塞部の様な不透過性区域がある場合、液体担体はこれらの区域を通って排出されず、したがってその様な区域には繊維がほとんど、またはまったく堆積しない。
この様に、高流動抵抗区域と低流動抵抗区域の間の流動抵抗比は、液体担体中に含まれるセルロース性繊維が堆積するパターンの決定に非常に重要である。一般的に、流動抵抗が比較的低い成形ベルト区域では、その様な区域を通ってより多くの液体担体が排出され得るので、より多くの繊維が堆積する。しかし無論、成形ベルト上の特定区域の流動抵抗は一定ではなく、時間と共に変化する。
流動抵抗が高い不連続区域および流動抵抗が低い連続区域の間の流動抵抗の比率を適切に選択することにより、特に好ましいセルロース性繊維の配向を有するセルロース性繊維構造を達成することができる。特に、不連続区域は、セルロース性繊維を本質的に放射状パターンに堆積させ、実質的に連続した区域よりも坪量を比較的低くすることができる。セルロース性繊維が放射状に配向した不連続区域は、セルロース性繊維が不規則に、または非放射状に配向した不連続区域よりも、特定の不透明性に対して、吸収性の点で有利である。
これらの問題を解決するために、実質的に連続した高坪量区域および不連続な低および中坪量区域を有し、特に低坪量区域が高坪量区域に隣接し、中坪量区域を取り囲んでいるセルロース性繊維構造が形成されている。本発明の一部を構成しない、その様な構造の一例は、共に譲渡された、1991年６月28日にTrokhanらの名前で提出された出願第07/722,792号により製造することができる。
しかし、不連続の中および低坪量区域を有するセルロース性繊維構造には、ある種の欠点がある。特に、中坪量区域における繊維が、セルロース性繊維構造の負荷を支える能力に寄与していない。その代わりに、これらの繊維は一つに集められて単眼を形成するが、これは、不透明性には役立つが、不連続の低坪量区域に掛からず、したがって加えられた引張荷重の分散には寄与しない。
発明の概要
本発明は、不規則ではない反復パターンに配置された少なくとも２種類の区域を有する、単一薄層セルロース性繊維構造を含む。第一の区域は、坪量が比較的高く、実質的に連続的なネットワーク構造（以下、網目構造ともいう）を含む。第二の区域は、比較的低い坪量を有する複数の互いに分離された区域を含み、高坪量の第一区域により取り囲まれている。低坪量区域は、複数の、実質的に放射状に配向した繊維を含む。
本発明は、別の特徴において、不規則ではない反復パターンに配置された２種類の区域を有する単一薄層セルロース性繊維構造の製造方法を含む。この方法は、液体担体中に分散させた複数のセルロース性繊維、液体透過性区域を有する、繊維を保持する成形機素、および成形機素上にセルロース性繊維を堆積させる手段を用意する工程を含む。セルロース性繊維を成形機素上に堆積させ、液体担体は成形機素を通り、２つの同時段階、すなわち高流量段階および低流量段階において排出される。高および低流量段階は、互いに異なった初期材料流量を有するので、繊維は低流量段階で中心に向かう、実質的に放射状に配向したパターンで排出され、それによって、高流量段階で形成される区域よりも比較的低い坪量を有する複数の不連続区域が形成され、その不連続の低坪量区域内で繊維が放射状に配向する。
特定の繊維は、両流動区域により、配向に関して同時に影響を受ける。これによって、不透過部分の放射状に配向した橋掛けが行なわれる。低流量区域は、該区域上に過剰に繊維蓄積せずにこの配向上の影響を与える。
さらに別の特徴において、本発明は、不規則ではない反復パターンに配置された、少なくとも２種類の互いに異なった坪量を有するセルロース性繊維構造を形成する装置に関する。この装置は、セルロース性繊維を含む液体が通過して排出される区域を有する、液体透過性で繊維保持性の成形機素、および成形機素上の、不規則ではない反復パターンに配置された、互いに異なった坪量を有する２種類の区域にセルロース性繊維を保持する手段を含む。２種類の区域は、実質的に連続した網目構造の第一の高坪量区域、および実質的に放射状に配向した繊維を有する不連続な、複数の、第二の低坪量区域からなる。
保持手段は、液体透過性の補強構造およびそこに接続されたパターン化された突出部の列を含むことができる。パターン化された突出部の列は、その中を通る液体透過性の開口部を有する、および／または放射状に分割されていることができる。
【図面の簡単な説明】
本明細書の最後に記載する請求項により本発明を特に指摘し、明確に特許請求するが、同じ部品は同じ番号で、類似の部品はプライム記号で示す添付の図面を参照しながら説明することにより、本発明をより正確に理解できると考えられる。
図１は、セルロース性繊維が放射状に配向した不連続区域を有する、本発明のセルロース性繊維構造の上面顕微鏡写真である。
図2A1〜2D3は、低および高坪量区域間の坪量にある程度の差があるセルロース性繊維構造の上面顕微鏡写真である。各アルファベット記号を付けたシリーズの図の中で、２種類の坪量の増加傾向を各シリーズを検査した順に示し、放射状配向性の増加を、各アルファベット記号を付けたシリーズ内で小文字を付けた図を検査した順に示す。
図3A1〜3D3は、ある範囲の、低坪量区域内に存在する放射状配向度合いを有するセルロース性繊維構造の上面顕微鏡写真である。各アルファベット記号を付けたシリーズの図の中で、放射状配向性の増加を各シリーズを検査した順に示し、２種類の坪量の増加傾向を、各アルファベット記号を付けたシリーズ内で小文字を付けた図を検査した順に示す。
図４は、本発明のセルロース性繊維構造の製造に使用できる装置の図式的な側面図である。
図５は、図４の線５−５に沿って見た、各突出部に開口部が通っている成形機素の部分側面図である。
図６は、図５に示す成形機素の部分上面図である。
図7Aおよび7Bは、本発明のセルロース性繊維構造の製造に使用できる、放射状に分割された突出部を有する成形機素の別の実施態様を図式的に示す上面図である。
発明の詳細な説明
製品
図１に示す様に、本発明のセルロース性繊維構造20は２種類の区域、すなわち第一の高坪量区域24および第二の不連続な低坪量区域26を有する。各区域24または26は、直線に近いセルロース性繊維からなる。低坪量区域26のセルロース性繊維は、本質的に放射状のパターンに配置されている。
繊維はセルロース性繊維構造20の構成要素であり、（繊維の縦軸に沿った）一つの非常に大きな寸法および他の二つの非常に小さな寸法（相互に直角であり、半径方向および繊維の縦軸に対して直角方向の両方）を有するので、ほとんど線状である。繊維を顕微鏡で観察すると、繊維の主要寸法より小さな、二つの他の寸法が分かるが、その様な他の二つの小さな寸法は実質的に等しい必要もないし、繊維の軸方向の長さ全体にわたって一定である必要もない。重要なことは、繊維がその軸のまわりに屈曲することができ、他の繊維に結合することができ、液体担体中に分散し得ることである。
セルロース性繊維構造を構成する繊維は、ポリオレフィンまたはポリエステルの様な合成品でもよいが、好ましくは綿リンター、レーヨンまたはバガスの様なセルロース性であり、より好ましくは軟材（裸子植物または針葉樹）または硬材（被子植物または落葉樹）の様な木材パルプである。ここで使用する様に、セルロース性繊維構造は、少なくとも約50重量％または少なくとも約50体積％の、上記の繊維を始めとする（ただしそれらに限定はしない）セルロース性繊維を含んでいれば、「セルロース性」と見なす。長さが約2.0〜約4.5ミリメートルで、直径が約25〜約50μの軟材繊維および長さが約１ミリメートル未満で、直径が約12〜約25μの硬材繊維を含む木材パルプのセルロース混合物が、ここに記載するセルロース性繊維構造20にとって効果的であることが分かった。
セルロース性繊維構造20に木材パルプを選択する場合、繊維は、亜硫酸塩、硫酸塩およびソーダ製法の様な化学的製法、および石砕木パルプの様な機械的製法を始めとする、どの様なパルプ製法で製造してもよい。あるいは、パルプは化学的および機械的製法の組合せにより製造しても、再循環使用してもよい。使用する繊維の種類、組合せおよび処理は、本発明にとって重要ではない。
本発明のセルロース性繊維構造20は、巨視的には２次元的で、平面的であるが、平らである必要はない。セルロース性繊維構造20は三次元的にある程度の厚さを有することができる。しかし、第三の寸法は、実際の最初の二つの寸法と比較して、あるいは最初の２寸法で比較的大きな寸法を有するセルロース性繊維構造20を製造する能力と比較して、非常に小さい。
本発明のセルロース性繊維構造20は単一の薄層からなる。しかし、無論、一方または両方が本発明により製造された２枚以上の単一薄層を面対面の関係で接続し、分割できない薄層を形成することができる。本発明のセルロース性繊維構造20は、以下に説明する成形機素から１枚のシートとして取り外され、乾燥前は、そのシートに繊維を加えるか、またはそこから繊維を除去しない限り、変化しない厚さを有する場合、「単一薄層」と見なされる。セルロース性繊維構造20は、所望により後工程でエンボス加工しても、しなくてもよい。
本発明のセルロース性繊維構造20は、各区域を相互に区別する集中的な特性により境界を限定される。例えば、繊維構造20の坪量は、各区域を相互に区別する一つの集中的な特性である。ここで使用する様に、ある特性が、セルロース性繊維構造20の平面内の値の集合に依存する値を有していない場合、その特性は「集中的」であると考えられる。集中的特性の例としては、セルロース性繊維構造20の密度、突き出た毛管の大きさ、坪量、温度、圧縮弾性率および引張り弾性率、繊維配向等がある。ここで使用する様に、セルロース性繊維構造20の従組織または構成要素の様々な値の集合に依存する特性は、「広域的」と考えられる。広域的特性の例としては、セルロース性繊維構造20の重量、質量、体積、およびモルが含まれる。ここに記載し、特許請求するセルロース性繊維構造にとって最も重要な集中的特性は坪量である。
本発明のセルロース性繊維構造20は、セルロース性繊維構造20の「区域」と呼ばれる少なくとも２つの識別可能な地域間で分割される、少なくとも２種類の異なった坪量を有する。ここで使用する様に、「坪量」は、セルロース性繊維構造20の平面内で見た単位面積の、重力で測定したセルロース性繊維構造20の重量である。坪量を測定する単位面積の大きさおよび形状は、異なった坪量を有する区域24および26の相対的および絶対的な大きさおよび形状により異なる。
当業者には明らかな様に、与えられた区域24または、26内で、その様な特定の区域24または26が一つの坪量を有すると考えられる場合、通常の予測される坪量の変動よび変化が起こることがある。例えば、顕微鏡的水準で、繊維間の隙間の坪量を測定する場合、見掛け坪量はゼロになるが、実際は、セルロース性繊維構造20の開口部を測定しない限り、その様な区域24または26の坪量はゼロより大きい。その様な変動および変化は正常であり、製造方法の予測される結果である。
異なった坪量を有する隣接区域24または26を正確な境界が分割する、あるいは異なった坪量を有する隣接区域24または26間に鮮明な境界を定める必要はまったくない。単位面積あたりの繊維の分布がセルロース性繊維構造20の異なった位置で異なっており、その様な異なった分布が不規則でない反復パターンで起こることだけが重要である。その様な不規則でない反復パターンは、セルロース性繊維構造20の製造に使用される液体透過性で繊維保持性の成形機素の幾何学的構造における不規則でない反復パターンに対応する。
不透明性の観点からは、セルロース性繊維構造20全体にわたって一様な坪量を有するのが望ましいが、一様な坪量を有するセルロース性繊維構造20は、セルロース性繊維構造20の他の特性が最適にならない。本発明のセルロース性繊維構造20の異なった区域24および26の坪量が異なっているために、各区域24および26内における特性が異なる。
例えば、高坪量区域24は引張荷重を支える能力、好ましい吸収速度を与え、セルロース性繊維構造20に不透明性を付与する。低坪量区域26は、高坪量区域24が飽和した時に、吸収された液体を貯蔵し、繊維を節約する。
好ましくは、隣接する区域24および26が共同し、有利に並列する様に、不規則でない反復パターンを碁盤目状にする。「不規則でない」ことにより、集中的に限定された区域24および26は、予測できると考えられ、製造工程に使用する装置の、既知の、予め決められた特徴により得ることができる。ここで使用する用語「反復する」は、パターンが繊維構造20中で２回以上形成されることを意味する。
無論、製造された状態で繊維構造20が非常に大きく、区域24および26が、製造中の繊維構造20の大きさと比較して非常に小さい場合、すなわち数次の大きさで変化する場合、区域24および26間の正確な分布およびパターンを絶対的に予測することは非常に困難である、あるいは不可能であるが、それでもパターンは不規則ではないと考えられる。しかし、その様に集中的に限定された区域24および26が、セルロース性繊維構造20にその意図する目的に好適な特性を与えるのに望ましいパターンに分散することだけが重要である。
セルロース性繊維構造20の集中的に区別された区域24および26は、隣接する同じ坪量を有する区域24または26が連続しない様に、「不連続」でよい。あるいは、区域24または26は連続的でもよい。
当業者には、隣接する区域24または26の坪量の中間の坪量を有する小さな移行区域が有り得ることは明らかであるが、その移行区域自体は、隣接する区域24または26の坪量とは異なった坪量を構成すると考えられる程重要ではない。その様な移行区域は、本発明の繊維構造20の製造に公知の、固有の、通常の製造公差の中にある。
繊維構造20のパターンの大きさは、１平方センチメートルあたり約３〜約78の不連続区域26（１平方インチあたり20〜500の不連続区域）、好ましくは１平方センチメートルあたり約16〜約47の不連続区域26（１平方インチあたり100〜300の不連続区域）を含むことができる。
当業者には明らかな様に、パターンが細かくなる（１平方センチメートルあたり、より多くの不連続区域24または26を含む様になる）につれて、比較的大量の小サイズの硬材繊維を使用し、それに応じてより大きなサイズの軟材繊維の量を少なくすることができる。使用する大サイズ繊維が多すぎると、その様な繊維は、以下に説明する、繊維構造20を製造する装置の幾何学的構造に適合しなくなる。繊維が適合しないと、その様な繊維は装置の様々な幾何学的構造区域に橋かけし、パターン化されていない繊維構造20が得られる。約100％の硬材繊維、特にブラジル産ユーカリ、を含むセルロース性繊維構造が、１平方センチメートルあたり約31の不連続区域26（１平方インチあたり200の不連続区域26）を有するセルロース性繊維構造20に効果的であることが分かった。
図１に示すセルロース性繊維構造20が紙タオルまたはティッシュの様な日用製品として使用される場合、セルロース性繊維構造20の高坪量区域24は、セルロース性繊維構造20の平面内の２つの直交方向で実質的に連続しているのが好ましい。その様な直交方向が最終製品の縁部に対して平行および直角であるか、あるいは製品の製造方向に対して平行および直角である必要はないが、引張強度が２つの直交方向でセルロース性繊維構造に与えられ、その様な引張り負荷により製品が簡単に破断せず、加えられた引張り負荷に十分耐えられることが重要である。好ましくは、連続方向は、本発明の最終製品に予想される引張り負荷の方向に平行である。
高坪量区域24は、ここに記載する実施態様に関して、実質的に連続しており、セルロース性繊維構造20の本質的に全体にわたって伸びている。反対に、低坪量区域26は、不連続であり、互いに孤立しており、高坪量区域24により分離されている。
実質的に連続的な網目構造の例は、図１のセルロース性繊維構造20の高坪量区域24である。実質的に連続的な網目構造を有するセルロース性繊維構造の他の例は、実質的に連続的な網目構造を有する別のセルロース性繊維構造を示す目的でここに参考として含める、同一人に譲渡された米国特許第4,637,859号（1987年１月20日Trokhanに公布）に開示されている。実質的に連続的な網目構造における中断は、その様な中断がセルロース性繊維構造20のその様な部分の材料特性に著しい悪影響を与えない限り、好ましくはないが、許容できる。
反対に、低坪量区域26は、不連続で、高坪量の実質的に連続的な網目構造24全体にわたって分散されていてよい。低坪量区域26は、実質的に連続的な網目構造の高坪量区域24により取り囲まれた島の様なものと考えられる。不連続な低坪量区域26も不規則でない反復パターンを形成する。
不連続な低坪量区域26は、上記の２つの直交方向のいずれか、または両方で、ジグザグに配列されていても、整列していてもよい。好ましくは、上記の様に小さな移行区域が含まれていてもよいが、高坪量の実質的に連続的な網目構造24が、不連続な低坪量区域26を取り囲むパターン化された網目構造を形成する。
高および低坪量区域24および26間の、少なくとも25％の坪量の差（同じセルロース性繊維構造20内で）が、本発明にとって重要であると考えられる。区域24および26のそれぞれで坪量を定量的に測定するのが望ましく、したがってその様な区域24および26間の坪量の差を定量的に測定したい場合、セルロース性繊維構造20の区域24および26の坪量を定量的に測定するのに好適な方法を示す目的でここに参考として含める、共に譲渡された、Phanらの名前で1991年６月28日に提出された米国特許出願第07/724,551号に記載されている軟Ｘ線画像解析の様な定量的な方法を利用することができる。
特定の低または中間坪量区域26または25の面積は、その様な区域26または25の写真を一定の厚さ、一定の密度を有する透明シートと重ね合わせることにより、定量的に測定することができる。区域26または25の境界を、写真の境界に対比する色でトレースする。このトレースに沿って輪郭をできるだけ精確に切り、次いで秤量する。この重量を、単位面積または他の既知の面積を有する類似のシートの重量と比較する。これらのシートの重量比は、２つの面積の比率に正比例する。
低坪量区域26内の中間坪量区域25の表面積百分率の様な、２つの区域の相対的な表面積を知りたい場合、低坪量区域26のシートを秤量すればよい。次いで中間坪量区域25の境界のトレースをシートから切り取り、このシートを秤量する。これらの重量の比率が面積の比率を与える。
２つの区域24または26の坪量の差は、シリーズ2Aの図からシリーズ2Dの図によりそれぞれ示される、差が増加する尺度により定性的および準定量的に測定できる。
図2A1〜2A3は、図2A1に示す様に開口部を有するか、あるいは図2A2〜2A3に示す様に、その中に形成された非常に顕著な中間坪量区域25を有する低坪量区域26を示す。図2A1〜2A3を順に調べると、放射状配向性が増加しているのが分かる。
図2B1は、セルロース性繊維構造20が、なお中間坪量区域25を有することを示しているが、この中間坪量区域25は、図2A2〜2A3のそれよりも顕著ではない。
図2C1は、形成初期段階の中間坪量区域25だけが存在することを示している。
図2D1〜2D3は、中間坪量区域25を持たないセルロース性繊維構造20を示す。繊維は、図2D1に示す様に非常に不規則に配向した繊維から、図2D3に示す様に非常に放射状に配向した繊維まであり、低坪量区域26内の中間坪量区域25、開口部、あるいは坪量の著しい不均一性は存在しない。
２つの区域24および26の繊維は、異なった方向に配向しているのが有利である。例えば、実質的に連続した高坪量区域24を構成する繊維は、図１に示す様に、一般的に、隣接する突出部59間の環状部分65の実質的に連続した網目構造および製造工程の機械方向の影響に対応して、単一の方向に配向しているのが好ましい。
この整列により、繊維は一般的に互いに平行になり、繊維に比較的高い結合程度が与えられる。比較的高い結合程度により、高坪量区域24において比較的高い引張強度が得られる。高坪量区域24は加えられた引張負荷を支え、セルロース性繊維構造20全体に伝達するので、坪量が比較的高い区域24にはその様な高い引張強度が一般的に有利である。
低坪量区域26は、本質的に放射状に配向し、各低坪量区域26の中心から外方向に伸びる繊維を含む。本発明の目的に関して、繊維が「本質的に放射状に配向している」と考えられるか、否かは、図のシリーズ3A〜図のシリーズ3Dにそれぞれ示す、放射状配向性増加の尺度により決定される。
図3A1〜3A3は、複数の本質的に放射状に配向した繊維がない、低坪量区域26を有するセルロース性繊維構造20を示す。特に、図3A1は、放射状に配向した繊維のストランドが１本しかない、したがって放射状対称性が乏しいセルロース性繊維構造20を示す。図3A2〜3A3は、繊維が一般的に不規則に分布した低坪量区域26を示す。図3A1〜3A3を順に調べると、２つの坪量を有するセルロース性繊維構造20へ向かう増加傾向が観察できる。
図3B1は、放射状繊維分布が幾分多いが、これらの繊維の放射状対称性がなお非常に乏しいセルロース性繊維構造20を示す。
図3C1〜3C2は、低坪量区域26でセルロース性繊維本質的に放射状に配向した低坪量区域26を有するセルロース性繊維構造20を示す。放射状に配向した繊維は４つの四分円弧全体にわたってかなり均等に分布しており、放射状対称性が改善されており、非放射状に配向した繊維は非常に少ない。
図3D1〜3D3に関して、低坪量区域26内に極めて放射状に配向した繊維が分布するセルロース性繊維構造20を示す。図3D1〜3D3を順に調べると、２つの坪量を有するセルロース性繊維構造20への増加傾向が観察されるのに対し、図3D1〜3D3により示されるセルロース性繊維構造20のそれぞれは、非放射状に配向した繊維の率が非常に少ない。図3D1〜3D3は、低坪量区域26内の良好な放射状対称性も示している。
一般的に、本発明の目的には、少なくとも図3C1〜3C2に示す程度の、好ましくは図3D1〜3D3に示す程度の放射状配向性を有するセルロース性繊維構造が、「本質的に放射状に配向しており」、請求項の放射状配向性の基準に適合すると考えられる。図１、2D3、3C2、および3D3は、特許請求する本発明の範囲内に入るセルロース性繊維構造20を示す（これらの図だけが請求項５に記載された範囲内に入る）。
無論、特定のセルロース性繊維構造20内の低坪量区域26のすべてが、上記の、放射状配向性および低坪量区域であることの両基準を満たしている訳ではない。製造工程における通常の予測される変化のために、セルロース性繊維構造20内の低坪量区域26の中には、上記の２つの区域を有しているとは考えられない、あるいは上記の様に複数の本質的に放射状に配向した繊維を有していないものもあれば、（隣接していて）両基準に適合する低坪量区域もある。本発明の目的には、セルロース性繊維構造20は好ましくは少なくとも10％の、より好ましくは少なくとも20％の、上記の両基準に適合する低坪量区域26を有する。
特定セルロース性繊維構造20内の各低坪量区域26を検査することは実用的ではないので、基準を満たす低坪量区域26の百分率は次の様にして決定するとよい。
セルロース性繊維構造20を３等分し、好ましくは機械方向に（分かっていれば）配向した３つの３等分を得る。各３分割部分にカーテシアン座標系をあてはめ、低坪量区域26の機械方向および機械を横切る方向のピッチに対応する単位をつける。乱数発生装置を使用し、各外側３等分に対して33組の座標点を選択し、中央３等分に対して34組の座標点を選択し、合計100座標点を得る。各座標点を低坪量区域26に対応させる。座標点が低坪量区域26と一致せず、高坪量区域24にあたる場合には、その座標点に最も近い低坪量区域26を選択する。
こうして指定した100の低坪量区域26を、所望により拡大鏡または光学顕微鏡を使用して上記の様に分析する。両基準に適合する低坪量区域26の百分率が、その特定のセルロース性繊維構造20に関する百分率を決定する。
無論、特定のセルロース性繊維構造20が100の低坪量区域26を有していない、または幾つかの個別セルロース性繊維構造20を代表する試料採取が望ましい場合、100個の点を幾つかの個別セルロース性繊維構造20に分け、合計してその試料に対する百分率を決定する。
無論、真に代表的な試料を採取する機会を最大限にするために、個々のセルロース性繊維構造20は無作為に選択する。個々のセルロース性繊維構造20は、包装またはロール中の各セルロース性繊維構造20に一連の番号を指定することにより、無作為に選択することができる。分析に１〜10種類ののセルロース性繊維構造20が得られる様に、別の乱数発生装置を使用し、番号付けしたセルロース性繊維構造20を無作為に選択する。１〜10の個別セルロース性繊維構造20の中で、100のカーテシアン点をできるだけ均等に分割する。次いで、これらのカーテシアン点に対応する低坪量区域26を上記の様に分析する。
装置
本発明のセルロース性繊維構造20の製造に使用する装置の多くの構成要素は、製紙業界では良く知られている。図４に示す様に、この装置は、液体担体およびその中に含まれるセルロース性繊維を液体透過性で繊維保持性の成形機素42の上に堆積させる手段44を含む。
液体透過性で繊維保持性の成形機素42は成形ベルト42でよく、装置の中心であり、ここに説明し、特許請求するセルロース性繊維構造20を製造するための、先行技術から離れた装置の一構成要素を代表する。特に、液体透過性で繊維保持性の成形機素は、セルロース性繊維構造20の低坪量区域26を形成する突出部59、およびセルロース性繊維構造20の高坪量区域24を形成する中間環状部65を有する。
本装置はさらに二次ベルト46を含み、液体担体の大部分が排出され、セルロース性繊維が成形ベルト42の上に保持された後、繊維構造20がそのベルト上に移動する。二次ベルト46はさらに、セルロース性繊維構造20の区域24および26と一致しない関節または突起のパターンを含むことができる。成形および二次ベルト42および46は、それぞれ矢印ＡおよびＢで示す方向に進行する。
液体担体およびその中に含まれるセルロース性繊維が成形ベルト42の上に堆積した後、繊維構造20を、送風乾燥機50aおよび／またはヤンキー乾燥ドラム50bの様な、公知の乾燥手段50aおよび50bのいずれか、または両方により乾燥させる。また、本装置は、繊維構造20を短縮またはクレープ処理するためのドクターブレード68を含むこともできる。
成形ベルト42を、セルロース性繊維構造20の製造に使用される装置の成形機素に選ぶ場合、成形ベルト42は、図５に示す様に、２つの相互に対向する面、第一の面53および第二の面55を有する。第一面53は、成形ベルト42の、成形するセルロース性構造20の繊維と接触する表面である。第一の面53は、この分野では、成形ベルト42の紙と接触する側と呼ばれている。第一の面53は、幾何学構造的に異なった２つの区域53aおよび53bを有する。区域53aおよび53bは、成形ベルト42の第二の対向する面55と、直交方向における変化の量により区別される。その様な直交方向における変化はＺ方向におけると考えられる。ここで使用する様に、「Ｚ方向」とは、成形ベルト42を平面、つまり２次元的構造と考えて、その成形ベルト42のXY平面と一般的に直交し、その面から離れる方向を意味する。
成形ベルト42は、セルロース性の２次元的構造が処理され、製造される、公知の応力および運転条件のすべてに耐えられる必要がある。特に好ましい成形ベルト42は、本発明で使用するのに特に好適な成形機素およびその様な成形機素の製造方法を示す目的でここに参考として含める、共に譲渡された米国特許第4,514,345号（1985年４月30日Johnsonらに公布）の開示により、特にその図５により製造することができる。
成形ベルト42は少なくとも一つの方向、特にベルトの第一の面53から、成形ベルト42を通り、成形ベルト42の第二の面53に向かう方向で液体透過性である。ここで使用する様に、「液体透過性」とは、繊維性スラリーの液体担体が、著しい障害なしに成形ベルト42を通して透過し得る条件を意味する。無論、成形ベルト42が適度の透過性を確保するために、僅かな差圧をかけて液体が成形ベルト42を通過するのを支援することは有益である、もしくは必要でさえある。
しかし、成形ベルト42の表面全体が液体透過性であることは必要はなく、むしろ好ましくない。繊維性スラリーの液体担体がスラリーから容易に除去され、成形ベルト42の第一面53上に堆積繊維の未発達繊維構造20が残ることだけが必要である。
成形ベルト42は繊維保持性でもある。ここで使用する様に、ある部品が、特定繊維の配向または配置に関係なく、その上に堆積した繊維の大部分を巨視的に予め決められたパターンまたは幾何学的形状で保持する場合、その様な部品は「繊維保持性」であると考える。無論、繊維保持性部品がその上に堆積した繊維を100％保持することは期待していない（特に繊維の液体担体がその様な部品から排出される時に）し、その様な保持が永久的であることも期待していない。繊維が、成形ベルト42または他の繊維保持部品の上に、この製法の各工程が完了するのに十分な時間保持されていることだけが必要である。
成形ベルト42は、補強構造57およびその補強構造57に面対面の関係で接続された、パターン化された突出部59の列を有し、２つの相互に対向した面53および55を限定する。補強構造57は、織り上げたスクリーンまたは他の開口を有する構造物の様な多孔性の機素を含むことができる。補強構造57は実質的に液体透過性である。好適な多孔性補強構造57は、メッシュサイズが約６〜約30フィラメント／センチメートルのスクリーンである。フィラメント間の開口部は、図に示す様に一般的に正方形でも、他の所望の断面を有していてもよい。フィラメントはポリエステルのストランド、織布または不織布から形成することができる。特に、48x52メッシュの二重層補強構造57が効果的であることが分かった。
補強構造57の一面55は実質的に巨視的に平面で、成形ベルト42の外側を向いた面53を含む。成形ベルト42の内側を向いた面は成形ベルト42の裏側と呼ばれることが多く、上記の様に、製紙作業に使用する装置の残りの部分の少なくとも一部と接触する。補強構造57の、反対側の外側を向いた面53は、上記の繊維性スラリーが成形ベルト42のこの面53上に堆積するので、成形ベルト42の繊維と接触する側と呼ぶことができる。
突出部59のパターン化された列が補強構造57に接続され、好ましくは図５に示す様に補強構造57の内側を向いた面53から外に向かって伸びる個々の突出部59を含む。繊維スラリーが成形ベルト42の上に堆積する時に、パターン化された突出部59の列がその繊維スラリーを受け、事実繊維スラリーにより覆われることがあるので、突出部59も繊維と接触すると考えられる。
突出部59は公知の方法により補強構造57に接続されるが、特に好ましい方法では、突出部59のパターン化された列の各突出部59を補強構造57に個別に接続するのではなく、硬化性重合体の感光性樹脂を配合するバッチ製法として、複数の突出部59を補強構造57に接続する。突出部59のパターン化された列は、一般的に液体の材料を、その材料が硬化した時に連続的になり、図５に示す様に、突出部59の一部を形成し、接触して補強構造57を少なくとも部分的に取り囲む様に操作することにより、形成するのが好ましい。
図６に示す様に、繊維スラリーの繊維が入り込む複数の導管が、Ｚ方向で、突出部59の自由末端53bから、補強構造57の外側を向いた面53の基底部53aに伸びる様に、突出部59のパターン化された列を配置する。この配置により、成形ベルト42に限定された幾何学的構造を与え、液体担体およびその中の繊維が補強構造57の中に流れ込むことができる。隣接する突出部59間の環状部65は、突出部59のパターン、大きさおよび間隔に応じた、限定された流動抵抗を有する導管を形成する。
セルロース性繊維構造20の実質的に連続的な網目構造24の中に大規模な弱点が形成されない様に、突出部59は分離し、好ましくは規則的に間隔をおいて配置する。液体担体は隣接する突出部59間の環状部分65を通って補強構造57に流れ、その上に繊維を堆積させることができる。より好ましくは、セルロース性繊維構造20の実質的に連続的な網目構造24（これは突出部59の周囲およびそれらの間に形成される）が、加えられた引張り負荷を繊維構造20全体により一様に分散させる様に、突出部59は不規則でない反復パターンで分布する。最も好ましくは、得られる繊維構造20中の隣接する低坪量区域26が、引張り負荷がかかり得るどちらかの主要方向と整列しない様に、突出部59が一列中で対称的にジグザグ配置される。
図５に戻って、突出部59は直立し、それらの基底部53aで補強構造57の外側を向いた面53に接続し、この面53から離れ、突出部59のパターン化された列の、補強構造57の外側を向いた面53から直角方向で最も遠い点である末端部53bに伸びている。この様に、成形ベルト42の外側を向いた面53は２つの高さで限定されている。外側を向いた面53の基底部は、補強構造57の表面により限定され、そこに突出部59の基底部53aが接続しているが、無論、突出部59の、固化により補強構造57を取り囲むいかなる材料をも考慮している。外側を向いた面53の末端の高さは、突出部59のパターン化された列の末端53bにより限定されている。成形ベルト42の、対向する内側を向いた面55は補強構造57の別の面により限定されているが、無論、突出部59の、固化により補強構造57を取り囲むいかなる材料をも考慮しており、この面は突出部59が伸びる方向と反対側である。
突出部59は、成形ベルト42の面に対して直交方向で、補強構造57の外側を向いた面53の基底部から外側に、約0.05ミリメートル〜約1.3ミリメートル（0.002〜0.050インチ）伸びている。明らかに、突出部59のＺ方向における伸びがゼロである場合、セルロース性繊維構造20の坪量はほとんど一定に近くなる。したがって、セルロース性繊維構造20の隣接する高坪量区域24と低坪量区域26の間の坪量の差を最小に抑えたい場合、一般的により短い突出部59を使用すべきである。
図６に示す様に、図１のセルロース性繊維構造20の低坪量区域26において応力が集中しない様に、突出部59は特にXY平面内で鋭い角部を持たないのが好ましい。特に好ましい突出部59は、角部が丸くなった菱形の断面を有する、湾曲した菱面体形状を有する。
突出部59の断面積に関係なく、突出部59の側面は一般的に相互に平行であり、成形ベルト42の面に対して直交していることができる。あるいは、突出部59はある程度先細りになり、図５に示す様な直円錐台形状をとることができる。
突出部59は、一様な高さを有する、あるいは突出部59の末端53bが補強構造57の外側を向いた面53の基底部53aから等間隔にある必要はない。図に示すパターンより複雑なパターンを繊維構造20に取り入れるのが望ましい場合、当業者には明らかな様に、これは、直立した突出部59の幾つかのＺ方向の高さにより限定された幾何学的構造を有し、それぞれの高さが、他の高さの突出部59により限定される繊維構造20の区域で得られる坪量とは異なった坪量を与えることにより、達成される。あるいは、他の方法により、例えば、一様な大きさの突出部59を、突出部59のＺ方向の伸びに対して著しく変化する平面性を有する補強構造57に接続することにより、３つ以上の高さにより限定される、外側を向いた面53を有する成形ベルト42により達成される。
図６に示す様に、突出部59のパターン化された列は、好ましくは、補強構造57の成形ベルト42の突き出た表面積に対する割合は考えずに、成形ベルト42の突き出た表面積を百分率で表して、最低で成形ベルト42の突き出た表面積の合計約20％から最高で成形ベルト42の突き出た表面積の合計約80％の範囲である。突出部59のパターン化された列の、成形ベルト42の突き出た表面積の合計に対する割合は、補強構造57の外側を向いた面53に対して直交方向における最も大きく突出した所で見た各突出部59の突き出た面積の総計として考える。
成形ベルト42の総表面積に対する突出部59の割合が減少するにつれて、繊維構造20の上記の高坪量で実質的に連続した網目構造24が増加し、原料使用の経済性が低下する。さらに、繊維の長さが増加するにつれて、隣接する突出部59間の、成形ベルト42の隣接する突出部59の対向する側面間の距離を増加すべきである。さもなくば、繊維は隣接する突出部59に橋かけし、隣接する突出部59間の導管を通り、基底部53aの表面積により限定される補強構造57に浸透できない。
成形ベルト42の第二の面55は、限定された顕著な幾何学的構造を有していても、あるいは実質的に巨視的に単一の平面でもよい。ここで使用する様に、「実質的に巨視的に単一の平面」とは、成形ベルト42の幾何学的構造が２次元的構造であり、絶対的な平面性から僅かな、許容される偏位だけを有し、その偏位は、上記の、および以下に特許請求するセルロース性繊維構造20の製造において成形ベルト42の性能に悪影響を及ぼさないことを意味する。成形ベルト42の第一面53の幾何学的構造がより強大な偏位により中断されず、成形ベルト42がここに記載する製造工程に使用できる限り、第二面55の構造は、幾何学的であっても、実質的に単一の平面であっても構わない。成形ベルト42の第二面55はセルロース性繊維構造20の製造工程に使用される装置に接触することができ、この分野では成形ベルト42の機械側と呼ばれている。
突出部59は、成形ベルト42の液体透過性部分に複数の、相互に異なった流動抵抗を有する環状部分65を限定する。異なった区域を与える一方法を図６に示す。図６の成形ベルトの突出部59は隣接する突出部59から実質的に等間隔で配置され、隣接する突出部59間に実質的に連続した網目構造環状部分65を形成する。
複数の突出部59のほぼ中央を通って、または各突出部59を通って、Ｚ方向に開口部63が伸びており、この開口部により、突出部59の末端53bと、補強構造57の外側を向いた面53の基底部53aの間で液体が連絡している。突出部59を通る開口部63の流動抵抗は、隣接する突出部59間の環状部分65の流動抵抗とは異なり、一般的にそれより大きい。したがって、特定の突出部59の自由末端53bにより取り囲まれている開口部63を通る液体担体よりも多くの液体担体が隣接する突出部59間の環状部分65を通って排出される。開口部63を通過する液体担体より多くの液体担体が隣接する突出部59間の環状部分65を通過するので、開口部63直下の補強構造57上に堆積する繊維よりも多くの繊維が隣接する突出部59間の環状部分65の直下の補強構造57上に堆積する。
環状部分65および開口部63は、成形ベルト42中にそれぞれ高流量および低流量区域を限定する。環状部分65を通る液体担体の初期材料流量は、開口部63を通る初期材料流量よりも大きくなる。
無論、突出部59は液体担体に対して不透過性なので、液体担体が突出部59を通って流れることはない。しかし、突出部59の末端53bの高さおよびセルロース性繊維の長さに応じて、セルロース性繊維は突出部59の末端53b上に堆積することがある。
ここで使用する様に、「初期材料流量」とは液体担体を最初に成形ベルト42に導入し、その上に堆積させる時の液体担体の流量を意味する。無論、両流量区域とも、これらの区域を限定する開口部63または環状部分65が、液体担体中に分散し、成形ベルト42により保持されるセルロース性繊維により閉塞されるので、時間と共に材料流量が低下する。開口部63と環状部分65の間で流動抵抗が異なるために、成形ベルト42の異なった区域に、あるパターンで、異なった坪量のセルロース性繊維を保持する手段が得られる。
この各区域を通る流量の差を、高および低流量区域を通る液体担体の初期流量間に段階的な不連続性があるという意味で、「段階的な排出」と呼ぶ。上記の様に、段階的な排出は、異なった区域24およびセルロース性繊維構造20中の房状パターンに異なった量の繊維を堆積させるのに効果的に使用することができる。
より詳しくは、高坪量区域24は、成形ベルト42の高流量区域（環状部分65）およびセルロース性繊維構造20の製造に使用する製法の高流量段階に実質的に対応する、不規則でない反復パターンで生じる。低坪量区域26は、成形ベルト42の低流量区域（開口部63および突出部59）およびセルロース性繊維構造20の製造に使用する製法の低流量段階に実質的に対応する、不規則でない反復パターンで生じる。
成形ベルト42全体の流動抵抗は、当業者には良く知られた技術により容易に測定できる。しかし、高および低流量区域の流動抵抗、およびその間の流動抵抗の差を測定することは、高および低流量区域の大きさが小さいために、より困難である。しかし、流動抵抗は問題とする区域の水圧半径から推論することができる。一般的に、流動抵抗は水圧半径に逆比例する。
ある区域の水圧半径は、その区域の面積をその区域の湿潤した周囲長で割った値として定義される。分母は４の様な定数を含むことが多い。しかし、この目的には、区域の水圧半径の差を調べることだけが重要であり、定数は所望により含んでも省いてもよい。これは代数学的に
0003625824.tif 000002
で表されるが、ここで流動面積は、突出部59の開口部63を通る面積であるか、または以下により詳しく定義する様に、隣接する突出部59間の流動面積であり、湿潤した周囲長は液体担体と接触する区域の周囲の直線的寸法である。幾つかの一般的な形状の水圧半径は良く知られており、幾つかの一般的な形状の水圧半径を示し、不規則形状の水圧半径をどの様にして見出だすかを開示する目的で、ここに参考として含めるMark's Standard Handbook for Mechanical Engineers、第８版、の様な多くの文献に記載されている。
特定の成形機素42またはその一部の水圧半径は、単位セル、すなわち完全な突出部59およびその突出部59を取り囲む環状部分65を限定する最も小さな反復単位を考えることにより計算できる。無論、単位セルは、流れに対して最も大きな制限を与える突出部59および環状部分65の高さにおける水圧半径を測定すべきである。例えば、補強構造57からの感光性樹脂突出部59の高さは、その流動抵抗に影響することがある。突出部59にテーパ−が付いていれば、以下に表Ｉに関して説明する様に、成形機素42の空気透過性を考慮することにより、計算された水圧半径に補正を加えることができる。
その様な補正がなければ、以下に考察する、水圧半径の見掛けの比率は、成形機素42上に実際に存在する水圧半径よりも小さいであろう。下記の実施例に記載する水圧半径の率は、補正していないが、その様な実施例には十分に役立つ。
図６に関して、成形機素42に可能な単位セルを破線Ｃ−Ｃで示す。無論、単位セルから形成されるが、流路の湿潤した周囲を構成しない境界は、水圧半径の計算では考慮に入れない。
水圧半径の計算に使用する流動面積は、突出部59の真下の補強構造57により加えられる制限は考慮しない。無論、開口部63の大きさが低下するにつれて、より小さなパターンが選択されるか、あるいは開口部63の直径が小さくなるために、低坪量区域26で必要な放射状配向性を持たない、あるいは坪量により区別される３つの区域を有するセルロース性繊維構造20が形成されることがある。その様な変化は、補強構造20により課せられる流動抵抗によることがある。
図６に示す成形ベルトに関して、重要な２つの区域を下記の様に定義する。選択された区域は突出部59を取り囲む輪状周辺部を含む。特定の突出部59に対する輪状周辺部のXY方向における伸びは、突出部59から隣接する突出部59への半径方向の距離の半分である。したがって、隣接する突出部59間の区域69は、その中央に境界を有し、その境界は、隣接する突出部59の、隣接する突出部59間のその様な環状部分65を限定する輪状周辺部と接している。
その上、突出部59はＺ方向で、補強構造57の残りの部分の上のある高さまで伸びているので、突出部59の上の区域には繊維はほとんど堆積しない。というのは、補強構造57の、開口部63および隣接する突出部間の環状部分65に対応する部分に堆積する繊維は、まず突出部59の自由末端53bの高さまで蓄積しなければならず、その後で追加の繊維が開口部63中または隣接突出部59間の環状部分65中に排出されずに、突出部59の最上部に残る様になるためである。
本発明で効果的に作動することが分かっている成形ベルト42の、本発明を制限しない一例は、52二重メッシュの織り補強構造57を有する。補強構造57は、曲がり直径（warp diameter）約0.15ミリメートル（0.006インチ）、shute直径約0.18ミリメートル（0.007インチ）を有する繊維で製造され、約45〜50％の開放面積を有する。この補強構造57は、約12.7ミリメートル（0.5インチ）水の差圧で毎分約36,300標準リットル（毎分1,280標準立法フィート）の空気流を通すことができる。補強構造57の厚さは、成形ベルト42の２つの面53および55間の織りパターンにより形成される関節部を計算に入れて、約0.76ミリメートル（0.03インチ）である。
成形ベルト42の補強構造57には複数の、対称的にジグザグ配置された突出部59が接続されている。各突出部59は、隣接する突出部から約24ミリメートル（0.096インチ）の機械方向ピッチおよび約1.3ミリメートル（0.052インチ）の機械横断方向ピッチで間隔をおいて配置されている。突出部59は、１平方センチメートルあたり約47個の突出部59の密度（１平方インチあたり約200個の突出部59）で設けられている。
各突出部59は、機械横断方向の対向する角部間の幅約0.9ミリメートル（0.036インチ）および機械方向の対向する角部間の長さ約1.4ミリメートル（0.054インチ）を有する。突出部59は、Ｚ方向で、補強構造57の外側を向いた面53の基底部53aから突出部59の自由末端53bまで約0.1ミリメートル（0.004インチ）伸びている。
各突出部59は、その中心に配置され、突出部の自由末端53bから突出部59の基底部53aまで伸びる開口部63を有するので、突出部の自由末端53bが補強構造57と液体連絡している。突出部59の中心に位置する各開口部63は、一般的に長円形であり、長軸が約0.8ミリメートル（0.030インチ）で短軸が約0.5ミリメートル（0.021インチ）である。補強構造57に接続された突出部59により、成形ベルト42の空気透過性は、約12.7ミリメートル（0.5インチ）水の差圧で毎分約17,300標準リットル（毎分610標準立方フィート）である。突出部59は、補強構造57の面53aより約0.1ミリメートル上に伸びている。この成形ベルト42により、図１に示す繊維構造20が製造される。
図４に示す様に、本装置はさらに、液体担体およびその中に含まれるセルロース性繊維を成形ベルト42上に、より詳しくは成形ベルト42の不連続な直立突出部59を有する面53上に、補強構造57および突出部59が繊維性スラリーにより完全に覆われる様に堆積させるための手段44を含む。この分野で良く知られている様に、ヘッドボックス44をこの目的に使用することができる。この分野では何種類かのヘッドボックス44が公知であるが、効果的であることが分かったヘッドボックス44は、一般的に繊維性スラリーを成形ベルト42の外側を向いた面53上に連続塗布し、堆積させる、従来の２本ワイヤ式ヘッドボックス44である。
繊維性スラリーを堆積させる手段44および成形ベルト42は、一般的に一定量の液体担体および含まれるセルロース性繊維が成形ベルト42上に連続工程で堆積し得る様に、相対的に移動する。あるいは、液体担体および含まれるセルロース性繊維は成形ベルト42上にバッチ製法で堆積させることができる。成形ベルト42と堆積手段44の間の差動速度が増加する、または減少するにつれて、単位時間あたり、それぞれより大量または少量の液体担体および含まれるセルロース性繊維が成形ベルト42上に堆積し得る様に、透過性の成形ベルト42上に繊維性スラリーを堆積させる手段44を調整できるのが好ましい。
また、少なくとも約90％のコンシステンシーを有する２次元的なセルロース性繊維構造20を形成するために、繊維の未発達セルロース性繊維構造20から繊維性スラリーを乾燥させる手段50aおよび／または50bを備えることもできる。繊維性スラリーの未発達セルロース性繊維構造20の乾燥には、製紙業界で良く知られている好都合の乾燥手段50aおよび／または50bを使用できる。例えば、それぞれ単独で、または組合せて使用するプレスフェルト、熱フード、赤外放射、送風乾燥機50a、およびヤンキー乾燥ドラム50bが効果的であり、この分野で良く知られている。特に好ましい乾燥方法では、送風乾燥機50a、およびヤンキー乾燥ドラム50bを順次使用する。
所望により、本発明の装置はさらに図４に示す様なエマルションロール66を含むことができる。エマルションロール66は、上記の工程の際に、有効量の化学物質を成形ベルト42、または所望により、二次ベルト46に分配する。この化学物質は、セルロース性繊維構造20の、成形ベルト42または二次ベルト46への好ましくない付着を防止する剥離剤として作用する。さらに、エマルションロール66は、成形ベルト42または二次ベルト46に化学物質を塗布して処理し、それによってその有効寿命を延長させるのにも使用できる。好ましくは、エマルションは、成形ベルト42が繊維構造20と接触していない時に、成形ベルト42の外側を向いた幾何学的構造面53に塗布する。一般的にこれは、セルロース性繊維構造20が成形ベルト42から移動し、成形ベルト42が帰路にある時に行う。
エマルションに好適な化学物質には、水、Houston,TexasのTexaco Oil Company、からＲ＆O 68 Code 702の製品番号で販売されているRegal Oilとして知られる高速タービンオイル、Rolling Meadows,IllinoisのSherex Chemical Company,Inc.からAOGEN TA100として販売されている塩化ジメチルジステアリルアンモニウム、Cincinnati,OhioのProcter ＆ Gamble Company製のセチルアルコール、およびWayne,New JerseyのAmerican CyanamidからCyanox 1790として販売されている様な酸化防止剤を含む組成物がある。また、所望により、成形ベルト42からセルロース性繊維構造20が移動した後に残留する繊維および他の残留物を成形ベルト42から清掃するのに、クリーニングシャワーまたはスプレー（図には示していない）を使用することもできる。
本発明のセルロース性繊維構造20の製造に所望により行うが、極めて好ましい工程は、繊維構造20が乾燥した後、それを短縮することである。ここで使用する様に、「短縮」とは、繊維を再配列させ、繊維と繊維の結合を分離することにより、繊維構造20の長さを短くすることである。短縮は、幾つかの良く知られた方法で行うこともできるが、最も一般的で好ましい方法はクレープ処理である。
クレープ処理の工程は、上記のヤンキー乾燥ドラム50bを使用することにより、乾燥工程と関連させて行うことができる。クレープ処理工程では、セルロース性繊維構造20を好ましくはヤンキー乾燥ドラム50bの表面に付着させ、次いでその表面から、ドクターブレード68を使用し、ドクターブレード68と繊維構造20が付着している表面の相対的な運動により除去する。ドクターブレード68は、表面とドクターブレード68間の相対的な運動の方向に対して直交する部品で方向を決め、好ましくは実質的にそれと直交させる。
また、繊維構造20の選択された部分に差圧をかける手段を備えることもできる。差圧によりセルロース性繊維構造20の区域24および26を緻密化または脱緻密化させることができる。差圧は、液体担体が過剰に排出される前のどの工程においてセルロース性繊維構造20に作用させてもよいが、好ましくはセルロース性繊維構造20が未発達のセルロース性繊維構造20である間に作用させる。差圧をかける前に過剰の液体担体が排出されると、繊維が堅くなり過ぎ、突出部59のパターン化された列の幾何学的構造と十分に適合せず、上記の様な密度の異なった区域を有していないセルロース性繊維構造20が形成される。
所望により、セルロース性繊維構造20の区域24および26を密度によりさらに分割することができる。特に、特定の高坪量区域24または特定の低坪量区域26を緻密化または脱緻密化することができる。これは、セルロース性繊維構造20を成形ベルト42から、成形ベルト42の分離した突出部59と一致していない突出部を有する二次ベルト46に移動させることにより達成できる。移動の際、または後に、二次ベルト46の突出部がセルロース性繊維構造20の区域24および26の特定箇所を圧縮し、その様な箇所を緻密化する。無論、低坪量区域26の箇所よりも、高坪量区域24の箇所が緻密化される程度の方が大きい。
選択された箇所が二次ベルト46の突出部により圧縮されると、その様な箇所は緻密化され、繊維と繊維の結合が強くなる。その様な結合により、その様な箇所の引張強度が増加し、セルロース性繊維構造20全体の引張強度が増加する。好ましくは、過剰の液体担体が排出され、繊維が堅くなり過ぎ、突出部59のパターン化された列の幾何学的構造と十分に適合しなくなる前に緻密化を行なう。
あるいは、様々な区域24および26の選択された箇所を脱緻密化し、その様な箇所の厚さおよび吸収性を増加させることができる。脱緻密化は、セルロース性繊維構造20を成形ベルト42から、突出部59またはセルロース性繊維構造20の各区域24および26と一致しない真空透過性区域を有する二次ベルト46に移動させることにより、行なうことができる。セルロース性繊維構造20を二次ベルト46に移動させた後、正圧または大気圧より低い流体差圧を二次ベルト46の真空透過性区域にかける。この流体差圧が、真空透過性区域と一致する箇所の繊維の、二次ベルト46と直角な平面内における偏りを引き起こす。流体差圧にさらされる箇所の繊維が偏ることにより、繊維はセルロース性繊維構造20の面から離れる様に移動し、その厚さが増加する。
製法
本発明のセルロース性繊維構造20は、下記の工程を含む製法により製造することができる。第一の工程は、液体担体中に複数のセルロース性繊維を入れる。セルロース性繊維は液体担体中に溶解させるのではなく、その中に単に分散させるだけである。また、成形ベルト42の様な液体透過性で維持保持性の成形機素42を用意する。成形機素42は、液体透過性区域63および65、および直立した突出部59を有する。また、液体担体および含まれるセルロース性繊維を成形機素42上に堆積させる手段44も使用する。
成形ベルト42は、それぞれ環状部分65および開口部63により限定される高流量および低流量の液体透過性区域を有する。成形ベルト42は直立した突出部59をも有する。
液体担体および含まれるセルロース性繊維は、図６に示す成形ベルト42上に堆積させる。液体担体は２つの同時段階、つまり高流量段階および低流量段階で成形ベルト42を通って排出される。高流量段階では、液体担体は、特定の初期流量で液体透過性の高流量区域を通り、閉塞が起こる（または成形ベルト42のこの部分に液体担体が最早導入されなくなる）まで排出される。低流量段階では、液体担体は、高流量区域を通る初期流量よりも低い、特定の初期流量で成形機素42の低流量区域を通って排出される。
無論、成形ベルト42中の高および低流量区域の両方を通る流量は、両区域の予想される閉塞のために、時間と共に低下する。理論的な裏付けがあるわけではないが、高流量区域が閉塞する前に低流量区域が閉塞することがある。
理論的な裏付けがあるわけではないが、最初に起こる区域の閉塞は、流動面積、湿潤した周辺部、低流量区域の形状および分布の様なファクターに基づき、その様な区域の水圧半径が小さく、流動抵抗が大きいために、あるいはその様な区域を通る流量が大きく、繊維の堆積が大きいために起こることがある。低流量区域は、例えば、突出部59を通る開口部63を含むことができ、その開口部63は隣接する突出部59間の液体透過性環状部分65よりも大きな流動抵抗を有する。
排出の両段階において、一定のセルロース性繊維が、高および低流量区域により同時に配向上の影響を受ける。これらの影響により、繊維が放射状に配向し、無限の流動抵抗を有する突出部59の表面を横切って橋かけする。この放射状橋かけにより、それぞれの不連続低坪量区域26全体にわたって高坪量区域24が広がる。低流量区域は、低流量区域の中心で繊維を過剰に蓄積させずに、その様な橋かけが起こる様な配向上の影響を与え、中間坪量区域25が生じるのを最少に抑える、または阻止する。
開口部63と環状部分65の間の流動抵抗の比率が適切に調和することが重要である。開口部63を通る流動抵抗が小さすぎる場合、中間坪量区域25が、一般的に低坪量区域24の中心に形成されることがある。この配置により、３種類の区域を有するセルロース性繊維構造20が生じる。反対に、流動抵抗が大きすぎると、不規則な、あるいは他の非放射状の繊維分布を有する低坪量区域が生じることがある。
開口部63および環状部分65の流動抵抗は、上に記載する様に水圧半径を使用して決定することができる。以下に分析する実施例により、環状部分65の開口部63に対する水圧半径の比率は、１平方センチメートルあたり約５〜約31個の突出部59（１平方インチあたり30から200個の突出部59）を有する成形機素42に対して少なくとも約２にすべきである。より低い水圧半径、例えば少なくとも約1.1、は、１平方センチメートルあたり31個（１平方インチあたり200個）を超え、１平方センチメートルあたり約78個（１平方インチあたり500個）までの突出部59を有する成形機素42に対して好適であると考えられる。
表Ｉは、以下により詳細に分析する実施例のセルロース性繊維構造20を製造するのに使用した５種類の成形機素42の幾何学的構造を示す。表Ｉの最初の欄に関していえば、成形機素42の総表面積の百分率として示す環状部分65の面積は30％または50％である。第２の欄に示す様に、成形機素42の総表面積の百分率として示す開口部63の表面積は10〜20％である。第３の欄は、補強構造57上の突出部59の程度を示す。第４の欄には、環状部分65の開口部63に対する水圧半径の理論的比率を計算してある。第５の欄には、水圧半径の実際の比率を、以下に説明する様に計算してある。
実際の水圧半径、およびその比率は、突出部59を有する、および有していない成形機素42の空気透過性から繰り返し計算した。理論的な突出部59の大きさ、したがって水圧半径は、成形機素42の構築に使用した図面から容易に見出だせるが、製造工程に固有の変動のために、実際の大きさはある程度変化する。
突出部59、したがって環状部分65および開口部63の実際の大きさは、突出部59を有していない補強構造57の空気透過性を、突出部59を有している補強構造57の空気透過性と比較することにより、近似した。実際の空気透過性は、公知の技術を使用して容易に測定され、補強構造57を通る流動面積から突出部59を理論的に差し引いて得た値よりも小さかった。
突出部59が所定の位置にある成形機素42の、実際の、および理論的な空気透過性の差を知ることにより、突出部59の壁に環状部分65および開口部63に向かって等しくテーパ−が付いていると仮定して、その様な実際の空気流を得るのに必要な突出部59の大きさを、通常の数字を使用して、反復様式で得ることができる。
0003625824.tif 000003
成形機素42はそれぞれ１平方センチメートルあたり31個の突出部59（１平方インチあたり200個の突出部59）を有していた。無論、単位セルの、流動面積の湿潤した周囲に対する比率だけを考慮し、その比率は単位セルの大きさが拡大しても縮小しても一定なので、水圧半径の比は突出部59および環状部分65の大きさには無関係である。
下記の表IIに示す様々な実施例のセルロース性繊維構造20の構築に使用する成形機素42には、0.52〜1.27の水圧半径を使用する。下記の表IIIに示す各実施例のセルロース性繊維構造20の構築には、水圧半径比2.05を有する成形機素42を使用する。
これらの実施例から、水圧半径比が少なくとも約２である成形機素42が効果的であると考えられる。無論、材料流量比は水圧半径比の少なくとも２乗に比例するので、レイノルズ数に応じて、少なくとも２、恐らく４を超える材料流量比が効果的であると予想される。
予想としては、本発明の成形機素42には、1.25まで低い水圧半径比を使用できる（ただし、他のファクターをその様に低い比率を補償する様に調整して）。例えば、成形機素42の絶対速度を増加する、あるいは成形機素42と液体担体の間の相対的な速度を1.0速度比の近くで調和させることができよう。また、本発明のセルロース性繊維構造20の製造に、ブラジル産ユーカリの様な短い繊維を使用するのも効果的であろう。
例えば、本発明の好適なセルロース性繊維構造20は、水圧半径比が1.50である成形機素42を使用して製造されている。成形機素42の絶対速度は約262メートル／分（800フィート／分）であり、液体担体と成形機素42の間の速度比は約1.2であった。成形機素42は、１平方センチメートルあたり31個の突出部59（１平方インチあたり200個の突出部59）を有していた。突出部59は成形機素42の総表面積の約50％を占め、その中を通る開口部63は成形機素42の表面積の約15％を占めていた。得られたセルロース性繊維構造20は、約60％の北部軟材グラフトおよび約40％の化学−熱−機械的軟材パルプ（CTMP）からなり、どちらも繊維長が約2.5〜約3.0ミリメートルであった。得られたセルロース性繊維構造20は、約25％の低坪量区域26を有し、上記の両基準内に入っていた。
実施例
表IIに示す異なったパラメータを使用し、幾つかの、本発明を限定しないセルロース性繊維構造20を製造した。試料はすべてＳ−ラップ２本ワイヤ成形機械で、ニップを通して供給し、通常通りに乾燥させる、通常の84M  ４シェッド繻子織り成形ワイヤに重ね合わせた、35.6x35.6センチメートルメートル（14x14インチ）の正方形試料成形機素42を使用して製造した。これらのセルロース性繊維構造20はすべて、毎分約244メートル（毎分800フィート）の速度を有する成形機素42を使用し、液体担体を成形機素42の速度より約20％高い速度で成形機素42上に供給して製造した。得られたセルロース性繊維構造20はそれぞれ坪量が約19.5グラム／平方メートル（12ポンド/3000平方フィート）であった。
第２の欄は、表IIの実施例が、１平方センチメートルあたり５個の突出部59（１平方インチあたり30個の突出部59）または１平方センチメートルあたり31個の突出部59（１平方インチあたり200個の突出部59）の大きさの突出部59を使用して構築されたことを示している。第３の欄は、隣接する突出部59間の環状部分65における開放面積の百分率が10または20％であることを示している。第４の欄は、開口部63の断面積の大きさを突出部59の断面積の百分率として表している。第５の欄は、補強構造57上の突出部59の離れた末端53bの程度が約0.05ミリメートル（0.002インチ）〜約0.2ミリメートル（0.008インチ）であることを示している。第６の欄は、繊維の種類が、繊維長約2.5ミリメートルの北部軟材グラフトであるか、または繊維長約１ミリメートルのブラジル産ユーカリであることを示している。
得られたセルロース性繊維構造20はすべて拡大せずに、および50xおよび100xに拡大して検査した。試料は定性的に、２つの基準、すなわち１）２つの区域24および26、３つの区域24、26および一般的に低坪量区域26の中心にある中間坪量区域25の存在、および２）繊維の放射状配向性、で判定した。放射状配向性は、繊維分布の対称性および非放射状（接線方向または周方向）に配向した繊維の存在により判定した。
最後の欄は、得られたセルロース性繊維構造20の分類を示す。表IIに示す実施例の各セルロース性繊維構造20は、上記の基準を使用して次の様に主観的に分類した。
0003625824.tif 000004
無論、どの基準を適用するかによって、一つの実施例のセルロース性繊維構造20が２つ以上の区分に入ることもある。ただ一つの基準だけが記載されている場合、他の基準は、本発明のセルロース性繊維構造20の条件に適合するものと判定した。
0003625824.tif 000005
表IIIに関して、同じ２本ワイヤ成形機械で、フルサイズ成形ワイヤを使用し、空気乾燥により、さらに実施例のセルロース性繊維構造20を製造した。成形機素42は、それぞれ補強構造57上に約0.1ミリメートル（0.004インチ）伸びている、１平方センチメートルあたり約31個の突出部59（１平方インチあたり200個の突出部59）を有していた。突出部59は成形機素42の表面積の約50％を占め、開口部63は成形機素42の表面積の約10％を占めていた。
第２の欄に示す様に、液体担体速度の成形機素42の速度に対する比率は1.0または1.4であった。第３の欄に示す様に、液体担体は、その表面積の約０％または20％で、成形機素42を支持するロール上に衝突させた。第４の欄に示す様に、得られたセルロース性繊維構造20は、坪量が１平方メートルあたり約19.5または約25.4グラム（3,000平方フィートあたり12.0または15.6ポンド）であった。第５の欄に示す様に、表IIに関して上に記載したのと同じ繊維を使用した。第６の欄に示す様に、成形機素42は速度が230または295メートル／分（700または900フィート／分）であった。最後の欄に示す様に、得られたセルロース性繊維構造20の分類には、同じ基準を適用した。
0003625824.tif 000006
表IIIから分かる様に、一般的に、液体担体速度の成形機素42の速度に対する比率は、これらの得られたセルロース性繊維構造20を分類するのに最も重要なファクターであった。一般的に、速度比1.0がユーカリ繊維に効果的であり、速度比1.4は一般的に北部軟材グラフト繊維に効果的であった。成形機素42の速度は、得られるセルロース性繊維構造20の分類において重要度がやや低いファクターであった。一般的に、成形機素42の速度が低下するにつれて、低坪量区域26内の不規則繊維分布の傾向も低下した。
さらに、得られるセルロース性繊維構造20は、使用する繊維の種類によって重大な影響を受けることは明らかである。一般的に、ユーカリ繊維を有するセルロース性繊維構造20は、液体担体の成形機素42に対する速度により敏感であり、低坪量区域26に放射状に配向した繊維を有する良好な２区域セルロース性繊維構造20が得られるか、あるいは好ましくない３区域セルロース性繊維構造20が得られた。北部軟材グラフト繊維を使用した場合、低坪量区域26内に境界３区域または境界不規則繊維分布を有するセルロース性繊維構造20が生じた。
変形
開口部63が貫通している突出部59を有する成形機素42の上に形成されたセルロース性繊維構造20の代わりに、図7Aおよび7Bに示す様な成形機素42上に、繊維が放射状に配向した低坪量区域26を有するセルロース性繊維構造20を製造することができる。この成形機素42では、突出部59'は放射状に分割されており、放射状に配向した部分59"の中に環状部分65"が限定される。
図7Aに示す様に、放射状部分59"を、中心で、またはその近くで接続し、中間坪量区域25の形成を防止することができる。この配置により、セルロース性繊維は、放射状部分59"の中の環状部分65"を通って流れ、放射状部分59"の中心に橋かけすることができる。
あるいは、図7Bに示す様に、放射状部分59"を中心の開口部63'で分離し、低流量区域の中心に向かって抵抗なく流れる様にすることもできる。この配置により、この変形を使用して突出部59'の放射状部分59"の中心に橋かけする必要がなく、代わりに、放射状の流れを障害なしに促進するという利点が得られる。
図7Aおよび7Bに示す実施態様では、放射状部分59"は円の扇形を含むことができる。あるいは、放射状部分59"は全体的には円形ではなく、低流量区域の中心に近付くにつれて収束させることもできる。
当業者には明らかな様に、特許請求する本発明の範囲内で多くの他の変形および組合せが可能である。その様な変形および組合せはすべて請求項の範囲内に入る。
【図４】
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【図１】
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【図２Ａ１】
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【図２Ａ２】
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【図２Ａ３】
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【図２Ｂ１】
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【図２Ｃ１】
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【図２Ｄ１】
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【図２Ｄ２】
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【図２Ｄ３】
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【図３Ａ１】
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【図３Ａ２】
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【図３Ａ３】
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【図３Ｂ１】
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【図３Ｂ２】
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【図３Ｃ１】
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【図３Ｃ２】
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【図３Ｄ１】
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【図３Ｄ２】
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【図３Ｄ３】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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