(57)【要約】  柔軟な吸収性シート、柔軟な吸収性シートを製造するための構造化ファブリック、および柔軟な吸収性シートを製造する方法。柔軟な吸収性シートは、複数の突出領域と、突出領域を接続する接続領域とを有する。突出領域は、吸収性シートの縦方向に対して湾曲しているひだを含み、湾曲したひだの端部は、突出領域の両側にあり、湾曲したひだの頂部は、吸収性シートの縦方向の下流に位置する。吸収性シートは、経糸ナックルの斜めのラインを有する構造化ファブリックによって形成され得る。
2019525012.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸収性セルロース系シートであって、
前記吸収性シートから突出し、前記吸収性シートの縦方向に対して湾曲しているひだに形成される複数の突出領域であって、前記湾曲したひだの端部が、前記突出領域の両側にあり、前記湾曲したひだのそれぞれの端部のうちの１つが、前記湾曲したひだの他端より前記吸収性シートの前記縦方向の下流に位置するようになっており、前記湾曲したひだの頂部が、前記吸収性シートの前記縦方向の下流に位置する、複数の突出領域と、
前記吸収性シートの前記突出領域を接続する接続領域と
を含むことを特徴とする吸収性セルロース系シート。
【請求項２】
請求項１に記載の吸収性セルロース系シートであって、前記突出領域のそれぞれが、複数の前記湾曲したひだを含むことを特徴とする吸収性セルロース系シート。
【請求項３】
請求項２に記載の吸収性セルロース系シートであって、各突出領域内の前記湾曲したひだ間に形成された凹筋をさらに含むことを特徴とする吸収性セルロース系シート。
【請求項４】
請求項１に記載の吸収性セルロース系シートであって、前記湾曲したひだの平均曲率半径が約１．２ｍｍであることを特徴とする吸収性セルロース系シート。
【請求項５】
請求項１に記載の吸収性セルロース系シートであって、前記吸収性シートの前記縦方向の上流である前記突出領域の端部に隣接する位置に複数のひだをさらに含むことを特徴とする吸収性セルロース系シート。
【請求項６】
吸収性セルロース系シートであって、
前記吸収性シートから突出し、前記吸収性シートの縦方向に対して湾曲しているひだに形成される複数の突出領域であって、前記湾曲したひだの端部が、前記突出領域の両側にあり、前記湾曲したひだが、約０．５ｍｍ〜約２．０ｍｍの曲率半径を有する、複数の突出領域と、
前記吸収性シートの前記突出領域を接続する接続領域と
を含むことを特徴とする吸収性セルロース系シート。
【請求項７】
請求項６に記載の吸収性セルロース系シートであって、前記湾曲したひだの平均曲率半径が約１．２ｍｍであることを特徴とする吸収性セルロース系シート。
【請求項８】
請求項６に記載の吸収性セルロース系シートであって、前記突出領域のそれぞれが、複数の前記湾曲したひだを含むことを特徴とする吸収性セルロース系シート。
【請求項９】
請求項８に記載の吸収性セルロース系シートであって、各突出領域内の前記湾曲したひだ間に形成された凹筋をさらに含むことを特徴とする吸収性セルロース系シート。
【請求項１０】
請求項６に記載の吸収性セルロース系シートであって、前記吸収性シートの前記縦方向の上流である前記突出領域の端部に隣接する位置に複数のひだをさらに含むことを特徴とする吸収性セルロース系シート。
【請求項１１】
製紙紙匹であって、
前記製紙紙匹から突出し、前記製紙紙匹の縦方向に対して湾曲しているひだに形成される複数の突出領域であって、前記湾曲したひだの端部が、前記突出領域の両側にあり、前記湾曲したひだのそれぞれの端部のうちの１つが、前記湾曲したひだの他端より前記製紙紙匹の前記縦方向の下流に位置するようになっており、前記湾曲したひだの頂部が、前記製紙紙匹の前記縦方向の下流に位置する、複数の突出領域と、
前記製紙紙匹の前記突出領域を接続する接続領域と
を含むことを特徴とする製紙紙匹。
【請求項１２】
請求項１１に記載の製紙紙匹であって、前記突出領域のそれぞれが、複数の前記湾曲したひだを含むことを特徴とする製紙紙匹。
【請求項１３】
請求項１２に記載の製紙紙匹であって、各突出領域内の前記湾曲したひだ間に形成された凹筋をさらに含むことを特徴とする製紙紙匹。
【請求項１４】
請求項１２に記載の製紙紙匹であって、前記ひだの曲率半径が約０．５ｍｍ〜約２．０ｍｍであることを特徴とする製紙紙匹。
【請求項１５】
ファブリッククレーピングされた吸収性セルロース系シートを製造する方法であって、
製紙完成紙料を圧縮脱水して紙匹を形成するステップ、
転移表面と構造化ファブリックとの間のクレーピングニップ内の加圧下で前記紙匹をクレーピングするステップであって、前記構造化ファブリックが、前記構造化ファブリックの経糸上に形成されたナックルを含み、前記ナックルが、前記ファブリックの縦方向に対して斜めのラインに沿って位置し、前記縦方向に対するラインの角度が約１０°〜約３０°の間である、ステップ、および
前記吸収性セルロース系シートを形成するために前記紙匹を乾燥するステップ
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の方法であって、クレーピング比が、前記転移表面の速度対前記構造化ファブリックの速度によって定義され、前記クレーピング比が約３％〜約２５％であることを特徴とする方法。
【請求項１７】
請求項１５に記載の方法であって、前記縦方向に対するラインの角度が約１５°の間であることを特徴とする方法。
【請求項１８】
請求項１５に記載の方法であって、前記構造化ファブリックの前記経糸が、前記ナックルの下流端に隣接する位置で下向きに傾斜しており、前記紙匹が、前記経糸の前記下向きの傾斜に隣接する位置で折り畳まれていることを特徴とする方法。
【請求項１９】
請求項１５に記載の方法であって、前記ＭＤの前記ナックルの長さが約２．４ｍｍ〜約５．７ｍｍであることを特徴とする方法。
【請求項２０】
請求項１５に記載の方法であって、構造化ファブリックの平面体積密度指数に、前記経糸上に形成された前記ナックルの長さ対幅の比を掛けると約４１〜約１２３になることを特徴とする方法。
【請求項２１】
請求項１５に記載の方法によって製造された吸収性セルロース系シートであって、
前記吸収性シートから突出し、前記吸収性シートの縦方向に対して湾曲しているひだに形成される複数の突出領域であって、前記湾曲したひだの端部が、前記突出領域の両側にあり、前記湾曲したひだの頂部が、前記吸収性シートの前記縦方向の下流に位置する、複数の突出領域
を含むことを特徴とする吸収性セルロース系シート。
【請求項２２】
吸収性セルロース系シートであって、
前記吸収性シートから突出し、前記吸収性シートの縦方向に対して湾曲しているひだに形成される複数の突出領域であって、前記湾曲したひだの端部が、前記突出領域の両側にあり、前記吸収性シートが、約４未満である規格化されたひだ曲率比を有する、複数の突出領域と、
前記吸収性シートの前記突出領域を接続する接続領域と
を含むことを特徴とする吸収性セルロース系シート。
【請求項２３】
請求項２２に記載の吸収性シートであって、ファブリックの規格化されたひだ曲率比が約０．５〜約４であることを特徴とする吸収性シート。
【請求項２４】
請求項２３に記載の吸収性シートであって、前記ファブリックの前記規格化されたひだ曲率比が約２であることを特徴とする吸収性シート。
【請求項２５】
請求項２２に記載の吸収性シートであって、前記湾曲したひだの平均曲率半径が約０．５ｍｍ〜約２．０ｍｍであることを特徴とする吸収性シート。
【請求項２６】
請求項２２に記載の吸収性セルロース系シートであって、前記突出領域のそれぞれが、複数の前記湾曲したひだを含むことを特徴とする吸収性セルロース系シート。
【請求項２７】
請求項２６に記載の吸収性セルロース系シートであって、各突出領域内の前記湾曲したひだ間に形成された凹筋をさらに含むことを特徴とする吸収性セルロース系シート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸収性シートなどの紙製品に関する。本発明はまた、吸収性シートなどの紙製品を製造する方法、ならびに吸収性シートなどの紙製品を製造するための構造化ファブリックにも関する。
【背景技術】
【０００２】
優先権の主張
本出願は、２０１６年６月７日に出願された米国特許出願第１５／１７５，９４９号に基づき、２０１６年１２月７日に出願された米国特許出願第１５／３７１，７７３号にも基づくものである。本明細書はこれらの出願の優先権を主張し、これらの開示を本明細書に引用して援用する。
【０００３】
紙製品に構造を与えるためのファブリックの使用は、製紙業界において周知である。さらに具体的には、セルロース系繊維の柔軟な紙匹をファブリックに押し付け、次いで、引き続き紙匹を乾燥することによって紙製品に形状を与えることができることが周知である。得られる紙製品は、それによって、ファブリックの表面に対応した成形された形状で形成される。得られる紙製品はまた、それによって、特定の厚さおよび吸収度など、成形された形状から得られる特性を有する。したがって、様々な形状および特性を製品に与える目的で、製紙プロセスにおいて使用するための無数の構造化ファブリックが開発された。また、ファブリックは、製紙プロセスにおける潜在的な使用のために、ほとんど無限の数のパターンに織ることができる。
【０００４】
多くの吸収性紙製品の１つの重要な特性は柔軟性であり、消費者は、例えば、柔らかいペーパータオルを望む。しかし、紙製品の柔軟性を向上させるための多くの技術は、紙製品の他の望ましい特性を低下させる効果を有する。例えば、ペーパータオルを製造するためのプロセスの一部としてベースシートをカレンダリングすると、得られるペーパータオルの柔軟性を向上させることができるが、カレンダリングはまた、ペーパータオルの厚さおよび吸収度を低減する効果も有する。一方、紙製品の他の重要な特性を改善するための多くの技術は、紙製品の柔軟性を低下させる効果を有する。例えば、製紙プロセスにおける湿潤および乾燥強力樹脂の使用は、紙製品の基礎的強度を改善し得るが、湿潤および乾燥強力樹脂はまた、製品の知覚される柔軟性を低下させる。
【０００５】
これらの理由により、吸収性シートなど、より柔軟な紙製品を製造することが望ましい。また、このようなより柔軟な吸収性シートを、吸収性シートを製造するプロセスにおいて使用される構造化ファブリックの加工を通じて製造できることが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１５／１２９１４５号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００８／０２９２３５号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
１つの態様によれば、本発明は、セルロース系繊維の吸収性シートを提供する。吸収性セルロース系シートは、吸収性シートから突出している複数の突出領域を含み、突出領域は、吸収性シートの縦方向に対して湾曲しているひだを含む。湾曲したひだの端部は、突出領域の両側にあり、湾曲したひだのそれぞれの端部のうちの１つが、湾曲したひだの他端より吸収性シートの縦方向の下流に位置するようになっている。湾曲したひだの頂部は、吸収性シートの縦方向の下流に位置する。さらに、接続領域は、吸収性シートの突出領域を接続する。
【０００８】
別の態様によれば、本発明は、吸収性セルロース系シートを提供する。複数の突出領域は、吸収性シートから突出し、突出領域は、吸収性シートの縦方向に対して湾曲しているひだを含む。湾曲したひだの端部は、突出領域の両側にあり、湾曲したひだは、約０．５ｍｍ〜約２．０ｍｍの曲率半径を有する。さらに、接続領域は、吸収性シートの突出領域を接続する。
【０００９】
別の態様によれば、本発明は、製紙紙匹を提供する。製紙紙匹は、製紙紙匹から突出している複数の突出領域を含み、突出領域は、吸収性シートの縦方向に対して湾曲しているひだを含み、湾曲したひだの端部は、突出領域の両側にあり、湾曲したひだのそれぞれの端部のうちの１つが、湾曲したひだの他端より製紙紙匹の縦方向の下流に位置するようになっている。湾曲したひだの頂部は、製紙紙匹の縦方向の下流に位置する。接続領域は、製紙紙匹の突出領域を接続するネットワークを形成する。
【００１０】
さらに別の態様によれば、本発明は、ファブリッククレーピングされた吸収性セルロース系シートを製造する方法を提供する。この方法は、製紙完成紙料を圧縮脱水して紙匹を形成するステップを含む。この方法はまた、転移表面と構造化ファブリックとの間のクレーピングニップ内の加圧下で紙匹をクレーピングするステップも含む。構造化ファブリックは、構造化ファブリックの経糸上に形成されたナックルを含み、ナックルは、ファブリックの縦方向に対して斜めのラインに沿って位置し、縦方向に対するラインの角度は約１０°〜約３０°の間である。さらに、この方法は、吸収性セルロース系シートを形成するために紙匹を乾燥するステップを含む。
【００１１】
さらに別の態様によれば、本発明は、吸収性シートから突出している複数の突出領域を含む吸収性セルロース系シートを提供し、突出領域は、吸収性シートの縦方向に湾曲しているひだを含み、湾曲したひだの端部は、突出領域の両側にある。吸収性シートは、約４未満である規格化されたひだ曲率比を有する。吸収性シートはまた、吸収性シートの突出領域を接続するネットワークを形成する接続領域も含む。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明と一緒に使用され得る製紙機の構成の概略図である。
【図２】本発明の実施形態による紙製品を製造するための構造化ファブリックの上面図である。
【図３Ａ】本発明の実施形態による構造化ファブリックの特性および比較の構造化ファブリックの特性を示す図である。
【図３Ｂ】本発明の実施形態による構造化ファブリックの特性および比較の構造化ファブリックの特性を示す図である。
【図３Ｃ】本発明の実施形態による構造化ファブリックの特性および比較の構造化ファブリックの特性を示す図である。
【図３Ｄ】本発明の実施形態による構造化ファブリックの特性および比較の構造化ファブリックの特性を示す図である。
【図３Ｅ】本発明の実施形態による構造化ファブリックの特性および比較の構造化ファブリックの特性を示す図である。
【図３Ｆ】本発明の実施形態による構造化ファブリックの特性および比較の構造化ファブリックの特性を示す図である。
【図４Ａ】本発明の実施形態による吸収性シートの写真である。
【図４Ｂ】本発明の実施形態による吸収性シートの写真である。
【図４Ｃ】本発明の実施形態による吸収性シートの写真である。
【図４Ｄ】本発明の実施形態による吸収性シートの写真である。
【図４Ｅ】本発明の実施形態による吸収性シートの写真である。
【図５】図４Ｅに示した写真の注釈付きバージョンである。
【図６Ａ】本発明の実施形態による吸収性シートの一部および比較の吸収性シートの一部それぞれの断面図である。
【図６Ｂ】本発明の実施形態による吸収性シートの一部および比較の吸収性シートの一部それぞれの断面図である。
【図７Ａ】本発明の実施形態による吸収性シートの一部のプロファイルを決定するためのレーザ走査を示す図である。
【図７Ｂ】本発明の実施形態による吸収性シートの一部のプロファイルを決定するためのレーザ走査を示す図である。
【図８】本発明の実施形態による構造化ファブリックおよび比較の構造化ファブリックの特性を示す図である。
【図９】図８に示した特性を有する構造化ファブリックを使用して製造されたベースシートの特性を示す図である。
【図１０Ａ】本発明の実施形態によるさらに別の構造化ファブリックの特性を示す図である。
【図１０Ｂ】本発明の実施形態によるさらに別の構造化ファブリックの特性を示す図である。
【図１０Ｃ】本発明の実施形態によるさらに別の構造化ファブリックの特性を示す図である。
【図１０Ｄ】本発明の実施形態によるさらに別の構造化ファブリックの特性を示す図である。
【図１１Ａ】本発明の実施形態による吸収性シートの写真である。
【図１１Ｂ】本発明の実施形態による吸収性シートの写真である。
【図１１Ｃ】本発明の実施形態による吸収性シートの写真である。
【図１１Ｄ】本発明の実施形態による吸収性シートの写真である。
【図１１Ｅ】本発明の実施形態による吸収性シートの写真である。
【図１２Ａ】本発明の実施形態による別の吸収性シートの写真である。
【図１２Ｂ】本発明の実施形態による別の吸収性シートの写真である。
【図１２Ｃ】本発明の実施形態による別の吸収性シートの写真である。
【図１２Ｄ】本発明の実施形態による別の吸収性シートの写真である。
【図１２Ｅ】本発明の実施形態による別の吸収性シートの写真である。
【図１３】本発明の実施形態による構造化ファブリックおよび比較の構造化ファブリックの特性を示す図である。
【図１４】本発明の実施形態による構造化ファブリックの経糸のうちの１つに沿ったプロファイルの測定を示す図である。
【図１５】本発明の実施形態によるファブリックおよび比較のファブリックを使用して製造されたベースシートにおけるファブリッククレープ率対厚さを示す図である。
【図１６】本発明の実施形態によるファブリックおよび比較のファブリックを使用して製造されたベースシートにおけるファブリッククレープ率対ＳＡＴ容量を示す図である。
【図１７】異なる完成紙料および本発明の実施形態によるファブリックを使用して製造されたベースシートにおけるファブリッククレープ率対厚さを示す図である。
【図１８】異なる完成紙料および本発明の実施形態によるファブリックを使用して製造されたベースシートにおけるファブリッククレープ率対ＳＡＴ容量を示す図である。
【図１９】本発明の実施形態によるファブリックおよび比較のファブリックを使用して製造されたベースシートにおけるファブリッククレープ率対ボイド体積を示す図である。
【図２０Ａ】本発明の実施形態による吸収性シートの軟Ｘ線像である。
【図２０Ｂ】本発明の実施形態による吸収性シートの軟Ｘ線像である。
【図２１Ａ】本発明の別の実施形態による吸収性シートの軟Ｘ線像である。
【図２１Ｂ】本発明の別の実施形態による吸収性シートの軟Ｘ線像である。
【図２２Ａ】本発明の別の実施形態による吸収性シートの写真である。
【図２２Ｂ】本発明の別の実施形態による吸収性シートの写真である。
【図２２Ｃ】本発明の別の実施形態による吸収性シートの写真である。
【図２２Ｄ】本発明の別の実施形態による吸収性シートの写真である。
【図２２Ｅ】本発明の別の実施形態による吸収性シートの写真である。
【図２３Ａ】本発明の実施形態による吸収性シートおよび比較の吸収性シートの写真である。
【図２３Ｂ】本発明の実施形態による吸収性シートおよび比較の吸収性シートの写真である。
【図２４Ａ】図２３Ａおよび図２３Ｂに示した吸収性シートそれぞれの断面の写真である。
【図２４Ｂ】図２３Ａおよび図２３Ｂに示した吸収性シートそれぞれの断面の写真である。
【図２５Ａ】本発明の実施形態による別の構造化ファブリックの特性を示す図である。
【図２５Ｂ】本発明の実施形態による別の構造化ファブリックの特性を示す図である。
【図２６】図２５Ｂに示した特性を有する構造化ファブリックのうちの１つの圧痕の詳細図である。
【図２７Ａ】本発明の実施形態による構造化ファブリックにおけるナックル周辺および比較の構造化ファブリックにおけるナックル周辺のひだ形成を示す図である。
【図２７Ｂ】本発明の実施形態による構造化ファブリックにおけるナックル周辺および比較の構造化ファブリックにおけるナックル周辺のひだ形成を示す図である。
【図２７Ｃ】本発明の実施形態による構造化ファブリックにおけるナックル周辺および比較の構造化ファブリックにおけるナックル周辺のひだ形成を示す図である。
【図２８Ａ】本発明の実施形態による別の吸収性シートの写真である。
【図２８Ｂ】本発明の実施形態による別の吸収性シートの写真である。
【図２８Ｃ】本発明の実施形態による別の吸収性シートの写真である。
【図２８Ｄ】本発明の実施形態による別の吸収性シートの写真である。
【図２８Ｅ】本発明の実施形態による別の吸収性シートの写真である。
【図２９】ファブリックの態様を決定するための注釈線を含む、本発明の実施形態による吸収性シートの写真である。
【図３０Ａ】本発明による吸収性シートおよび比較の吸収性シートそれぞれの写真である。
【図３０Ｂ】本発明による吸収性シートおよび比較の吸収性シートそれぞれの写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明は、吸収性シートなどの紙製品および吸収性シートなどの紙製品を製造する方法に関する。本発明による吸収性紙製品は、当技術において既知である他の吸収性紙製品よりも優れている特性の顕著な組み合わせを有する。いくつかの特定の実施形態において、本発明による吸収性紙製品は、吸収性ハンドタオル、フェイシャルティッシュまたはトイレットペーパーに特に非常に適している特性の組み合わせを有する。
【００１４】
本明細書において使用される「紙製品」という用語は、主成分としてセルロースを有する製紙繊維を取り込む任意の製品を包含する。これは、例えば、ペーパータオル、トイレットペーパー、フェイシャルティッシュなどとして市場に出ている製品を含むであろう。製紙繊維は、バージンパルプまたは再生（二次）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を含む。木材繊維は、例えば、北部および南部の軟材クラフト繊維などの軟材繊維、ならびに、例えば、ユーカリ、カエデ、カバノキ、アスペンなどの硬材繊維を含む落葉樹および針葉樹から得られるものを含む。本発明の製品の製造に適した繊維の例には、木綿繊維または木綿派生物、マニラ麻、ケナフ、サバイ草、亜麻、エスパルト草、わら、ジュート麻、バガス、トウワタ綿毛繊維およびパイナップル葉繊維などの非木材繊維が含まれる。
【００１５】
「完成紙料」および同様の専門用語は、製紙繊維、および、任意選択で、湿潤強力樹脂、デボンダーなどを含む、紙製品を製造するための水性組成物を指す。様々な完成紙料を本発明の実施形態において使用できて、特定の完成紙料が、以下で論じる例において開示されている。いくつかの実施形態において、完成紙料は、同一出願人による米国特許第８，０８０，１３０号（この開示の全体を引用して援用する）に記載の明細書に従って使用される。この特許における完成紙料は、とりわけ、少なくとも約１５．５ｍｇ／１００ｍｍの粗さを有するセルロース系長繊維を含む。完成紙料の例はまた、以下で論じる例においても示される。
【００１６】
本明細書において使用されるとき、製紙プロセスにおいて完成品まで乾燥される初期の繊維および液体混合物は、「紙匹」および／または「未完成紙匹」と呼ばれる。製紙プロセスからの乾燥された単一層製品は「ベースシート」と呼ばれる。さらに、製紙プロセスの製品は、「吸収性シート」と呼ばれることもある。この点に関して、吸収性シートは、単一のベースシートと同じであってもよい。あるいは、吸収性シートは、多層構造にあるような複数のベースシートを含んでもよい。さらに、吸収性シートは、初期のベースシート形成プロセスにおいて乾燥された後、変換されたベースシートから最終紙製品を形成するために、別の処理が行われてもよい。「吸収性シート」は、例えば、ハンドタオルのような市場に出ている商品を含む。
【００１７】
本明細書において本発明を説明するとき、「縦方向」（ＭＤ）および「横方向」（ＣＤ）という用語が、当技術においてよく理解されたそれらの意味に従って使用される。すなわち、ファブリックまたは他の構造物のＭＤは、製紙プロセスにおいて構造物が製紙機上を移動する方向を指し、ＣＤは、構造物のＭＤと交差する方向を指す。同様に、紙製品を参照するとき、紙製品のＭＤは、製紙プロセスにおいて製品が製紙機上を移動した製品上の方向を指し、製品のＣＤは、製品のＭＤと交差する方向を指す。紙製品のＭＤに関して、「下流」は、「上流」部分の前に形成された部分を指す。
【００１８】
図１は、本発明による紙製品を製造するために使用され得る製紙機２００の一例を示す。製紙機２００の構成および操作の詳細な説明は、同一出願人による米国特許第７，４９４，５６３号（「’５６３特許」）（この開示の全体を引用して援用する）に記載されている。特に、’５６３特許は、通気乾燥（ＴＡＤ）を使用しない製紙プロセスについて記載している。以下は、製紙機２００を使用して吸収性シートを形成するためのプロセスの概要である。
【００１９】
製紙機２００は、クレーピング操作が実施されるプレス部１００を含む３段のファブリックループ装置である。プレス部１００の上流が形成部２０２である。形成部２０２は、ロール２０８および２１０によって支持された形成ワイヤ２０６上に水性完成紙料を堆積させ、それによって初期の水性セルロース系紙匹１１６を形成するヘッドボックス２０４を含む。形成部２０２はまた、紙匹１１６がまた、フェルト１０２上でも直接形成されるように、製紙フェルト１０２を支持する形成ロール２１２も含む。フェルトラン２１４は、サクション転向ロール１０４の周りに延び、次いで、紙匹１１６がバッキングロール１０８上に堆積されるシュープレス部２１６まで延びる。紙匹１１６は、紙匹１１６をクレーピングニップ１２０へと運ぶバッキングロール１０８への紙匹１１６の転移と同時にウエットプレスされる。しかし、他の実施形態では、バッキングロール１０８上に転移される代わりに、紙匹１１６が、フェルトラン２１４からエンドレスベルト上に脱水ニップ内で転移され、次いで、エンドレスベルトが、紙匹１１６をクレーピングニップ１２０へと運ぶ。このような構成の一例が、米国特許第８，８７１，０６０号（この全体を本明細書に引用して援用する）に示されている。
【００２０】
紙匹１１６は、クレーピングニップ１２０内で構造化ファブリック１１２上に転移され、次いで、真空成形ボックス１１４によって真空引きされる。このクレーピング操作の後、紙匹１１６は、ヤンキードライヤ２１８の表面に塗布されたクレーピング接着剤を使用して、別のプレスニップ２１７内でヤンキードライヤ２１８上に堆積される。紙匹１１６は、加熱された円筒であるヤンキードライヤ２１８上で乾燥され、紙匹１１６はまた、高噴射速度の衝突空気によってフード内でヤンキードライヤ２１８の周りで乾燥される。ヤンキードライヤ２１８が回転するにつれ、紙匹１１６は、位置２２０においてドライヤ２１８から剥がされる。次いで、紙匹１１６が、引き続き巻取リール（図示せず）に巻き取られてもよい。リールは、さらにクレープを紙匹に与えるために、定常状態においてヤンキードライヤ２１８よりも低速で運転されてもよい。任意選択で、ヤンキードライヤ２１８から剥がされるときに紙匹１１６を従来通りドライクレーピングするために、クレーピングドクタブレード２２２が使用されてもよい。
【００２１】
クレーピングニップ１２０内で、紙匹１１６は、構造化ファブリック１１２の上側上に転移される。クレーピングニップ１２０は、バッキングロール１０８と構造化ファブリック１１２との間に画定され、構造化ファブリック１１２は、クレーピングロール１１０によってバッキングロール１０８に押し付けられる。紙匹１１６は、構造化ファブリック１１２に転移されるとき水分含有量がまだ高いため変形可能であり、したがって、構造化ファブリック１１２を構成する糸の間に形成されたポケット内に紙匹の一部が引き込まれる。（構造化ファブリックのポケットは以下で詳細に説明する。）特に製紙プロセスでは、構造化ファブリック１１２は、製紙フェルト１０２よりも低速で移動する。したがって、紙匹１１６は、構造化ファブリック１１２上に転移されるときクレーピングされる。
【００２２】
真空成形ボックス１１４による吸引はまた、以下で説明する通り、紙匹１１６を構造化ファブリック１１２の表面にあるポケットに引き込む助けとなり得る。構造化ファブリック１１２に沿って進むとき、紙匹１１６は、大部分の水分が除去された非常に均一な状態に達する。それによって紙匹１１６は、ある形状が構造化ファブリック１１２によってある程度永続的に与えられ、この形状は、紙匹１１６が構造化ファブリック１１２のポケットに引き込まれるドーム形領域を含む。
【００２３】
製紙機２００を使用して製造されたベースシートはまた、ベースシートを特定の製品に変換するために、当技術において既知の通り、別の処理が施されてもよい。例えば、ベースシートがエンボス加工されてもよく、２枚のベースシートが多層製品に合わせられ得る。このような変換プロセスの具体例は、当技術において周知である。
【００２４】
上述の’５６３特許に記載のプロセスを使用して、紙匹１１６は、構造化ファブリック１１２の上側上に転移されたとき、ＴＡＤプロセスなどの他の製紙プロセスにおける類似の操作と比べて、より高い均一性を有する程度まで脱水される。すなわち、紙匹１１６は、クレーピングニップ１２０に入る前に約３０パーセント〜約６０パーセントの均一性（すなわち、固形分）を有するように圧縮脱水される。クレーピングニップ１２０内で、紙匹１１６は、約３０ポンド／リニアインチ（ＰＬＩ）〜約２００ＰＬＩの荷重を受ける。さらに、バッキングロール１０８と構造化ファブリック１１２との間に速度差が存在する。この速度差はファブリッククレーピング率と呼ばれ、次のように計算できる：
ファブリッククレープ％＝Ｓ１／Ｓ２−１
（式中、Ｓ１はバッキングロール１０８の速度であり、Ｓ２は構造化ファブリック１１２の速度である。）
特定の実施形態において、ファブリッククレープ率または「クレーピング比」は、約３％〜約１００％のどこかであり得る。紙匹均一性、クレーピングニップ１２０において発生する速度差、クレーピングニップ１２０において加えられる圧力、ならびに構造化ファブリック１１２およびクレーピングニップ１２０の配置のこの組み合わせが、セルロース繊維を再配置するように作用する一方、紙匹１１６は依然として構造変化を受けるのに十分に柔軟である。特に、理論に拘束されることは望まないが、構造化ファブリック１１２のより遅い形成表面速度が、紙匹１１６を構造化ファブリック１１２内の開口部にかなり成形し、繊維がクレーピング比に比例して再整列すると考えられる。
【００２５】
特定のプロセスが製紙機２００に関連して説明されてきたが、本明細書に開示の本発明が前述の製紙プロセスに限定されないことを当業者なら理解するであろう。例えば、上述の非ＴＡＤプロセスではなく、本発明は、ＴＡＤ製紙プロセスに関連し得る。ＴＡＤ製紙プロセスの一例が、米国特許第８，０８０，１３０号（この開示の全体を引用して援用する）に示されている。
【００２６】
図２は、本発明の実施形態による紙製品を形成するための構成を有する構造化ファブリック３００の紙匹接触側の一部の詳細を示す図面である。構造化ファブリック３００は、ファブリックが製紙プロセスにおいて使用されるとき縦方向（ＭＤ）に走る経糸３０２、および横方向（ＣＤ）に走る緯糸３０４を含む。経糸３０２および緯糸３０４は、構造化ファブリック３００の本体を形成するように一緒に織られる。構造化ファブリック３００の紙匹接触表面は、ナックル（このうちの２つの外形が図２に描かれており、３０６および３１０と表示されている）によって形成され、ナックルは、経糸３０２上に形成されるが、緯糸３０４上には形成されない。しかし、図２に示した構造化ファブリック３００は、経糸３０２上にナックルを有するだけであるが、本発明は、経糸ナックルを有するだけの構造化ファブリックに限定されず、むしろ、経糸ナックルおよび緯糸ナックルの両方を有するファブリックを含むことに留意されたい。実際、経糸ナックルのみを有するファブリックならびに経糸ナックルおよび緯糸ナックルの両方を有するファブリックを以下で詳細に説明する。
【００２７】
構造化ファブリック３００内のナックル３０６および３１０は、製紙操作の間に紙匹１１６が接触する表面を構成する平面内にある。ポケット３０８（このうちの１つが点線で囲まれた部分として図２に示されている）は、ナックル３０６とナックル３１０との間の部分内に画定されている。ナックル３０６および３１０に接触しない紙匹１１６の一部は、上述の通りポケット３０８に引き込まれる。これが、得られる紙製品に見られるドーム形領域を生じる、ポケット３０８に引き込まれる紙匹１１６の一部である。
【００２８】
構造化ファブリック３００のＭＤの経糸ナックル３０６および３１０の著しい長さを当業者なら理解するであろう。さらに、長い経糸ナックル３０６および３１０がＭＤの長いポケットの外形を描くようにファブリック３００が構成されることを当業者なら理解するであろう。本発明の特定の実施形態において、経糸ナックル３０６および３１０は、約２ｍｍ〜約６ｍｍの長さを有する。当技術において既知のほとんどの構造化ファブリックは、（ファブリックが、経糸ナックルを少しでも有する場合）さらに短い経糸ナックルを有する。以下で説明する通り、より長い経糸ナックル３０６および３１０は、製紙プロセスの間に、紙匹１１６にとってさらに大きな接触面積を与え、これが、より短い従来の経糸ナックルを有する吸収性シートと比べて、本発明による吸収性シートに見られる向上した柔軟性の少なくとも部分的な要因であり得ると考えられる。
【００２９】
本明細書に記載の構造化ファブリックのパラメータを定量化するために、同一出願人による米国特許出願公開第２０１４／０１３３７３４号、第２０１４／０１３０９９６号、第２０１４／０２５４８８５号および第２０１５／０１２９１４５号（以下、「ファブリック特性評価刊行物」と呼ぶ）に記載のファブリック特性評価技術が使用され得る。ファブリック特性評価刊行物の開示の全体を引用して援用する。このようなファブリック特性評価技術は、ナックル長さおよび幅、ナックル密度、ポケット面積、ポケット密度、ポケット深さならびにポケット体積を含む構造化ファブリックのパラメータを容易に定量化することを可能にする。
【００３０】
図３Ａ〜図３Ｅは、本発明の実施形態に従って製造された、ファブリック１〜１５と表示されている構造化ファブリックの特性のいくつかを示す。図３Ｆはまた、ファブリック１６および１７と表示されている従来の構造化ファブリックの特性を示す。図３Ａ〜図３Ｆに示したタイプの構造化ファブリックは、ニューハンプシャー州、ロチェスターのＡｌｂａｎｙ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌおよびドイツ、ハイデンハイムのＶｏｉｔｈ  ＧｍｂＨを含む多数の製造業者によって製造することができる。ファブリック１〜１５は、ファブリック１〜１５内の接触面積の大部分が、（ファブリックが、緯糸ナックルを少しでも有する場合）緯糸ナックルではなく経糸ナックルに由来するような、長い経糸ナックルのファブリックを有する。より短い経糸ナックルを有するファブリック１６および１７は比較のために提供されている。図３Ａ〜図３Ｆに示した特性はすべて、上述のファブリック特性評価刊行物中の技術を使用して決定され、特に、ファブリック特性評価刊行物に記載されている非長方形の平行四辺形計算法を使用して決定された。図３Ａ〜図３Ｆの「Ｎ／Ｃ」の表示は、特定の特性が決定されなかったことを意味することに留意されたい。
【００３１】
構造化ファブリックの透気度は、構造化ファブリックを使用して製造された紙製品の特性に影響し得る別の特性である。構造化ファブリックの透気度は、メリーランド州、ヘイガーズタウンのＦｒａｚｉｅｒ  Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ  ＣｏｍｐａｎｙによるＦｒａｚｉｅｒ（登録商標）差圧透気度測定器など、当技術において周知の装置および試験に従って測定される。一般的に言えば、本発明による紙製品を製造するために使用される長い経糸ナックルの構造化ファブリックは、高い透気度を有する。本発明の特定の実施形態において、長い経糸ナックルの構造化ファブリックは、約４５０ＣＦＭ〜約１０００ＣＦＭの透気度を有する。
【００３２】
図４Ａ〜図４Ｅは、図３Ａ〜図３Ｅに特性を示したものなどの長い経糸ナックルの構造化ファブリックを使用して製造された吸収性シートの写真である。さらに具体的には、図４Ａ〜図４Ｅは、吸収性シートの空気側、すなわち、吸収性シートを形成するプロセスの間に構造化ファブリックに接触していた吸収性シートの側面を示す。したがって、吸収性シートの示された側面から突出しているドーム形領域を含む、構造化ファブリックとの接触によって吸収性シートに与えられる特異な形状が図４Ａ〜図４Ｅに見られ得る。吸収性シートのＭＤは、これらの図において縦に示されることに留意されたい。
【００３３】
吸収性シート１０００の特定の特徴は、図５において注釈が付けられており、この図は図４Ｅとして示した写真に基づく。吸収性シート１０００は、複数の実質的に長方形のドーム形領域を含み、これらのいくつかは、図５において外形が描かれ、１０１０、１０２０、１０３０、１０４０、１０５０、１０６０、１０７０および１０８０と表示されている。上で説明の通り、ドーム形領域１０１０、１０２０、１０３０、１０４０、１０５０、１０６０、１０７０および１０８０は、吸収性シート１０００を形成するプロセスの間に構造化ファブリックのポケットに引き込まれた紙匹の一部に対応する。接続領域は、これらのいくつかが図５において１０１５、１０２５および１０３５と表示されており、ドーム形領域を相互接続するネットワークを形成する。接続領域は、吸収性シート１０００を形成するプロセスの間に構造化ファブリックのナックルの面内に形成された紙匹の一部に概ね対応する。
【００３４】
従来の吸収性シートとは異なる図４Ａ〜図４Ｅおよび図５に示した吸収性シートのいくつかの特徴を当業者ならすぐに認識するであろう。例えば、すべてのドーム形領域は、ドーム形領域の頂部内に形成された複数本の凹筋を含み、凹筋は、ドーム形領域にわたって吸収性シートのＣＤに延びる。これらの凹筋のいくつかは外形が描かれており、図５において１０８５と表示されている。特に、ほぼすべてのドーム形領域が、このような凹筋を３本有し、ドーム形領域のいくつかは、４本、５本、６本、７本、またはさらには８本の凹筋を有する。凹筋の数は、（以下で説明する）レーザ走査プロファイリングを使用して確認できる。このようなレーザ走査プロファイリングを使用して、本発明の実施形態による特定の吸収性シートにおいて、ドーム形領域あたり平均で約６本の凹筋が存在することが明らかになった。
【００３５】
理論によって制限されることなく、本発明者らは、紙匹が、本明細書に記載の製紙プロセスの間に本明細書に記載の構成を有する構造化ファブリック上に転移されるとき、図４Ａ〜図４Ｅおよび図５に示した吸収性シートに見られる凹筋が形成されると考える。具体的には、紙匹が構造化ファブリック上に転移されるときに紙匹をクレーピングするために速度差が利用されると、紙匹は、構造化ファブリックのナックル上を「鋤き」、ナックル間のポケット内に入り込む。その結果、紙匹の構造内、特に、構造化ファブリックのポケット内に移動した紙匹の部分内にひだが形成される。したがって、紙匹内の２つのこのようなひだの間に凹筋が形成される。本明細書に記載の長い経糸ナックルの構造化ファブリック内の長いＭＤポケットのために、構造化ファブリック内のポケットに及ぶ紙匹の一部にわたって鋤き／折り畳み作用が複数回起こる。したがって、本明細書に記載の長い経糸ナックルの構造化ファブリックを使用して製造された吸収性シートのドーム形領域のそれぞれにおいて複数本の凹筋が形成される。
【００３６】
やはり、理論によって制限されることなく、本発明者らは、ドーム形領域内の凹筋が、本発明による吸収性シートにおいて知覚される向上した柔軟性に寄与し得ると考える。具体的には、凹筋は、従来のドーム形領域を有する吸収性シートと比べて、吸収性シートに触れたとき知覚されるより滑らかで平坦な平面を与える。知覚平面の差は図６Ａおよび図６Ｂに示されており、これらの図は、本発明による吸収性シート２０００および比較のシート３０００それぞれの断面を示す図面である。吸収性シート２０００において、ドーム形領域２０１０および２０２０は凹筋２０８０を含み、隆起部が凹筋２０８０間に形成されている（隆起部／凹部は、上述の製紙プロセスの間の紙匹内のひだに対応する）。小さい凹筋２０８０および凹筋２０８０の周りの複数の隆起部の結果、（図６Ａにおいて点線で示した）平坦で滑らかな知覚平面Ｐ１が形成される。これらの平坦で滑らかな平面Ｐ１が、吸収性シート２０００に触れたとき感知される。本発明者らはさらに、使用者は、ドーム形領域２０１０および２０２０の表面における凹筋２０８０のわずかな不連続性を感知することができず、使用者は、ドーム形領域２０１０および２０２０の間の短い距離を感知することもできないと考える。したがって、吸収性シート２０００は、滑らかで柔軟な表面を有すると知覚される。一方、知覚平面Ｐ２は、図６Ｂに示す通り、比較のシート３０００において、従来のドーム３０１０および３０２０によるさらに丸みのある形状を有し、従来のドーム３０１０および３０２０は離れている。従来のドーム３０１０および３０２０の知覚平面Ｐ２が互いにかなりの距離離れているため、比較のシート３０００は、凹筋２０８０を有するドーム形領域２０１０および２０２０に見られる知覚平面Ｐ１と比べて、滑らかではなく柔軟ではないと知覚されると考えられる。
【００３７】
製紙プロセスの性質のために、吸収性シート内のすべてのドーム形領域が同一になるわけではないことを当業者なら理解するであろう。実際、上で述べたように、本発明による吸収性シートのドーム形領域は、異なる数の凹筋を有し得る。同時に、本発明の任意の特定の吸収性シート内に観察されるドーム形領域のうちの少数は、凹筋を含まない可能性がある。これは、吸収性シートの全体的な特性に影響しないが、ドーム形領域の大部分が凹筋を含む場合に限る。したがって、本発明者らが、吸収性シートは、複数本の凹筋を含むドーム形領域を有すると述べるとき、吸収性シートが、凹筋のない少数のドーム形領域を有し得ることが理解されるであろう。
【００３８】
吸収性シート内の凹筋の長さおよび深さ、ならびにドーム形領域の長さは、当技術において周知のレーザ走査技術を使用して得られるドーム形領域の表面プロファイルから決定できる。図７Ａおよび図７Ｂは、本発明による２つの吸収性シート内のドーム形領域にわたるレーザ走査プロファイルを示す。レーザ走査プロファイルの山は、凹筋に隣接するドームの部分であり、プロファイルの谷は、凹筋の底である。このようなレーザ走査プロファイルを使用して、本発明者らは、凹筋が、ドーム形領域の隣接部分の頂部から下に約４５ミクロン〜約１６０ミクロンの深さまで延びることを見出した。特定の実施形態において、凹筋は、ドーム形領域の隣接部分の頂部から下に平均約９０ミクロン延びる。いくつかの実施形態において、ドーム形領域は、吸収性シートの実質的にＭＤに長さで合計約２．５ｍｍ〜約３ｍｍ延びる。ドーム形領域のＭＤのこのような長さが、従来のファブリック内のドーム形領域の長さよりも長いこと、および前述の通り、長いドーム形領域は、少なくとも部分的に、吸収性シートを形成するために使用される構造化ファブリック内の長いＭＤポケットの結果であることを当業者なら理解するであろう。レーザ走査プロファイルから、本発明の実施形態において、凹筋が、ドーム形領域の長さに沿って約０．５ｍｍ離れていたことも分かる。
【００３９】
図４Ａ〜図４Ｅおよび図５に示した吸収性シートに見られ得る別の特異な特徴は、ドーム形領域の実質的に連続した階段状のラインがシートのＭＤに延びるようにＭＤに相互にずれているドーム領域を含む。例えば、図５を再び参照して、ドーム形領域１０１０は、ドーム形領域１０２０に隣接して位置し、２つのドーム形領域は、領域１０９０内で重なる。同様に、ドーム形領域１０２０は、領域１０９５内でドーム形領域１０３０に重なる。相互にずれたドーム形領域１０１０、１０２０および１０３０は、吸収性シート１０００のＭＤに実質的に沿って連続した階段状のラインを形成する。他のドーム形領域は、同様の連続した階段状のラインをＭＤに形成する。
【００４０】
本発明者らは、細長い相互にずれたドーム形領域の構成は、ドーム形領域にわたって延びる凹筋と組み合わさって、さらに安定な構成を有する吸収性シートを生じると考える。例えば、相互にずれたドーム形領域は、吸収性シートのヤンキー側に滑らかで平坦な表面を与え、それによって、吸収性シート上に圧力点がより良く分布する。吸収性シートのヤンキー側は、製紙プロセスの間に構造化ファブリックに引き込まれる吸収性シートの空気側と反対の吸収性シートの側面であることに留意されたい。実際、相互にずれたドーム形領域は、吸収性シート構造物を平坦にするＭＤ方向の長いボードのように作用する。相互にずれたドーム形領域および凹筋の組み合わせの結果生じるこの作用は、例えば、製紙プロセスの間、紙匹をヤンキードライヤの表面により良く配置させ、この結果、より良い吸収性シートが得られる。
【００４１】
ドーム形領域の連続したラインと同様、接続領域の実質的に連続したラインは、吸収性シート１０００のＭＤに沿って階段状に延びる。例えば、実質的にＣＤに走る接続領域１０１５は、実質的にＣＤに走る接続領域１０２５と近接している。接続領域１０２５もまた、実質的にＭＤに走る接続領域１０３５と近接している。同様に、接続領域１０１５は、接続領域１０２５および接続領域１０５５と近接している。要約すると、ＭＤ接続領域は、ＣＤ接続領域よりも実質的に長く、したがって、階段状の連続した接続領域のラインが吸収性シートに沿って見える。
【００４２】
前述の通り、吸収性シートのドーム形領域および接続領域のサイズは、吸収性シートを製造するために使用される構造化ファブリック内のポケットおよびナックルのサイズに概ね対応する。この点に関して、本発明者らは、ドーム形領域および接続領域の相対的なサイズが、ファブリックを使用して製造される吸収性シートの柔軟性に寄与すると考える。本発明者らはまた、ドーム形領域および接続領域の実質的に連続したラインの結果、柔軟性がさらに改善されると考える。本発明の特定の実施形態において、ドーム形領域にわたるＣＤの距離は約１．０ｍｍであり、ＭＤ方向の接続領域にわたるＣＤの距離は約０．５ｍｍである。さらに、実質的に連続したライン内の隣接するドーム形領域間の重なる領域／触れる領域は、ＭＤに沿って長さ約１．０ｍｍである。このような寸法は、吸収性シートの目視検査によって、または上述のレーザ走査プロファイルによって決定できる。これらの寸法が、本明細書に記載の本発明の他の特徴と組み合わせられるとき、例外的に柔軟な吸収性シートが得られる。
【００４３】
本発明による製品の特性を評価するために、図１に示した一般的な構成を有する製紙機において上述のプロセスを使用し、図３Ｅに示したファブリック１５を使用して吸収性シートを製造した。比較のために、（図３Ｆにも示した）より短い経糸長さのナックルのファブリック１７を同じプロセス条件下で使用して製品を製造した。これらの試行のベースシートを製造するために使用したパラメータを表１に示す。
【００４４】
【表１】
2019525012.tif 000003
【００４５】
２層ののり付けした組織のプロトタイプを製造するためにベースシートを変換した。表２は、試行のための変換仕様を示す。
【００４６】
【表２】
2019525012.tif 000004
【００４７】
ファブリック１５（すなわち、長い経糸ナックルのファブリック）を使用した試行において形成されたシートは、ファブリック１７（すなわち、より短い経糸ナックルのファブリック）を使用した試行において形成されたシートより滑らかで、より柔軟であることが明らかになった。ファブリック１５を使用して製造されたシートの厚さ及びかさ等の他の重要な特性は、ファブリック１７を使用して製造されたシートの特性と非常に似ていることが明らかになった。したがって、長い経糸ナックルのファブリック１５を使用して製造されたベースシートは、吸収性製品の他の重要な特性を低下させることなく、より短い経糸ナックルのファブリック１７を使用した吸収性製品より柔軟である吸収性製品を製造するために潜在的に使用され得ることは明らかである。
【００４８】
上述のファブリック特性評価刊行物に記載の通り、平面体積指数（ＰＶＩ）は、構造化ファブリックの特性評価に有用なパラメータである。構造化ファブリックのＰＶＩは、接触面積比（ＣＡＲ）に有効ポケット体積（ＥＰＶ）を掛け、１００を掛けて計算され、ＥＰＶは、ポケット面積推定値（ＰＡ）と、測定されたポケット深さとの積である。ポケット深さは、実験室で構造化ファブリック上に形成された手すきシートの厚さを測定し、次いで、測定された厚さとポケット深さとの相関を示すことによって最も正確に計算される。さらに、特に記載のない限り、本明細書に記載のＰＶＩに関連するパラメータはすべて、この手すきシートの厚さ測定法を使用して決定された。さらに、非長方形の平行四辺形ＰＶＩは、接触面積比（ＣＡＲ）に有効ポケット体積（ＥＰＶ）を掛け、１００を掛けて計算され、ＣＡＲおよびＥＰＶは、非長方形の平行四辺形の単位格子面積計算を使用して計算される。本発明の実施形態において、長い経糸ナックルの構造化ファブリックの接触面積は、約２５％〜約３５％の間で変化し、ポケット深さは、約１００ミクロン〜約６００ミクロンの間で変化し、それによってＰＶＩは、それに応じて変化する。
【００４９】
ＰＶＩに関連する構造化ファブリックの特性評価に有用な別のパラメータは、構造化ファブリックの平面体積密度指数（ＰＶＤＩ）である。構造化ファブリックのＰＶＤＩは、ＰＶＩにポケット密度を掛けたものと定義される。本発明の実施形態において、ポケット密度は、約１０ｃｍ−２〜約４７ｃｍ−２の間で変化することに留意されたい。構造化ファブリックのさらに別の有用なパラメータは、ＰＶＤＩにファブリックのナックルの長さおよび幅の比を掛けることによって生成できて、それによってＰＶＤＩ−ナックル比（ＰＶＤＩ−ＫＲ）が得られる。例えば、本明細書に記載の長い経糸ナックルの構造化ファブリックのＰＶＤＩ−ＫＲは、構造化ファブリックのＰＶＤＩに、ＭＤの経糸ナックル長さ対ＣＤの経糸ナックル幅の比を掛けたものになるであろう。ＰＶＤＩおよびＰＶＤＩ−ＫＲを計算するために使用される変数から明らかなように、これらのパラメータは、構造化ファブリックを使用して製造された紙製品の形状に影響する、構造化ファブリックの重要な態様（接触面積のパーセント、ポケット密度およびポケット深さを含む）を考慮しており、したがって、ＰＶＤＩおよびＰＶＤＩ−ＫＲは、柔軟性および吸収度などの紙製品の特性を示し得る。
【００５０】
ＰＶＩ、ＰＶＤＩ、ＰＶＤＩ−ＫＲおよび他の特性を、本発明の実施形態による３つの長い経糸ナックルの構造化ファブリックについて決定した。結果は、図８にファブリック１８〜２０として示されている。比較のために、図８にファブリック２１として示されているように、ＰＶＩ、ＰＶＤＩ、ＰＶＤＩ−ＫＲおよび他の特性を、より短い経糸ナックルの構造化ファブリックについても決定した。特に、ファブリック１８〜２０のＰＶＤＩ−ＫＲは約４３〜約５０であり、ファブリック２１における１６．７のＰＶＤＩ−ＫＲよりも著しく高い。
【００５１】
吸収性シートを製造するためにファブリック１８〜２１を使用し、図９に示す通り、吸収性シートの特性を決定した。図９に示した特性は、上述のファブリック特性評価刊行物に記載されている同じ技術を使用して決定した。この点に関して、相互接続領域の決定は、構造化ファブリック上の経糸ナックルに対応し、ドーム領域は、構造化ファブリックのポケットに対応する。また、やはり、長い経糸ナックルのファブリック１８〜２０から製造されたシートは、各ドーム領域内に複数本の凹筋を有することが分かった。一方、より短い経糸ナックルのファブリック２１から形成された吸収性シートのドーム形領域は、多くても１本の凹筋を有しており、ドーム形領域の多くは、凹筋を全く有していなかった。
【００５２】
官能柔軟性を、図９に示した吸収性シートについて決定した。官能柔軟性は、標準化された試験法を使用して、訓練を受けた評価者によって決定される、紙製品の知覚される柔軟性の尺度である。さらに具体的には、官能柔軟性は、柔軟性を決定した経験が豊富な評価者によって測定され、評価者は、紙をつかみ、紙の知覚される柔軟性を確かめるための特定の技法に従う。官能柔軟性の数値が高いほど、知覚される柔軟性は高くなる。ファブリック１８〜２０から製造されたシートの場合、ファブリック１８〜２０を使用して製造された吸収性シートは、ファブリック２１を使用して製造された吸収性シートよりも、柔軟性が０．２〜０．３単位高いことが明らかになった。この差は顕著である。さらに、官能柔軟性は、ファブリックのＰＶＤＩ−ＫＲと相関することが明らかになった。すなわち、構造化ファブリックのＰＶＤＩ−ＫＲが高いほど、得られる官能柔軟性の数値は高くなる。したがって、本発明者らは、ＰＶＤＩ−ＫＲが、構造化ファブリックを使用するプロセスを使用して製造された紙製品において得られる柔軟性の良好な指標であり、より高いＰＶＤＩ−ＫＲの構造化ファブリックが、より柔軟な製品を生じると考える。
【００５３】
図１０Ａ〜図１０Ｄは、本発明の様々な実施形態による別の長い経糸ナックルのファブリック２２〜４１の特性を示し、各ファブリックのＰＶＩ、ＰＶＤＩおよびＰＶＤＩ−ＫＲを含む。特に、これらの構造化ファブリックは、上述の構造化ファブリックよりも広い範囲の特性を有する。例えば、ファブリック２２〜４１の経糸ナックルの接触長さは、約２．２ｍｍ〜約５．６ｍｍの範囲であった。しかし、本発明の別の実施形態では、経糸ナックルの接触長さは、約２．２ｍｍ〜約７．５ｍｍの範囲であり得る。ファブリック２２〜３７および４１の場合、ファブリック上に手すきシートを形成し、次いで、手すきシート上のドームのサイズ（上述の通り、ポケットのサイズに対応するドームのサイズ）を決定することによってポケット深さを決定したことに留意されたい。上述のファブリック特性評価特許に記載の技術を使用して、ファブリック３８〜４０のポケット深さを決定した。
【００５４】
本発明の実施形態による吸収性シートの特性を評価するために、別の試行を実施した。これらの試行では、ファブリック２７および３８を使用した。これらの試行については、上述のプロセスと共に、図１に示した一般的な構成を有する製紙機を使用した。これらの試行のベースシートを製造するために使用したパラメータを表３に示した。変化する率の表示は、異なる試行実施時にプロセス変数を変化させたことを意味することに留意されたい。
【００５５】
【表３】
2019525012.tif 000005
【００５６】
これらの試行におけるベースシートを、エンボス加工されていない単一層ロールに変換した。
【００５７】
ファブリック２７を使用して製造された吸収性シートの写真を図１１Ａ〜図１１Ｅに示し、ファブリック３８を使用して製造された吸収性シートの写真を図１２Ａ〜図１２Ｅに示した。図１１Ａ〜図１１Ｅおよび図１２Ａ〜図１２Ｅから明らかなように、吸収性シートのドーム形領域は、上述の吸収性シートのように複数本の凹筋を含む。さらに、やはり、上述の吸収性シートのように、ファブリック２７および３８を使用して製造された吸収性シートは、吸収性シートのＭＤの実質的に連続した階段状のライン、およびドーム形領域間の実質的に連続した階段状の接続領域を生じる相互にずれたドーム形領域を含む。
【００５８】
レーザ走査を使用して、上述の吸収性シートにおいてプロファイルを決定した同じ方法で、ファブリック２７および３８から製造されたベースシート内のドーム形領域のプロファイルを決定した。ファブリック２７を使用して製造されたベースシート内のドーム形領域は、４〜７本の凹筋を有し、ドーム形領域あたり平均５．２本の凹筋が存在することが明らかになった。ドーム形領域の凹筋は、ドーム形領域の隣接部分の頂部から下に約１３２〜約２７４ミクロン延び、平均深さは約１９０ミクロンであった。さらに、ドーム形領域は、ベースシートのＭＤに約４．５ｍｍ延びていた。
【００５９】
ファブリック３８を使用して製造されたベースシート内のドーム形領域は、４〜８本の凹筋を有し、ドーム形領域あたり平均６．２９本の凹筋が存在した。ファブリック３８を使用して製造されたベースシート内のドーム形領域の凹筋は、ドーム形領域の隣接部分の頂部から下に約４６〜約１５９ミクロン延び、平均深さは約８８ミクロンであった。さらに、ドーム形領域は、ベースシートのＭＤに約３ｍｍ延びていた。
【００６０】
ファブリック２７および３８を使用して製造されたベースシート内のＭＤ方向に延びたドーム形領域は、複数本の凹筋を含むため、ベースシートは、ドーム形領域の構成に由来する、上述の吸収性シートと同様の有益な特性を有するということになる。例えば、ファブリック２７および３８を使用して製造されたベースシートは、長い経糸ナックルを有していないファブリックを使用して製造されたベースシートと比べて、手触りがより柔軟になる。
【００６１】
ファブリック２７および３８を使用して製造されたベースシートの他の特性を、より短いナックルのファブリックを使用して製造されたベースシートの特性と比較した。具体的には、厚さおよびポケット深さを、異なるファブリックを使用して製造されたカレンダ処理されていないベースシートについて比較した。厚さは、当技術において周知の標準的な技術を使用して測定した。ファブリック２７を使用して製造されたベースシートの厚さは、約８０ｍｉｌ／８シート〜約１１０ｍｉｌ／８シートで変化し、ファブリック３８を使用して製造されたベースシートは、約８０ｍｉｌ／８シート〜約９０ｍｉｌ／８シートで変化することが明らかになった。これらの厚さの範囲はいずれも、同様のプロセス条件下でより短い経糸ナックルのファブリックを使用して製造されたベースシートに見られた約６０〜約９３ｍｉｌ／８シートの厚さよりも良くはないものの非常に近い。
【００６２】
ヤンキー側表面の下方のドーム形領域の最下点の深さを決定するために、ベースシートの空気側（すなわち、製紙プロセスの間に構造化ファブリックに接触するベースシートの側面）の形状プロファイル走査を使用して、ドーム形領域の深さを測定した。ファブリック２７を使用して製造されたベースシート内のドーム形領域の深さは、約５００ミクロン〜約６７５ミクロンの範囲であり、ファブリック３８を使用して製造されたベースシート内のドーム形領域の深さは、約４００ミクロン〜約４７５ミクロンの範囲であった。これらのドーム形領域は、より短い経糸ナックルを有する構造化ファブリックから製造されたベースシート内のドーム形領域の深さよりも深くはないものの同等であった。ドーム形領域の深さは、吸収性シートの厚さに直接関連するので、ドーム形領域の深さがこのように同等であることは、長い経糸の構造化ファブリックを使用して製造されたベースシートが、より短い経糸の構造化ファブリックを使用して製造されたベースシートと同等の厚さを有するという知見と一致している。
【００６３】
本発明による別の長い経糸ナックルのファブリックの特性は、図１３においてファブリック４２〜４４と表示されている。同じく図１３に示したのは、長い経糸ナックルを含まない従来のファブリック４５である。ファブリック４２の別の特性を図１４に示したが、これは、ファブリックの経糸のうちの１つに沿ったプロファイルを示す。これらの図を見て分かる通り、ファブリック４２は、長い経糸ナックルを含むことに加えて、いくつかの顕著な特徴を有する。１つの特徴は、図１３に示したＰＶＩに関連するパラメータに反映されているように、ポケットが長くて深いことである。図１３に示したファブリック４２の圧痕を見ても分かる通り、このファブリックの別の顕著な特徴は、ＣＤ糸が、ＭＤ糸内のナックルの平面下に完全に位置しており、したがって、ファブリックの上面にＣＤナックルが存在しないことである。ＣＤナックルが存在しないため、経糸に対するｚ方向の緩傾斜が存在し、この詳細は図１４のプロファイル走査に示されている。この図に示した通り、経糸は、経糸がＣＤ糸の下を通過する最下点から、隣接する経糸ナックルの頂部まで約２００μｍ／ｍｍの傾斜を有する。さらに一般的に言えば、経糸は、クレーピング操作の間にファブリック４２が沿って移動する平面に対して約１１度傾いている。経糸のこの緩傾斜は、一部の繊維が滑って隣接するナックルの頂部を越える前に、ファブリック４２に押し付けられている紙匹内の繊維が、経糸の傾斜部分の上にごくわずかに積み上がることを可能にすると考えられる。それによって、ファブリック４２内の経糸の緩傾斜は、紙匹が接触しているより急な傾斜を経糸が有する他のファブリックと比べて、紙匹の繊維が突然停止するのを減らし、繊維の高密度化を抑える。
【００６４】
ファブリック４２および４３はいずれも、より高いＰＶＤＩ−ＫＲ値を有し、これらの値は、本明細書に記載の他の構造化ファブリックのＰＶＤＩ−ＫＲ値と共に、本発明の実施形態に見られ得るＰＶＤＩ−ＫＲ値の範囲を一般的に示す。さらに、さらに高い、例えば、最大約２５０のＰＶＤＩ−ＫＲ値を有する構造化ファブリックも使用され得る。
【００６５】
ファブリック４２の特性を評価するために、このファブリックおよび比較用のファブリック４５を使用して、一連の試行を実施した。これらの試行では、吸収性タオルのベースシートを形成するために、図１に示した一般的な構成を有する製紙機を使用した。上で一般的に記載の（および上述の’５６３特許に具体的に記載の）非ＴＡＤプロセスを使用し、クレーピングニップにおいて構造化ファブリック（すなわち、ファブリック４２または４５）の上側上に転移されたときに約４０〜約４３パーセントの均一性を有する程度まで紙匹を脱水した。これらの試行の他の特定のパラメータは、表４に示す通りであった。
【００６６】
【表４】
2019525012.tif 000006
【００６７】
ファブリック４２および４５を使用したこれらの試行において製造されたベースシートの特性を表５〜表９に示した。表５〜表９に示した特性を決定するために使用した試験プロトコルは、米国特許第７，３９９，３７８号および第８，４０９，４０４号（これらの全体を本明細書に引用して援用する）に記載されている。「Ｎ／Ｃ」の表示は、特定の試行において特性が計算されなかったことを示す。
【００６８】
【表５】
2019525012.tif 000007
【００６９】
【表６】
2019525012.tif 000008
【００７０】
【表７】
2019525012.tif 000009
【００７１】
【表８】
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【００７２】
【表９】
2019525012.tif 000011
【００７３】
表５〜表９に示した試行の結果は、特性、特に厚さおよび吸収度の顕著な組み合わせを有するベースシートを製造するためにファブリック４２が使用され得ることを示す。理論によって制限されることなく、本発明者らは、これらの結果が、ファブリック４２内のナックルおよびポケットの構成に部分的に由来すると考える。具体的には、ファブリック４２の構成は、ＭＤのほぼ連続した長いラインに形成される深いポケットのアスペクト比（すなわち、ＭＤのポケットの長さ対ＣＤのポケットの幅）による高効率のクレーピング操作を実現する。ポケットのこれらの特性は、大きな繊維「移動性」を可能にし、これは、局部的な坪量の動きを生む機械的な力を湿潤圧縮された紙匹が受ける条件である。さらに、クレーピングプロセスの間、紙匹内のセルロース繊維は、様々な局部的な力（例えば、押し、引き、曲げ、剥離）を受け、続いて、互いにさらに分離される。言い換えれば、繊維が剥脱し、製品の弾性率がより低くなる。したがって、紙匹は、より良い真空「成形性」を有し、これは、より大きな厚さと、より大きな吸収を実現する、よりオープンな構造とにつながる。
【００７４】
ファブリック４２のポケットの構成と共に実現した繊維移動性が、図１５および図１６に示した結果を見て分かる。これらの図は、試行において使用された様々なクレープレベルにおける厚さ、ＳＡＴ容量およびボイド体積を比較している。図１５および図１６は、真空成形を使用せずにファブリック４２を使用した試行においてさえも、ファブリッククレープレベルが高くなるにつれて、厚さおよびＳＡＴ容量が増加したことを示す。真空成形はなかったので、厚さおよびＳＡＴ容量のこれらの増加は、ファブリック４２内の繊維移動性に直接関連するということになる。図１５および図１６はまた、大きな厚さおよび高いＳＡＴ容量が、真空成形が使用される試行においてファブリック４２を使用して実現され、各クレーピングレベルにおいて、ファブリック４２を使用して製造されたベースシートの厚さおよびＳＡＴ容量が、ファブリック４５を使用して製造されたベースシートの厚さおよびＳＡＴ容量をはるかに超えたことを示す。
【００７５】
ファブリック４２によってもたらされる繊維成形性もまた、図１５および図１６に示した結果を見て分かる。具体的には、真空成形を使用しなかった試行および真空成形を使用した試行の間における厚さおよびＳＡＴ容量の差は、紙匹内の繊維がファブリック４２上で高度に成形できることを示す。以下で論じるように、真空成形は、ファブリック４２のポケット内に形成された紙匹の領域内に繊維を引き伸ばす。大きな繊維成形性は、繊維が、この成形操作において高度に引き伸ばされ、これが、得られる製品における厚さおよびＳＡＴ容量の増加につながることを意味する。
【００７６】
図１９もまた、ファブリッククレープレベルにおける試行によるベースシートのボイド体積を比べることによって、より大きな繊維移動性がファブリック４２を使用して実現される証拠となる。シートの吸収度は、実質的にセルロース繊維間の空間の尺度であるボイド体積に直接関連する。ボイド体積は、上述の米国特許第７，３９９，３７８号に記載の手順によって測定される。図１９に示す通り、真空成形を使用せずにファブリック４２を使用した試行において、ボイド体積は、ファブリッククレープの増加と共に増加した。これは、追加のボイド体積を生み出すために、各ファブリッククレープレベルにおいて、セルロース繊維が互いにさらに分離された（すなわち、剥脱して、弾性率がより低くなった）ことを示す。図１９はさらに、真空成形が使用されるとき、ファブリック４２が、各ファブリッククレープレベルにおいて、従来のファブリック４５よりもボイド体積が大きいベースシートを形成することを示す。
【００７７】
ファブリック４２を使用するときの繊維移動性が、図２０Ａ、図２０Ｂ、図２１Ａおよび図２１Ｂを見ても分かり、これらの図は、ファブリック４２を使用して製造されたベースシートの軟Ｘ線像である。当業者によって理解されるように、軟Ｘ線像化は、紙中の質量均一性を評価するために使用され得る高分解能技術である。図２０Ａおよび図２０Ｂのベースシートは、８パーセントのファブリッククレープで製造され、図２１Ａおよび図２１Ｂのベースシートは、２５パーセントのファブリッククレープで製造された。図２０Ａおよび図２１Ａは、繊維の動きをより「マクロな」レベルで示し、像は、２６．５ｍｍ×２１．２ｍｍの部分を示す。（像内のより明るい領域に対応する）より低質量の波状のパターンが、より高いファブリッククレープ（図２１Ａ）で見られ得るが、より低質量の領域は、より低いファブリッククレープ（図２０Ａ）では容易に見られない。図２０Ｂおよび図２１Ｂは、繊維の動きをより「ミクロな」レベルで示し、像は、１３．２ｍｍ×１０．６ｍｍの部分を示す。セルロース繊維が、より低いファブリッククレープ（図２０Ｂ）よりも、より高いファブリッククレープ（図２１Ｂ）で、互いにさらに距離を置いて引き離されていることをはっきりと見ることができる。まとめると、軟Ｘ線像はさらに、ファブリック４２が、より大きな繊維移動性をもたらし、より高い局部的な質量の動きが、より低いファブリッククレープレベルよりも、より高いファブリッククレープレベルで見られることを裏づける。
【００７８】
図１７および図１８ならびに図１９は、完成紙料に関する試行の結果を示す。具体的には、これらの図は、非プレミアム完成紙料ならびにプレミアム完成紙料を使用するとき、ファブリック４２が、同等量の厚さ、ＳＡＴ容量およびボイド体積をもたらし得ることを示す。これは、ファブリック４２が、より低コストの非プレミアム完成紙料を使用して顕著な結果を達成できることを示すため、非常に有益な結果である。
【００７９】
ファブリック４２は、上述の他の特別に長い経糸ナックルのファブリックと同じく、特別に長い経糸ナックルを有するため、ファブリック４２を使用して製造された製品は、ＣＤ方向に延びる複数本の凹筋を有し得る。再び、凹筋は、構造化ファブリックのポケット内に移動した紙匹の部分内に形成されるひだの結果である。ファブリック４２の場合、ナックルの長さおよびポケットの両端間の長さのアスペクト比が、ひだ／凹筋の形成をいっそう促進すると考えられる。この理由は、紙匹が、長い経糸ナックル上に半拘束されている一方、ファブリック４２のポケット内でより移動しやすいためである。この結果、紙匹は、各ポケットに沿った複数の場所で座屈し、または折り畳まれ、これが、製品に見られるＣＤの凹筋につながる。
【００８０】
ファブリック４２から製造された吸収性シート内に形成された凹筋が図２２Ａ〜図２２Ｅを見て分かる。これらの図は、異なるファブリッククレーピングレベルで、ただし、真空成形を使用せずにファブリック４２を使用して製造された製品の空気側の像である。ＭＤは、これらの図すべてにおいて縦方向である。特に、上述の製品のように明確に画定されたドーム領域を有する代わりに、図２２Ａ〜図２２Ｅの製品は、ＭＤに実質的に延びる突出領域のほぼ連続した平行のラインを有することを特徴とし、複数本の凹筋を含む延びた突出領域のそれぞれは、突出領域にわたって吸収性シートの実質的にＣＤに延びる。これらの突出領域は、ファブリック４２のＭＤに延びるポケットのラインに対応する。突出領域間は、実質的にＭＤに同じく延びる接続領域である。接続領域は、ファブリック４２の長い経糸ナックルに対応する。
【００８１】
図２２Ａの製品を、ファブリッククレープ２５％で製造した。この製品では、凹筋は非常に特異である。凹筋のこのパターンは、クレーピングプロセスの間に、面内圧縮、張力、曲げおよび座屈を含む幅広い力を受けるファブリック４２上の繊維ネットワークの結果であると考えられる。これらの力はすべて、前述の通り、繊維移動性および繊維成形性に寄与する。さらに、ＭＤに延びる突出領域のほぼ連続した性質の結果、向上した繊維移動性および繊維成形性は、ＭＤに沿ってほぼ連続して生じ得る。
【００８２】
図２２Ｂ〜図２２Ｅは、図２２Ａに示した製品と比べて、より低ファブリッククレーピングの製品の構成を示す。図２２Ｂにおいて、示した製品を形成するために使用されたファブリッククレープレベルは１５％であり、図２２Ｃにおいてファブリッククレープレベルは１０％であり、図２２Ｄにおいてファブリッククレープレベルは８％であり、図２２Ｅにおいてファブリッククレープレベルは３％であった。予想される通り、ひだ／凹筋の大きさが、ファブリッククレープレベルが低くなるにつれて小さくなるのが見て分かる。しかし、凹筋の頻度が、ファブリッククレープレベルを通じてほぼ同じに保たれることは注目に値する。これは、紙匹が、使用されるファブリッククレープレベルに関わらず、ファブリック４２内のナックルおよびポケットに対して同じ位置で座屈する／折り畳まれることを示す。したがって、ひだ／凹筋の形成に由来する有益な特性を、より低いファブリッククレープレベルでも見出すことができる。
【００８３】
要約すると、図２２Ａ〜図２２Ｅは、繊維移動性および繊維成形性が、広いファブリッククレーピング範囲にわたって促進されるように、ファブリック４２のポケットの高アスペクト比が、紙匹に対して脱圧縮エネルギーを一様に作用させる能力を有することを示す。さらに、この繊維移動性および繊維成形性は、ファブリック４２を使用して製造された吸収性シートに見られる厚さおよびＳＡＴ容量などの顕著な特性において非常に重要な要素である。
【００８４】
図２３Ａ〜図２４Ｂは、ファブリック４２（図２３Ａおよび図２４Ａ）を使用して製造された製品およびファブリック４５（図２３Ｂおよび図２４Ｂ）を使用して製造された比較の製品の空気側の走査型電子顕微鏡像である。これらの場合、製品は、ファブリッククレープ３０％および最大の真空成形で製造された。図２３Ａおよび図２３Ｂの像の中心領域は、各ファブリックのポケット内に形成された部分を示し、中心領域を取り囲む部分は、各ファブリックのナックル上に形成された領域に対応する。図２４Ａおよび図２４Ｂに示した断面は、ＭＤに実質的に沿って延び、ファブリック４２製品の延びた突出領域が図２４Ａに見られ、（複数のポケット内に形成された）複数のドームが、図２４Ｂに示したファブリック４５製品内に見られる。ファブリック４２を使用して製造された製品内の繊維が、ファブリック４５を使用して製造された製品内のセルロース繊維よりもはるかに低密度で充填されていることを非常にはっきりと見ることができる。すなわち、ファブリック４５製品内の中心のドーム領域は非常に高密度であり、ファブリック４２製品内のポケット領域を取り囲む接続領域よりも高密度ではないものの、同程度に高密度である。さらに、図２４Ａおよび図２４Ｂは、繊維が、ファブリック４５製品内よりも、ファブリック４２製品内においてはるかに緩く、すなわち、より低密度になることを示し、図２４Ａにおいて、別個の繊維が、ファブリック４２製品構造から飛び出している。それによって、図２３Ａ〜図２４Ｂはさらに、ファブリック４２が、大きな繊維移動性および繊維成形性のクレーピングプロセスを実現し、この結果、ファブリックを使用して製造された吸収性シート製品において、密度が大幅に低下した領域を生じることを裏づける。低密度領域は、製品において、より大きな吸収度をもたらす。さらに、シートが、低密度領域においてさらに「膨らむ」ため、低密度領域は、より厚くなる。そのうえさらに、膨れた、より低密度の領域は、製品の風合いを、より柔軟な手触りにする。
【００８５】
本発明の実施形態による変換されたタオル製品の特性を評価するために、別の試行を、ファブリック４２を使用して実施した。これらの試行については、表４および表５に関連して記載した試行と同じ条件を使用した。次いで、ベースシートを、２層のペーパータオルに変換した。表１０は、これらの試行の変換仕様を示す。これらの試行において製造された製品の特性を表１１〜表１３に示した。
【００８６】
【表１０】
2019525012.tif 000012
【００８７】
【表１１】
2019525012.tif 000013
【００８８】
【表１２】
2019525012.tif 000014
【００８９】
【表１３】
2019525012.tif 000015
【００９０】
試行２２のみ、１層の製品を形成したが、それ以外は、他の試行と同じ方法で変換したことに留意されたい。
【００９１】
表１１〜表１３に示した結果は、本発明による長い経糸ナックルのファブリックを使用して得られる優れた特性を示す。例えば、ファブリック４２を使用して製造された最終製品は、ファブリック４５を使用して製造された比較の製品よりも大きな厚さおよび高いＳＡＴ容量を有していた。さらに、表１１〜表１３の結果は、プレミアム完成紙料または非プレミアム完成紙料のいずれが使用されるかに関わらず、非常に似た製品が、ファブリック４２を使用して製造され得ることを示す。
【００９２】
本明細書に記載の試行において製造された製品の特性に基づいて、本明細書に記載の長い経糸ナックルの構造化ファブリックが、特性の顕著な組み合わせを有する製品を提供する方法において使用され得ることは明らかである。例えば、本明細書に記載の長い経糸ナックルの構造化ファブリックは、少なくとも約９．５ｇ／ｇおよび少なくとも約５００ｇ／ｍ２のＳＡＴ容量を有する吸収性シートを形成するために、上で一般的に記載した、上述の’５６３特許に具体的に記載されている非ＴＡＤプロセス（製紙完成紙料は、クレーピング前に圧縮脱水される）と一緒に使用され得る。さらに、この吸収性シートは、この方法において、約２５％未満のクレーピング比を使用しながら形成され得る。そのうえさらに、この方法および長い経糸ナックルの構造化ファブリックは、少なくとも約１０．０ｇ／ｇおよび少なくとも約５００ｇ／ｍ２のＳＡＴ容量を有し、約３０ｌｂｓ／連未満の連量および２２０ｍｉｌ／８シートの厚さを有する吸収性シートを製造するために使用され得る。本発明者らは、このタイプの方法は、このような吸収性シートを今まで形成したことがないと考える。
【００９３】
別の吸収性タオルのベースシートを、ファブリック４２および４５を使用した試行において製造した。これらの試行を、図１に示す構成を有する製紙機上で、上で一般的に記載の（および上述の’５６３特許に具体的に記載の）非ＴＡＤプロセスを使用して実施し、これらの試行のパラメータは、上の表４に示し、記載したパラメータと同じであった。これらの試行の結果を、以下の表１４〜表１６に示した。
【００９４】
【表１４】
2019525012.tif 000016
【００９５】
【表１５】
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【００９６】
【表１６】
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【００９７】
先述の試行と同じく、表１４〜表１６に示した試行においてファブリック４２を使用して製造された吸収性シートは、特性、特に、顕著な厚さおよび吸収度の顕著な組み合わせを有する。
【００９８】
図２５Ａおよび図２５Ｂは、本発明の実施形態による別の構造化ファブリックの特性を示す。前述のファブリックのように、図２５Ａおよび図２５Ｂに示したファブリック４６〜５２は長い経糸ナックルを有し、この範囲は約２．４ｍｍ〜約５．７ｍｍである。同じく前述のファブリックのように、ファブリック４６〜５２は、約４１〜約１２３の範囲の高いＰＶＤＩ−ＫＲ値を有する。
【００９９】
ファブリック４６〜５２はまた、構造化ファブリックの紙匹接触表面にあるナックルの位置決めに関連する本発明の別の態様を示す。圧痕写真を見て分かる通り、ファブリック４６〜５２内のナックルは、複数のナックルの中心を通る直線が引けるように、互いに対して位置する。１つのこのようなラインＬ１を、ファブリック５０の圧痕の詳細図である図２６に示す。ファブリックのＭＤに沿って走るラインＭＤＬに対するラインＬ１の角度αは約１５°である。本発明の実施形態による他の構造化ファブリックにおいて、経糸ナックルラインは、ＭＤラインに対して約１０°〜約３０°の間であり得る。さらに特定の実施形態では、経糸ナックルラインは、ＭＤラインに対して約１０°〜約２０°の間であり得る。ファブリック４６〜５２の経糸ナックルラインの角度を図２５Ａおよび図２５Ｂに示す。本明細書に記載の他のファブリックのいくつかは、例えば、図１３に示したファブリック４２を含め、経糸ナックルの同様の斜めのラインを含むことにも留意されたい。
【０１００】
本発明者らは、斜めの経糸ナックルライン、例えば、ファブリック４２および４６〜５２内に示されたものを有する構造化ファブリックを使用して製造された紙製品は、例外的な特性を有することを見出した。理論によって制限されることなく、本発明者らは、これらの例外的な特性が、斜めの経糸ナックルラインを有する構造化ファブリックによってもたらされた大きな繊維移動性に由来すると考える。
【０１０１】
斜めの経糸ナックルラインを有する構造化ファブリックのこの繊維移動性は図２７Ａに示されており、この繊維移動性は、図２７Ｂおよび図２７Ｃに示す他の構造化ファブリックの構成に匹敵し得る。例えば、図１に示し、上述した通り、紙匹１１６が、クレーピングニップ１２０内でバッキングロール１０８から構造化ファブリック１１２に転移されるときなど、クレーピング操作の間に、繊維は、これらの図に示したひだ４００２および５００２に移動する。図２７Ｂは、構造化ファブリック内のＭＤナックル４０００の場合を示す。紙匹のセルロース繊維は、クレーピングプロセスの間に、ナックル４０００の縁部４００４に対して高密度のひだ４００２に積み重ねられ、それによって、ナックル４０００に隣接する局部的な高密度化ゾーン４００６を形成する。繊維のこのような局部的な高密度化は、構造化ファブリック内の他のＭＤナックルにおいても発生するであろう。図２７Ｃは、どのように、構造化ファブリックのＣＤナックル５０００も、ナックル５０００の縁部５００４に対して積み重なる紙匹のひだ５００２の結果として、局部的な高密度化ゾーンを有するのか示す。
【０１０２】
一方、図２７Ａに示した斜めの経糸ライン内のナックル６０００は、図２７Ｂおよび図２７Ｃに示したひだ形成とは非常に異なるひだ形成につながる。斜めの経糸ナックルラインによって、ナックル６０００の動きと、バッキングロール１０８への紙匹１１６の付着との組み合わせにより、歪み場が生じる。歪み場は、ナックル６０００間のポケット領域に局在する。歪み場は、転移表面から構造化ファブリックへの紙匹の転移における速度差であるクレーピング比のために生じ、クレーピングニップ内で、紙匹の一部が、より速く移動する転移表面によって下流方向に引っ張られる一方、紙匹の他の部分が、より遅く移動するナックル６０００によって実質上保持される。クレーピング操作の間、紙匹は、例えば、固形分４０％〜４５％であり、これは、紙匹が、実質的に粘性の挙動をすることを意味する。したがって、歪み場内の紙匹の繊維は、互いに対して永続的に再配置され得る。クレーピング操作を終えた後、繊維は、繊維が歪み場に入る前のその相対的な位置に戻らない。歪み場内のこの繊維の可動化は、繊維−繊維距離を大きくし、それによって繊維間の結合を弱め、したがって、紙匹がより容易に成形され得る。この結果、繊維が、ナックル６０００間のポケット内の湾曲したひだ内に分布する。湾曲したひだは、繊維の可動化作用がポケット内で生じたことを示す。さらに、上述の試行の結果によって示される通り、例えば、ファブリック４２によって製造された吸収性シートのＳＡＴ容量およびボイド体積から分かるように、湾曲したひだにつながる繊維の可動化が達成されるとき、吸収度および柔軟性が著しく改善する。
【０１０３】
湾曲したひだは、湾曲したひだの頂部６００３が、ＭＤの下流に位置し、湾曲したひだの端部が、ＭＤにずれており、湾曲したひだの端部６００７が、湾曲したひだの他端６００９に対してＭＤの上流に位置するように成形される。比較すると、図２７Ａに示した湾曲したひだは、図２７Ｂおよび図２７Ｃに示した斜めの経糸ラインを有していない構造化ファブリック内のＭＤナックルおよびＣＤナックルの縁部で形成された繊維の積み重ねよりも密度が著しく低い。さらに、本発明者らは、湾曲したひだの高密度化が抑えられるため、吸収性シートが、大幅に改善された柔軟性および吸収度を有し、これが、前述の繊維の可動化に関連すると考える。
【０１０４】
湾曲したひだの形状はまた、ナックル６０００間の距離Ｄ１にも関連する。当業者によって理解されるように、ナックル６０００が近すぎる場合、ナックル６０００間のポケット内には、繊維が、より低密度の湾曲したひだ内に移動する十分な余地が存在しなくなる。一方、ナックルが遠く離れすぎている場合、繊維の多くは、より速く移動する転移表面およびより遅く移動するナックルの歪み場の作用を受けなくなり、したがって、より少数のあまりはっきりしない湾曲したひだが、紙匹内および得られる吸収性シート内に形成され得る。これらの考慮すべき点を念頭に、本発明の実施形態では、異なる経糸ナックルライン内の２つの隣接するナックル６０００の中心間の距離Ｄ１は約１．５ｍｍ〜約４．０ｍｍであり得る。特定の実施形態では、距離Ｄ１は約２．０ｍｍである。ナックル６０００間の距離が２．０ｍｍのとき、２つの隣接するナックル６０００間のポケット領域内には約１．５ｍｍの余地が存在する。
【０１０５】
図２８Ａ〜図２８Ｅは、図１に示した一般的な構成を有する製紙機を使用し、上で一般的に記載の（および上述の’５６３特許に具体的に記載の）非ＴＡＤプロセスを使用し、上の表４に示したパラメータを使用し、斜めの経糸ナックルラインを有する構造化ファブリックを使用して製造された吸収性ベースシートの写真である。異なるクレーピング比（すなわち、ファブリッククレープ％）および異なる成形ボックス真空を、図２８Ａ〜図２８Ｅに示したベースシートのそれぞれについて使用した。具体的には、図２８Ａのベースシートをクレープ比２５％および成形ボックス真空２ｉｎ．Ｈｇで製造し、図２８Ｂのベースシートをクレープ比２５％および成形ボックス真空８ｉｎ．Ｈｇで製造し、図２８Ｃのベースシートをクレープ比３０％および成形ボックス真空１０ｉｎ．Ｈｇで製造し、図２８Ｄのベースシートをクレープ比２５％および成形ボックス真空８ｉｎ．Ｈｇで製造した。図２８Ｅに示したベースシートを、クレープ比２０％で、ただし、成形ボックス真空を使用せずに製造した。図２８Ｅに示したベースシートの製造では真空成形を使用しなかったため、ベースシートはまた、製紙プロセスにおけるクレーピング操作後の紙匹の構造も示すことに留意されたい。すなわち、製紙プロセスにおける紙匹は、図２８Ｅに示したベースシート製品と同じ一般的な湾曲したひだ形成を有するであろう。異なるクレーピング比が、本発明の他の実施形態における斜めの経糸ナックルラインを有する構造化ファブリックと一緒に使用され得ることにも留意されたい。いくつかの実施形態において、斜めの経糸ナックルラインのファブリックと共に使用されるクレーピング比は約３％〜約１００％の間であり、さらに特定の実施形態において、クレーピング比は約３％〜約５０％の間であり、さらにより特定の実施形態において、クレーピング比は約５％〜３０％の間である。
【０１０６】
湾曲したひだを、図２８Ａ〜図２８Ｅに示したベースシートの突出領域にはっきりと見ることができる。これらの図において、シートのＭＤは縦（すなわち、上下）方向であり、シートの上流側が写真の上部にあり、シートの下流側が図の下部にある。図２８Ａにおいて、湾曲したひだのいくつかが点線で示されている。斜めの経糸ナックルラインの結果、湾曲した形状の端部は非対称であり、湾曲したひだの一端は、湾曲したひだの他端よりもさらに下流に位置する。湾曲したひだは、これらの２つの端部の間を、湾曲したひだの下流のほとんどの部分にある頂部まで延びる。さらに、湾曲したひだの端部は、ファブリックのナックルに対応する接続領域に隣接して位置する。
【０１０７】
湾曲したひだは、図２２Ａおよび図２２Ｅに示した吸収性シートを見ても分かる。先述の通り、これらの図の吸収性シートを、経糸ナックルの斜めのラインを含むファブリック４２を使用して形成した。さらに、湾曲したひだが、図２１Ａおよび図２１Ｂに示した軟Ｘ線像を見て分かる。
【０１０８】
図２８Ａ〜図２８Ｅはまた、複数の湾曲したひだが、突出領域のそれぞれにおいて形成されていることを示す。複数の湾曲したひだは、ドーム形領域が形成され、したがって、湾曲したひだは、経糸ナックルの長さにも関連するポケットのＭＤ方向に延びた長さの結果である。紙匹が、（前述の）クレーピング操作を使用して吸収性シートを製造するプロセスにおいて構造化ファブリックに転移されるとき、複数のひだが、ポケット内の紙匹の構造内に形成される。したがって、前述の実施形態において吸収性シートの突出領域のそれぞれにおいて複数本の凹筋が形成される同じ方法で、図２８Ａ〜図２８Ｅに示した吸収性シートの突出領域内の複数の湾曲したひだ間に複数本の凹筋が形成される。このような凹筋を、図２８Ａ〜図２８Ｅに示した吸収性シート内の湾曲したひだ間に見ることができる。
【０１０９】
湾曲したひだを有する突出領域を接続する接続領域もまた、図２８Ａ〜図２８Ｅに示したベースシートの写真を見て分かる。これらの接続領域は大部分が、これらのシートを製造するために使用されたファブリックのナックル上に形成されたシートの部分、ならびにナックルおよびポケットに隣接する領域内に形成されたシートの部分に対応する。本発明によるベースシートの接続領域の態様が図２８Ａにおいて強調されており、突出領域の上流端に隣接する領域が丸で囲まれている。シートが、これらの丸で囲った領域内で折り畳まれていることが分かる。これらのひだは、前述の通り、経糸内のｚ方向の傾斜およびＣＤナックルの欠如によって形成される。特に、紙匹は、製紙プロセスにおいて、接続領域のこれらの部分に滑り込むことができて、それによってひだを形成する。接続領域内のひだは、繊維の密度をさらに低下させるように作用し、それによって吸収性シートの特性をさらに改善する。
【０１１０】
図２８Ａ〜図２８Ｅに示したものなどの写真に基づいて、湾曲したひだの曲率半径を計算できる。具体的には、円弧が湾曲したひだに合うように円を描くことができる。図２８Ａ〜図２８Ｅに示した写真から明らかなように、湾曲したひだの前（下流）縁部が最も顕著であり、したがって、弧が前縁部に合うように円を描くのが最も容易である。図２９は図２８Ａと同じ写真であり、加えて、湾曲したひだのいくつかの前縁部に合わせた弧を有する円を示す。このような円から、写真の縮尺を使用して、湾曲したひだの平均曲率半径を容易に計算できる。本発明の実施形態において、本発明者らは、湾曲したひだの曲率半径が平均約１．２ｍｍであり、半径が約０．５ｍｍ〜約２．０ｍｍの間の範囲であることを見出した。
【０１１１】
前述の通り、湾曲したひだは、本発明による斜めの経糸ナックルのファブリックを使用してクレーピング操作が実施されるとき生じる局部的な歪み場の結果として形成される。所定の吸収性シートにおいて、規格化されたひだ曲率比は、湾曲したひだの曲率半径を、突出領域内に描かれた円の半径で割って計算できる。規格化されたひだ曲率比が小さいほど、歪み場は、ひだを湾曲させるのにより効果的であった。さらに、本発明者らは、より効果的に形成されたひだの曲率によって、吸収性シートの吸収度および柔軟性が改善されると考える。
【０１１２】
ここで、吸収性シートの規格化されたひだ曲率比の計算の一例を、図３０Ａおよび図３０Ｂを参照して説明する。本発明による吸収性シートを図３０Ａに示し、市販の比較の吸収性シートを図３０Ｂに示す。図３０Ａにおいて、弧は、湾曲したひだのうちの１つに合うように描かれた。この弧および他の同様に描かれた弧から、湾曲したひだの平均曲率半径を前述の通り計算できる。同様に、図３０Ｂにおいて、弧は、ひだ形成において見ることができる小さい曲率に合うように描かれ、それによって、この弧および同様の弧から、この吸収性シートの平均半径を計算できる。図３０Ａおよび図３０Ｂの完全な円は突出領域内に描かれ、円の対向する点は、湾曲したひだ形成が現れる突出領域の両側の点に合う。円は、突出領域にちょうど収まる最大サイズであり、したがって、これらの円の半径は、吸収性シートのＣＤの突出領域の両端間の距離の半分である。次いで、図３０Ａおよび図３０Ｂに示した吸収性シートの規格化されたひだ曲率比が、計算された平均曲率半径と、突出領域内の最大円サイズの曲率半径との比として計算できる。図３０Ａに示した本発明による吸収性シートにおいて、計算された平均曲率半径は約１．２ｍｍであり、規格化されたひだ曲率比は約１．９である。一方、図３０Ｂに示した比較の吸収性シートにおいて、計算された平均曲率半径は約４．５５であり、規格化されたひだ曲率比は約４．５である。したがって、本発明による吸収性シートが、そのひだ形成において、比較のシートよりも大きい曲率を有すること、および曲率が、吸収性シートの形成において可能であった最大曲率にはるかに近いことが明らかである。
【０１１３】
本発明の実施形態において、規格化されたひだ曲率比は約４未満であり、とりわけ、約０．５〜約４である。さらに特定の実施形態において、規格化されたひだ曲率比は約１〜約３である。図３０Ａに示した吸収性シートから分かるように、本発明の実施形態は、およそ約２の特異的な規格化されたひだ曲率比を有し得る。規格化されたひだ曲率比がこれらの範囲内であるとき、本発明者らは、著しい量の繊維の可動化が、所定のファブリックにおいて生じたと考える。したがって、同じく前述の通り、繊維の可動化は、良好な吸収度など、紙製品におけるより良い特性につながる。
【０１１４】
ある特定の例示的な実施形態において本発明が説明されてきたが、本開示に照らして、多くの追加的な変形および変種が当業者には明らかであろう。それゆえ、具体的に説明された以外の方法で本発明が実施され得ると理解されるべきである。したがって、本発明の例示的な実施形態は、すべての点において、例示的なものであり、制限的なものではないと見なされるべきであり、本発明の範囲は、以上の説明によってではなく、本出願によってサポート可能ないずれかの請求項およびその均等物によって決定されるべきである。
【産業上の利用可能性】
【０１１５】
本発明は、ハンドタオルまたはトイレットペーパーなどの望ましい紙製品を製造するために使用され得る。したがって、本発明は、紙製品産業に適用可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図３Ｆ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１１Ｄ】
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【図１１Ｅ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１２Ｄ】
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【図１２Ｅ】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２１Ａ】
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【図２１Ｂ】
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【図２２Ａ】
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【図２２Ｂ】
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【図２２Ｃ】
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【図２２Ｄ】
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【図２２Ｅ】
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【図２３Ａ】
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【図２３Ｂ】
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【図２４Ａ】
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【図２４Ｂ】
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【図２５Ａ】
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【図２５Ｂ】
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【図２６】
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【図２７Ａ】
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【図２７Ｂ】
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【図２７Ｃ】
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【図２８Ａ】
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【図２８Ｂ】
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【図２８Ｃ】
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【図２８Ｄ】
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【図２８Ｅ】
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【図２９】
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【図３０Ａ】
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【図３０Ｂ】
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【国際調査報告】
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