(57)【要約】  少なくとも２つの層を有する一体繊維構造体（１００）であって、構造体の少なくとも１つの層が長セルロース繊維（１０３）を含み、少なくとも１つの層が短セルロース繊維（１０２）及び合成繊維（１０１）の混合物（１０４）を含む一体繊維構造体と、その繊維構造体を作成する方法。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つの層を含む繊維構造体であって、前記繊維構造体の前記層の少なくとも１つが、長セルロース繊維を含み、且つ前記層の少なくとも１つが、短セルロース繊維と合成繊維との混合物を含み、好ましくは前記合成繊維の少なくとも一部が前記短セルロース繊維の少なくとも一部に接合している、繊維構造体。
【請求項２】
前記短セルロース繊維と合成繊維との混合物が、１超過の繊維長比を有し、好ましくは１〜２０の間の繊維長比を有する、請求項１に記載の繊維構造体。
【請求項３】
前記短セルロース繊維と合成繊維との混合物が、０．７５超過のＰＴＰ係数を有する、請求項１又は２のいずれか１項に記載の繊維構造体。
【請求項４】
前記短セルロース繊維が、２ｍｍ未満の長さ加重平均繊維長を有し、好ましくは前記短セルロース繊維が、１ｍｍ未満の長さ加重平均繊維長と１８マイクロメートル未満の平均セルロース繊維幅とを有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の繊維構造体。
【請求項５】
前記合成繊維が、２ｍｍ超過の長さ加重平均繊維長と１５マイクロメートル超過の平均合成繊維直径とを有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の繊維構造体。
【請求項６】
前記長セルロース繊維が、２ｍｍ超過の長さ加重平均繊維長と５０マイクロメートル未満の平均セルロース繊維幅とを有する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の繊維構造体。
【請求項７】
前記短セルロース繊維と合成繊維との混合物が、５０未満ｍｇ／１００ｍ、好ましくは２５未満ｍｇ／１００ｍ、の繊維粗度値を有する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の繊維構造体。
【請求項８】
前記一体繊維構造体が、クレープ加工される、クレープ加工されない、又はエンボス加工される、請求項１〜７のいずれか１項に記載の繊維構造体。
【請求項９】
前記繊維構造体が、別個の繊維構造体と組み合わされて、多プライ物品を形成する、請求項１〜８のいずれか１項に記載の繊維構造体。
【請求項１０】
前記一体繊維構造体の少なくとも一部の上に配置されたラテックスを含む、請求項１〜９のいずれか１項に記載の繊維構造体。
【請求項１１】
合成繊維と短セルロース繊維との混合物を含む１つ以上の層を形成するように、前記合成繊維と短セルロース繊維との混合物を形成部材上に供給する工程と、前記形成部材が好ましくは溝のパターンを有し、且つ前記合成繊維の少なくとも一部が前記溝内に配置され、
長セルロース繊維を優勢的に含む１つ以上の層を形成するように、前記合成繊維と短セルロース繊維との混合物の上に複数の長セルロース繊維を供給する工程と、
前記合成繊維と短セルロース繊維との混合物を含む前記１つ以上の層と長セルロース繊維を優勢的に含む１つ以上の層とを含む一体繊維構造体を形成する工程と、を含む繊維構造体の製造方法。
【請求項１２】
合成繊維と短セルロース繊維との混合物を含む第一の水性スラリーを準備する工程と、
複数の長セルロース繊維を含む第二の水性スラリーを準備する工程と、
前記第一と第二の水性スラリーを、溝のパターンを有する流体透過性の形成部材の上に堆積させる工程と、
前記堆積された第一と第二の水性スラリーを部分的に脱水して繊維ウェブを形成する工程と、前記繊維ウェブが、前記繊維ウェブの少なくとも１つの層の全体にわたってランダムに分配された前記複数の長セルロース繊維と、少なくとも部分的に非ランダムに溝内に分配された前記合成繊維と短セルロース繊維との混合物とを含み、
成型部材上に配置された前記繊維ウェブに流体差圧を付与することにより前記繊維ウェブを前記溝のパターンによって成型する工程と、ここで前記成型部材上に配置された前記繊維ウェブが、前記成型部材の複数の流体透過性区域に対応する第一の複数のマイクロ領域と、前記成型部材の複数の流体不透過性区域に対応する第二の複数のマイクロ領域とを含み、
前記繊維ウェブを前記成型部材から乾燥表面へ移送する工程と、
前記合成繊維と短セルロース繊維との混合物が予め定められたパターンで配置され、且つ前記複数の長セルロース繊維が前記繊維構造体の少なくとも１つの層の全体にわたって概ねランダムに分配されたままである、前記一体繊維構造体を形成する工程と、を含む一体繊維構造体の製造方法。
【請求項１３】
前記合成繊維と短セルロース繊維との混合物が、１超過の繊維長比を有し、好ましくは前記合成繊維と短セルロース繊維との混合物が、１〜２０の間の繊維長比を有する、請求項１１及び１２のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項１４】
前記合成繊維と短セルロース繊維との混合物が、５０未満ｍｇ／１００ｍの繊維粗度値を有する、請求項１１〜１３のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項１５】
好ましくは前記合成繊維の一部の少なくとも一部を加熱又は冷却することにより、前記合成繊維の少なくとも一部を再分配する工程を含む、請求項１１〜１４のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項１６】
前記繊維構造体を形成部材と乾燥表面の間で型押しして、前記繊維構造体の一部を濃密化する工程を含む、請求項１１〜１５のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項１７】
前記形成部材が第一の速度で移動しており、且つ前記製造方法が：
前記第一の速度より遅い第二の速度である第二の部材を準備する工程と、
前記初期ウェブを前記形成部材から前記第二の部材へ移送して、前記初期ウェブを微小収縮させる工程と、を含む、請求項１１〜１６のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項１８】
前記一体繊維構造体が、クレープ加工される、クレープ加工されない、又はエンボス加工される、請求項１１〜１７のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項１９】
前記一体繊維構造体の少なくとも１つの表面の少なくとも一部にラテックスを供給する工程を含む、請求項１１〜１８のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項２０】
前記複数の長セルロース繊維が供給される前に、前記合成繊維と短セルロース繊維との混合物が前記形成部材上に供給される、請求項１１〜１９のいずれか１項に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セルロース繊維と合成繊維を組み合わせて含む繊維構造体、及びその作成方法に関するものであり、より具体的には、合成繊維と混合された短セルロース繊維を含む少なくとも１つの層と長セルロース繊維を優勢的に含む少なくとも１つの層とを有する繊維構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
紙ウェブなどの繊維構造体は、当技術分野において周知であり、今日、紙タオル、トイレットペーパー、フェイシャルティシュ、ナプキン、ウェットタオルなど用に普通に使用されている。典型的なティシュペーパーは、ほとんどの場合セルロース繊維から、優勢的には木材系からなる。セルロース繊維の種類は広範囲であるにもかかわらず、そのような繊維は、一般に乾燥弾性率が高く、また直径が相対的に大きいので、その曲げ剛性が幾つかの用途に所望より大きくなることがある。更に、セルロース繊維は、乾燥時に相対的に高い剛性を有して製品の柔軟性に悪影響を及ぼすことがあり、湿潤時に低い剛性を有して得られる製品の吸収性を低下させることがある。
【０００３】
ウェブを形成するために、典型的な使い捨て紙製品中の繊維は、化学反応によって相互に結合されており、その結合は、セルロース分子のヒドロキシル基間に自然に生じる水素結合だけであることが多い。より大きな一時的又は永久的な湿潤強度を望む場合には、増強添加物を使用することができる。これらの添加物は通常、セルロースと共有結合反応するか、又は既存の水素結合の周りに保護的な分子被膜を形成するかのいずれかによって作用する。しかしながら、添加物は、相対的に堅い及び非弾性的な結合も作り出して、製品の柔軟及び吸収特性に悪影響を及ぼすことがある。
【０００４】
セルロース繊維と共に合成繊維を使用することによって、先に説明した限界の幾つかを乗り越えるのを助けることができる。合成ポリマーは、非常に小さな繊維を含む広範囲の直径を有する繊維に形成可能である。更に、合成繊維は、セルロース繊維より低い弾性率となるように形成可能である。したがって、合成繊維は、非常に低い曲げ剛性を有するように作成可能であり、これによって良好な製品の柔軟性が助長される。更に、合成繊維の機能的断面を、微小工作（micro-engineered）することができる。合成繊維は濡れた時に弾性率を維持するようにも設計可能であるので、そのような繊維で作成されたウェブは、吸収作業中にぺしゃんこになるのに対して抵抗性があることがある。更に、合成繊維を使用すると、ウェブの形成及び／又はその均一性の促進を助けることができる。それ故に、ティッシュ製品において熱結合された合成繊維を使用することにより、（柔軟性及び湿潤強度に関しては良好である）水抵抗性の高強度結合により接合された（柔軟性に関しては良好である）高可撓性繊維の強固な網状構造が生じる。しかしながら、合成繊維は、セルロース繊維と比較すると相対的に高価であり得る。したがって、繊維が提供する望ましい効果を得るのに必要な量の合成繊維だけを含むことが望ましい。短セルロース繊維を合成繊維と混合すると、合成繊維の分散促進を助けることができ、従って、ウェブ中に短セルロース繊維が混合されていない場合よりも数少ない（又は少量の）合成繊維が必要とされながら、合成繊維の効果の多くを個々に又は相互に組み合わさって提供可能であることを、我々は見出した。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、セルロース繊維及び合成繊維を組み合わせて含む改善された繊維構造体と、そのような繊維構造体を作成するための方法とを提供することが有利である。得られるウェブのある所望の部分内に集中された合成繊維を有する製品と、そのような繊維のそのような非ランダム配置を可能にする方法とを提供することも有利である。少なくとも１つの層内に配置された短セルロース繊維及び合成繊維と、１つ以上の別の層内に優勢的に配置されたより長い繊維とを含む製品、並びにその製品の作成方法を有することも有利である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
従来技術に関する問題点に対処するために、構造体の少なくとも１つの層が長セルロース繊維を含み、少なくとも１つの層が短セルロース繊維と合成繊維の混合物を含む、少なくとも２つの層を有する一体繊維構造体を、我々は発明した。
【０００７】
更に、我々は、繊維構造体を作成する方法を発明しており、その方法は：合成繊維と短セルロース繊維との混合物を含む１つ以上の層を形成するように、合成繊維と短セルロース繊維との混合物を形成部材上に供給する工程；長セルロース繊維段階を優勢的に含む１つ以上の層を形成するように、合成繊維と短セルロース繊維との混合物の上に複数の長セルロース繊維を供給する工程；並びに合成繊維と短セルロース繊維との混合物を含む１つ以上の層と長セルロース繊維を優勢的に含む１つ以上の層とを含む、一体繊維構造体を形成する工程とを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本明細書で使用する時、次の用語は、次に示す意味を有する。
【０００９】
「平均セルロース繊維幅」は、ジョージア州ナルコス（Narcoss,GA）のメトソオートメーションカヤニ社（Metso Automation Kajaani Ltd.）から入手可能なカヤニファイバーラボ（Kajaani FiberLab）設備により測定される時の、セルロース繊維の平均繊維幅である。
【００１０】
「平均合成繊維直径」は、次の式から導出される合成繊維の平均繊維直径である：平均合成繊維直径＝平方根（質量デニール×Ｋ／密度）、ここで質量デニールとは繊維のデニールの質量部分（グラム）のみ（例えば、３デニールの繊維は３ｇ／９０００ｍであるが、その繊維の質量デニールは３ｇ）であり、Ｋ＝１４１．５である。定数Ｋ＝１４１．５は、円筒形繊維用である。非円筒形繊維の場合は、異なる定数Ｋ1が、繊維の非円筒形断面積を使用して再計算されなければならない。このようにして、繊維直径は、マイクロメートルの単位を有する。
【００１１】
「繊維粗度」は、ＴＡＰＰＩ方法Ｔ２３４ｃｍ−０２で示されるような、１００ｍ当りミリグラムとして表示される繊維の単位長さ当りの重量として定義される。
【００１２】
「共接合繊維」は、少なくとも部分的にそれぞれ個々の繊維特性を保持したまま、溶融、接着、包装、化学的若しくは機械的結合により互いに融着又は接着された、ないしは別の方法で共に接合された２つ以上の繊維を意味する。
【００１３】
「繊維長比」とは、以降の実施例において説明されるような、カヤニファイバーラボ（Kajaani FiberLab）設備を使用して測定される、長さ加重平均繊維長（ＬL）に関するＴＡＰＰＩ  Ｔ２７１ｏｍ−０２パラグラフ８．２で示される方法により測定される、異なる繊維種類の長さ加重平均繊維長の比である。
【００１４】
「長セルロース性繊維」又は「長セルロース繊維」は、一般に針葉樹源からの繊維であって、平らで真っ直ぐな形状で測定する時、約２ｍｍを超える最長寸法長さを有する。長セルロース繊維の非限定的な例は、マツ、トウヒ、モミ、シーダーの木類から得ることができる。
【００１５】
「ＰＴＰ係数」は、以下の実施例において更に詳細に説明するように、平均セルロース幅に対する平均合成繊維直径の比である。理論に束縛されるものではないが、ＰＴＰ係数は、合成繊維とセルロース繊維の間の機能的な結合を形成する傾向に関係すると考えられている。この好都合な結合傾向は、合成繊維と短セルロース繊維の混合物内で合成繊維をより均一に分布させる結果として生じ得る。
【００１６】
「再分配」は、本発明の単一繊維構造内に含まれる複数の繊維の少なくとも一部が、それらの当初のウェブ内位置、状態、及び／又は形状を、少なくとも部分的に溶融、移動、収縮、及び／又は他の方法で変化させることを意味する。
【００１７】
「短セルロース性繊維」又は「短セルロース繊維」は、通常は広葉樹から来る繊維であって、平らで真っ直ぐな形状で測定する時、約２ｍｍ未満の最長寸法長さを有する。ある例では、短セルロース繊維は、約１ｍｍ未満の長さのことがある。短セルロース繊維の非限定的な例は、ユーカリノキ、アカシア、及びカエデの木類から得ることができる。
【００１８】
「単一繊維構造体」は、複数のセルロース繊維及び合成繊維を含む構成であり、これらの繊維は中で絡み合って又は他の方法で結合して、幾つかの所定の微視的な形状特性、物理的特性、及び外観特性を有するシート製品を形成する。セルロース及び／又は合成繊維であっても、単一繊維構造体内で積層又は異なる配置であってもよい。
【００１９】
本発明の繊維構造体は、多数の異なる形体をとることができるが、一般に、セルロース繊維と混合された合成繊維を有する少なくとも１つの層と、セルロース繊維を含む少なくとも１つの隣接層とを含む。より具体的には、本発明の一実施形態では、繊維構造体は、本明細書で説明するように、短セルロース繊維と混合された合成繊維を含む１つ以上の層を含むことができる。合成繊維／短セルロース繊維の混合物は、異なる繊維が概ねランダムに及び層全体にわたって分散されているという点で比較的均質であってもよく、あるいは、合成繊維及び／又はセルロース繊維が概ね非ランダムに配置されているようなふうにより構造的であってもよい。更に、混合したセルロース繊維及び合成繊維の１つ以上の層は、ウェブ作成中又は後で何かのタイプの操作で形成される又はそれにかけられて、混合した合成繊維及びセルロース繊維の予め定められたパターン又は他の非ランダムなパターンの層（単数又は複数）を提供してもよい。
【００２０】
繊維構造体は、種々の繊維種類を含むことができる。例えば、その構造体は、広葉樹源、針葉樹源、又は他の非木材植物からの繊維など、天然に生じる繊維を含むことができる。好適な天然繊維の非限定的な例は、表１で確認される。植物からの天然繊維の他の供給源として、アルバーディン（albardine）、エスパルト、麦、稲、コーン、サトウキビ、パピルス、黄麻、ヨシ、サビア（sabia）、ラフィア、竹、サイダル（sidal）、ケナフ、アバカ、サンヘンプ、木綿、大麻、亜麻、及びラミーなどが挙げられるが、これらに限定されない。更に他の天然繊維として、ダウン、羽毛、絹などの他の天然非植物源からの繊維も含まれることがある。天然繊維は、望ましい特性を提供するために機械的又は化学的に処理又は他の方法で変性されてもよく、又は自然界に見出し得る形体に概ね類似の形体であってもよい。本明細書に記述される開発に関しては、天然繊維の機械的及び／又は化学的操作によって、天然繊維と考えられる範疇からこれらが除外されることはない。
【００２１】
【表１】
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【００２２】
繊維構造体はまた、いずれかの好適な合成繊維を含むことができる。合成繊維は、例えば、ポリオレフィン類、ポリエステル類、ポリアミド類、ポリヒドロキシアルカノエート類、多糖類、及びいずれかのこれらの組み合わせからなる群から選択される、いずれかの材料とすることができる。より具体的には、合成繊維の材料は、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ（エチレンテレフタレート）、ポリ（ブチレンテレフタレート）、ポリ（１，４−シクロへキシレンジメチレンテレフタレート）、イソフタル酸コポリマー類、エチレングリコールコポリマー類、ポリカプロラクトン、ポリ（ヒドロキシエーテルエステル）、ポリ（ヒドロキシエーテルアミド）、ポリエステルアミド、ポリ（乳酸）、ポリヒドロキシブチラート、デンプン、セルロース、グリコーゲン、及びこれらのいずれかの組み合わせからなる群から選択されることができる。更に、合成繊維は、単一構成成分（すなわち、単一の合成材料又は繊維全体を組み立てる混合物）、二構成成分（すなわち、繊維は領域群に分割され、領域群は２つの異なる合成材料又はその混合物を含む）、又は多構成成分繊維（すなわち、繊維は領域群に分割され、領域群は２つ以上の異なる合成材料又はその混合物を含む）、又はそれらのいずれかの組み合わせとすることができる。また、合成繊維のいずれか又は全ては、繊維のいずれかの所望の特性を変化させるために、本発明のプロセスの前、その間、又は後で処理されてもよい。例えば、ある実施形態では、合成繊維は、より親水性、より湿潤性などにするために、抄紙プロセスの前又はその間に処理することが望ましい。
【００２３】
本発明のある実施形態では、所望の特性を準備するために、繊維の特定の組み合わせを有するのが望ましいことがある。例えば、ある長さ、幅、繊維粗度、又は他の特性の繊維を、ある層群内に組み合わせて、又は互いに分離して有するのが望ましいことがある。繊維は、個々に、ある種の所望の特性を有することができる。例えば、長セルロース繊維は、上に示される定義に一致するいずれかの所望の特性を有することができる。ある実施形態では、長セルロース繊維は、平均セルロース繊維幅が約５０μｍ未満、約４０μｍ未満、約３０μｍ未満、約２５μｍ未満であるか、又は平均セルロース繊維幅が約１０〜約５０μｍの範囲内に入るのが望ましいことがある。更に、短セルロース繊維は、平均セルロース繊維幅が約２５μｍ未満、約２０μｍ未満、約１８μｍ未満であるか、又は平均セルロース繊維幅が約８〜約２５μｍの範囲内に入るのが望ましいことがある。合成繊維に関しては、例えば、平均繊維直径が約１０μｍ超過の、約１５μｍ超過の、約２５μｍ超過の、約３０μｍ超過の、又は平均合成繊維直径が約１０〜約５０μｍの範囲内に入るような、ある種の特性を有するのが望ましいことがある。
【００２４】
また、１つ以上の層内の繊維は、１つ以上の層内の特定繊維が互いに関して特定の範囲内の繊維長比すなわち本明細書で定義したＰＴＰ係数を有するように、混合されるのが望ましいことがある。ある実施形態では、混合層１０５内の短セルロース繊維１０２に対する合成繊維１０１の繊維長比は、約１を超える、約１．２５を超える、約１．５を超える、又は約２を超えるが、いかなる上側又は下側限界もその範囲内に入る約１〜約２０に広がる範囲のような、繊維長比についての他の最低限界も考慮されている。ある実施形態では、混合層１０５はまた、ＰＴＰ係数が約０．７５超過、約１超過、約１．２５超過、約１．５超過、又は約２超過が望ましいことがあるが、いかなる上側又は下側限界もその範囲内に入る約０．７５〜約１０に広がる範囲のような、ＰＴＰ係数についての他の最低限界も考慮されている。混合層はまた、繊維粗度値が約５０未満ｍｇ／１００ｍ、約４０未満ｍｇ／１００ｍ、約３０未満ｍｇ／１００ｍ、又は約２５未満ｍｇ／１００ｍであるのが望ましいことがあるが、約５ｍｇ／１００ｍ〜約７５ｍｇ／１００ｍに広がる範囲のような、繊維粗度についての他の最高限界も考慮されている。
【００２５】
以下の実施例において見ることができるように、本発明は、驚くべき特性を有するウェブ及びウェブの形成方法を提供する。例えば、本発明の繊維構造体は、単独又は組み合わさって、例えば柔軟性、より良い及び／又はより均一な地合、及び湿潤破裂の領域において、現在入手可能なウェブを上回る効果を提供することができ、得られるウェブで同一特性を得るのに必要なセルロース繊維のリファイニングが減少するので、生産速度の増大による製造効果を提供することができる。
【００２６】
実施例１で説明されるように、ＮＳＫ及びユーカリ繊維を含む２プライ紙ウェブが作成される。得られたウェブは、約３７４ｇの湿潤破裂強度を有する。実施例２では、２プライ紙ウェブが、実施例１と同一方法であるが、ユーカリ繊維の１０重量％を合成２構成成分ポリエステル繊維（３ｍｍ長）１０重量％で置き換えて作成される。合成／ユーカリ混合物は、繊維長比４．２、ＰＴＰ係数１．２、及び繊維粗度値１１．０ｍｇ／１００ｍを有する。実施例２で得られる繊維構造体は、約４８４ｇの湿潤破裂強度を有し、これは、実施例１で作成される典型的な製品の湿潤破裂強度より高い。実施例３では、２プライ紙ウェブが、実施例１と同一方法であるが、ユーカリ繊維の５重量％を合成２構成成分ポリエステル繊維（６ｍｍ長）５重量％で置き換えて作成される。合成／ユーカリ混合物は、繊維長比８．４、ＰＴＰ係数１．２、及び繊維粗度値１１．６ｍｇ／１００ｍを有する。実施例３で得られる繊維構造体は、更により少ない重量の合成繊維であるが、約４７２ｇの湿潤破裂強度を有し、これは、実施例１の製品の湿潤破裂強度より依然はるかに高い。したがって、本発明の構造及びその構造を作成する方法は、短セルロース繊維と混合された小さな重量パーセントの合成繊維の使用で、ウェブの湿潤破裂を強化する驚くべき手段を提供するのを見ることができる。もちろん、これらの実施例は本発明の効果の唯一の例と考えるべきではなく、他の実施例が考えられるものであり、そのような他の実施例は本明細書の教示に基づいて当業者により容易になされ得ることを理解すべきである。更に、いかなるそのような追加又は変更例も、たとえその特定の効果又は特性が本明細書において詳細に説明されていなくても、本発明の範囲内とするものである。
【００２７】
繊維構造体１００を作成する本発明のプロセスは、一般的には、複数の短セルロース繊維１０２に混合されて１つ以上の層に配置された複数の合成繊維１０１を有するウェブを形成する点から説明される。その構造体はまた、一般的には、より長い繊維を通常は長セルロース繊維１０３を含む１つ以上の層を含む。一実施形態では、合成繊維１０１及び短セルロース繊維１０２を含む混合層１０５は、少なくとも部分的に概ね非ランダムなパターンで配置されるように形成することができる。長繊維１０３の層１０６は、通常は（例えば図９に示されるように）概ねランダムに配置されるが、そのような層１０６は、パターン化されても、又は他の方法で非ランダムに配置されてもよい。本発明の方法及び装置は、概ね非ランダムパターンで配置された複数の長セルロース繊維１０３と、共に混合されて層１０５内に（例えば図９Ａに示されるように）概ねランダムに配置された複数の合成繊維１０１及び短セルロース繊維１０２とを有するウェブを形成することにも好適である。
【００２８】
合成繊維１０１と短セルロース繊維１０２の混合物１０４が非ランダムに配置される実施形態においては、その方法は、合成繊維１０１と短セルロース繊維１０２の混合物を形成部材上に供給して、合成繊維１０１と短セルロース繊維１０２の混合物１０４が少なくとも部分的に所定の領域すなわち溝内へ配置されるようにする工程と、合成繊維と短セルロース繊維１０２の混合物１０４の上に複数の長セルロース繊維１０３を概ねランダムに準備する工程と、ランダムに配置されたセルロース繊維及び非ランダムに配置された合成繊維／短セルロース繊維の混合物１０４を含む一体繊維構造体を形成する工程とを含むことができる。
【００２９】
合成繊維１０１と短セルロース繊維１０２の混合物１０４が概ねランダムに配置されて、長セルロース繊維１０３が非ランダムに配置される実施形態においては、その方法は、複数の長セルロース繊維を形成部材上に供給して、長セルロース繊維１０３が少なくとも部分的に形成部材の所定の領域すなわち溝内へ配置されるようにする工程と、長セルロース繊維１０３の上に短セルロース繊維１０２と合成繊維１０１の混合物をランダムに準備する工程と、非ランダムに配置された長セルロース繊維１０３及びランダムに配置された合成繊維／短セルロース繊維の混合物１０４を含む一体繊維構造体を形成する工程とを含むことができる。
【００３０】
図１には、本発明の連続プロセスの代表的な一実施形態が示され、繊維の水性スラリー１１が、ヘッドボックス１２から形成部材１３上に堆積されて、初期ウェブ１０を形成する。（しかしながら、これは、本発明のウェブのために使用可能な、追加若しくはより少ない工程を伴う類似方法又はエアレイイングなどの異なる方法を含む、無数の方法の１つに過ぎない。更に、本発明の方法は、ウェブを作成するためのこれら又は他の既知の方法の１つ以上の組み合わせを含むことができる。）この特定の実施形態では、形成部材１３は、ロール１３ａ、１３ｂ、及び１３ｃにより支持されて、これらの回りを矢印Ａの方向へ連続的に走行する。スラリー１１は、いかなる数の異なる繊維種類を含んでもよく、また複数層で堆積されてもよい。一実施形態では、スラリー１１は、本明細書で説明したような、合成繊維１０１と短セルロース繊維１０２の混合物１０４を含む、少なくとも１つの層を含む。更に加えて、スラリー１１は、本明細書で説明したような、長セルロース繊維１０３の１つ以上の層も含むことができる。短セルロース繊維１０２と合成繊維１０１の混合物１０４が非ランダムパターンに形成されるのが望ましい場合、混合物１０４は、混合物１０４の少なくとも一部が形成部材１３内に存在する（例えば図７、図８に示されるような）溝５３などの所定の領域へ向かうように、長セルロース繊維１０３の堆積の前に形成部材１３上に堆積されてもよい。ある実施形態では、２つ以上のヘッドボックス１２が使用可能であり、及び／又は混合物１０４が形成部材１３上に堆積され、次に異なる形成部材に移送されて、そこで次に、混合物１０４上に長セルロース繊維１０３が堆積されてもよい。
【００３１】
本発明の一実施形態では、合成繊維１０１と短セルロース繊維１０２の混合物１０４は、少なくとも合成繊維１０４が形成部材１３の溝５３の中へ優勢的に配置されるように供給される。すなわち、合成繊維１０１の半分を超える、ウェブ１０が形成される時に、溝５３内に配置される。ある実施形態では、合成繊維１０１の少なくとも約６０％、約７５％、約８０％、又は実質的に全てが、ウェブ１０が形成される時に、溝５３内に配置されることが望ましい。更に加えて、得られる製品のウェブ１００は、あるパーセントの合成繊維１０１を１つ以上の層内に配置されて含むことが望ましい。例えば、最初に又は形成部材１３の最も近くに配置された繊維により形成された層は、約５０％を超える、約６０％を超える、又は約７５％を超える合成繊維１０１の濃度を有することが望ましい。あるいは、そのような層は、合成繊維１０１と短セルロース繊維１０２の混合物１０４の殆ど、全て、又はあるパーセントを有することが望ましい。（ウェブ製品層内の特定種類の繊維のパーセントを測定するのに好適な方法が、米国特許第５，１７８，７２９号（ブルースジェンダ（Bruce Janda）、１９９３年１月１２日発行）にて開示されている。）更に、ある実施形態では、長セルロース繊維１０３は、合成繊維１０１と短セルロース繊維１０２の混合物１０４に隣接する少なくとも１つの層に優勢的に配置されるように供給されることが望ましい。別の実施形態では、長セルロース繊維１０３の少なくともあるパーセント、例えば約５５％を超える、約６０％を超える、又は約７５％を超える、ウェブ１００の少なくとも１つの層内に配置されることが望ましい。通常、長セルロース繊維１０３の少なくとも１つの層は、概ねランダムに配置される。したがって、得られるウェブ１００は、概ねランダムに分配された長セルロース繊維１０３（例えば図９及び図１０）の１つ以上の層に結合された、非ランダムパターンの合成繊維１０１及び／又は合成繊維１０１と短セルロース繊維１０２の混合物１０４を備えることができる。更に、異なる坪量のマイクロ領域を有する繊維構造体が形成可能である。
【００３２】
形成部材１３は、いかなる好適な構造であってもよく、また通常は少なくとも部分的に流体透過性である。例えば、形成部材１３は、例えば図２〜図６に示されるように、複数の流体透過性区域５４と複数の流体不透過性区域５５とを有することができる。流体透過性区域又は開口５４は、ウェブ側５１から裏側５２まで形成部材１３の厚さＨを貫いて延びることができる。ある実施形態では、開口を有する流体透過性区域５４の幾つかは、米国特許第５，９７２，８１３号（ポラト（Polat）ら、１９９９年１０月２６日発行）に記載されているように、「ブラインド」、すなわち「閉じられて」いてもよい。流体透過性区域５４は、開いていようと、ブラインドすなわち閉じられていようと、溝５３を形成し、この中へ繊維が向かうことができる。複数の流体透過性区域５４と複数の流体不透過性区域５５の少なくとも１つは通常、成型部材５０全体にわたってパターンを形成する。そのようなパターンは、ランダムパターン又は非ランダムパターンを含むことができ、実質的に連続（例えば図２）、実質的に半連続（例えば図４）、分離性（例えば図５）、又はいずれかのこれらの組み合わせとすることができる。
【００３３】
形成部材１３は、いかなる好適な厚さＨを有してもよく、実際に、厚さＨは、所望により形成部材１３全体にわたって変化して作成可能である。更に、溝５３は、いかなる形状又は異なる形状の組み合わせであってもよく、またいかなる深さＤを有してもよく、深さＤは、形成部材１３全体にわたって変化可能である。溝５３はまた、いかなる所望の容積をも有することができる。溝５３の深さＤ及び容積は、合成繊維１０１及び／又は短セルロース繊維１０２の所望の濃度が溝５３内で確実となるのを助けるために、望むように変化可能である。ある実施形態では、溝５３の深さＤは、約２５４μｍ未満、又は約１２７μｍ未満であることが望ましい。更に、形成部材１３上に堆積される合成繊維１０１及び／又は短セルロース繊維１０２の量は、合成繊維１０１及び／又は短セルロース繊維１０２の所望の比又はパーセントが特定の深さＤ又は容積の溝５３内に確実に配置されるように、変化可能である。例えば、ある実施形態では、ウェブ作成プロセス中に長セルロース繊維１０３が溝５３内に実質上に配置されないように、溝５３を実質的に満たすのに充分な合成繊維１０１又は合成繊維１０１と短セルロース繊維１０２の混合物１０４を供給することが望ましい。別の実施形態では、少なくとも一部の長セルロース繊維１０３も溝５３の中へ向かうことができるように、溝５３の一部を満たすのに充分なだけの合成繊維１０１及び／又は短セルロース繊維１０２を供給することが望ましい。
【００３４】
幾つかの代表的な形成部材１３は、流体透過性の補強要素７０とこれから延びて複数の溝５３を形成するパターン又は枠組６０とを含む、図２〜図８に示されるような構造を有することができる。図５及び図６に示されるような一実施形態では、形成部材１３は、補強要素７０に結合された又はこれと一体になった、複数の分離性突出部６１を有することができる。補強要素７０は、一般に、一体性、安定性、及び耐久性を提供又は促進するように働く。補強要素７０は、流体透過性又は部分的に流体透過性とすることができ、様々な実施形態及び織りパターンを有することができ、また様々な材料、例えば複数の織り合わせ糸（ジャガードタイプ及び類似織りパターンを含む）、フェルト、プラスチック若しくは他の合成材料、網、複数の穴を有するプレート、又はいずれかのこれらの組み合わせなどを含むことができる。好適な補強要素７０の例が、米国特許第５，４９６，６２４号（ステルジェス（Stelljes）ら、１９９６年３月５日発行）、第５，５００，２７７号（トロクハン（Trokhan）ら、１９９６年３月１９日発行）、及び第５，５６６，７２４号（トロクハン（Trokhan）ら、１９９６年１０月２２日発行）に記載されている。別の方法としては、ジャガードタイプの織成などを含む補強要素７０を用いることができる。ベルトの例は、米国特許第５，４２９，６８６号（チウ（Chiu）ら、１９９５年７月４日発行）、第５，６７２，２４８号（ウェント（Wendt）ら、１９９７年９月３０日発行）、第５，７４６，８８７号（ウェント（Wendt）ら、１９９８年５月５日発行）、及び第６，０１７，４１７号（ウェント（Wendt）ら、２０００年１月２５日発行）に見出すことができる。更に、ジャガード織りパターンの様々なデザインが、形成部材１３として使用可能である。
【００３５】
代表的で好適な枠組要素６０及び枠組６０を補強要素７０に適用する方法が、例えば米国特許第４，５１４，３４５号（ジョンソン（Johnson）、１９８５年４月３０日発行）、第４，５２８，２３９号（トロクハン（Trokhann）、１９８５年７月９日発行）、第４，５２９，４８０号（トロクハン（Trokhann）、１９８５年７月１６日発行）、第４，６３７，８５９号（トロクハン（Trokhann）、１９８７年１月２０日発行）、第５，３３４，２８９号（トロクハン（Trokhann）、１９９４年８月２日発行）、第５，５００，２７７号（トロクハン（Trokhann）ら、１９９６年３月１９日発行）、第５，５１４，５２３号（トロクハン（Trokhann）ら、１９９６年５月７日発行）、第５，６２８，８７６号（エイヤース（Ayers）ら、１９９７年５月１３日発行）、第５，８０４，０３６号（ファン（Phan）ら、１９９８年９月８日発行）、第５，９０６，７１０号（トロクハン（Trokhann）、１９９９年５月２５日発行）、第６，０３９，８３９号（トロクハン（Trokhann）ら、２０００年３月２１日発行）、第６，１１０，３２４号（トロクハン（Trokhann）ら、２０００年８月２９日発行）、第６，１１７，２７０号（トロクハン（Trokhann）、２０００年９月１２日発行）、第６，１７１，４４７Ｂ１号（トロクハン（Trokhann）、２００１年１月９日発行）、及び第６，１９３，８４７Ｂ１号（トロクハン（Trokhann）、２００１年２月２７日発行）により教示される。更に、図６に示すように、枠組６０は、枠組要素６０を貫いて延びる１つ又は開口又は穴５８を含むことができる。そのような穴５８は、溝５３とは異なっており、並びにこれを使用することにより、スラリー若しくはウェブからの脱水を助ける、及び／又は枠組６０上に堆積された繊維が溝５３の中へ完全に移動するのを防止する助けをすることができる。
【００３６】
あるいは、形成部材１３は、合成繊維１０１及び／又は短セルロース繊維１０２がその中へ向くことができる溝５３の幾つかのパターンを含めて繊維を受け取るのに好適ないずれか他の構造を含んでもよく、これには、すき網、複合ベルト、及び／又はフェルトなどが挙げられるが、これらに限定されない。いずれの場合も、そのパターン又は枠組６０は、上記のように分離性又は実質的に分離性であってもよく、連続的又は実質的に連続的であってもよく、あるいは半連続的又は実質的に半連続的であってもよい。本発明の方法と共に使用するのに一般に好適なある種の代表的な形成部材１３は、米国特許第５，２４５，０２５号、第５，２７７，７６１号、第５，４４３，６９１号、第５，５０３，７１５号、第５，５２７，４２８号、第５，５３４，３２６号、第５，６１４，０６１号、及び第５，６５４，０７６号に記載される形成部材を含む。
【００３７】
形成部材１３がプレスフェルトを含む場合、米国特許第５，５８０，４２３号（アンプルスキー（Ampulski）ら、１９９６年１２月３日発行）、第５，６０９，７２５号（ファン（Phan）、１９９７年３月１１日発行）、第５，６２９，０５２号（トロクハン（Trokhan）ら、１９９７年５月１３日発行）、第５，６３７，１９４号（アンプルスキー（Ampulski）ら、１９９７年６月１０日発行）、第５，６７４，６６３号（マクファーランド（McFarland）ら、１９９７年１０月７日発行）、第５，６９３，１８７号（アンプルスキー（Ampulski）ら、１９９７年１２月２日発行）、第５，７０９，７７５号（トロクハン（Trokhan）ら、１９９８年１月２０日発行）、第５，７７６，３０７号（アンプルスキー（Ampulski）ら、１９９８年７月７日発行）、第５，７９５，４４０号（アンプルスキー（Ampulski）ら、１９９８年８月１８日発行）、第５，８１４，１９０号（ファン（Phan）、１９９８年９月２９日発行）、第５，８１７，３７７号（トロクハン（Trokhan）ら、１９９８年１０月６日発行）、第５，８４６，３７９号（アンプルスキー（Ampulski）ら、１９９８年１２月８日発行）、第５，８５５，７３９号（アンプルスキー（Ampulski）ら、１９９９年１月５日発行）、及び第５，８６１，０８２号（アンプルスキー（Ampulski）ら、１９９９年１月１９日発行）などの教示により作成することができる。代替実施形態では、形成部材１３は、米国特許第５，５６９，３５８号（キャメロン（Cameron）、１９９６年１０月２９日発行）の教示又はいずれか他の好適な構造によりプレスフェルトとして実施可能である。形成部材１３として使用するのに好適な他の構造は、任意の成型部材５０に関連して以降において説明される。
【００３８】
形成部材１３の下側に配置された真空装置１４などの真空機器を使用して、形成部材１３上に配置されたスラリーに流体差圧をかけて、初期ウェブ１０の少なくとも部分脱水を促進することができる。この流体差圧は、所望の繊維が、例えば合成繊維１０１と短セルロース繊維１０２の混合物１０４が、形成部材１３の溝５３の中へ向かうのも助けることができる。ウェブ１０の脱水及び／又は繊維が形成部材１３の溝５３の中へ向かうのを助けるために、真空装置１４に加えて又はその代替として、他の既知の方法を使用してもよい。
【００３９】
望む場合には、形成部材１３上に形成された初期ウェブ１０は、形成部材１３からフェルト又は成型部材などの他の構造体へ移送可能である。成型部材は、構造的な要素であって、初期ウェブの支持体として、並びに繊維構造体に所望の微視的形状を形成又は「成型」するための形成ユニットとして使用可能である。成型部材は、上部に生成される構造体に微視的な三次元パターンを付与する能力を有するいかなる構成要素を含んでもよく、この成型部材は、固定板、ベルト、（ジャガードタイプなどの織布パターンを含む）織布、バンド、ロールを具備する単層構造体及び多層構造体を制限なく包含する。
【００４０】
図１に示される代表的な実施形態では、成型部材５０は流体透過性であり、真空シュー１５が、形成部材１３上に配置された初期ウェブ１０を引き離して成型部材５０に付着させるのに充分な真空圧をかける。図１の成型部材５０は、ロール５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、及び５０ｄにより支持されて、これらの回りを矢印Ｂの方向へ走行するベルトを含む。成型部材５０は、ウェブに接触する側１５１と、このウェブに接触する側１５１に対向する裏側１５２とを有する。
【００４１】
成型部材５０は、いかなる好適な形態をもとることができ、いかなる好適な材料でも作成可能である。成型部材５０は、いかなる構造を含んでもよく、形成部材１３に関連して本明細書で説明した方法のいずれかによって作成されてもよいが、成型部材５０は、そのような構造及び方法に限定されない。例えば、成型部材５０は、例えば図１３、図１４に示されるような、補強要素１７０に結合された樹脂枠組１６０を含む。更に、様々なデザインのジャガード織パターンが、成型部材５０、及び／又は圧縮表面２１０として使用可能である。望む場合には、成型部材５０は、プレスフェルトであってもこれを含んでもよい。本発明と共に使用するのに好適なプレスフェルトには、形成部材１３に関連して本明細書で説明したものが含まれるが、これらに限定されない。
【００４２】
ある実施形態では、成型部材５０は、例えば図１３、図１４に示されるように、複数の流体透過性区域１５４と複数の流体不透過性区域１５５とを有することができる。流体透過性区域又は開口１５４は、ウェブ側１５１から裏側１５２まで成型部材５０の厚さＨ１を貫いて延びる。形成部材１３に関連して上記したように、成型部材の厚さＨ１は、いかなる所望の厚さにもすることができる。更に、溝１５３の深さＤ１及び容積は、望むように変化可能である。更に、開口を含む流体透過性区域１５４の１つ以上は、形成部材１３に関連して上述のように、「ブラインド」すなわち「閉じられて」いてもよい。複数の流体透過性区域１５４及び複数の流体不透過性区域１５５の少なくとも１つは通常、成型部材５０の全体にわたって非ランダム反復パターンを形成する。そのようなパターンは、ランダムパターン又は非ランダムパターンを含むことができ、また実質的に連続的、実質的に半連続的、分離性、又はこれらのいずれかの組み合わせを含むことができる。成型部材５０中の開口１５４と位置が一致する補強要素１７０の部分は、単一繊維性構造体１００の作成プロセス中に成型部材５０の流体透過性区域に撓み込む繊維に対して支持を提供することができる。補強要素は、作成中のウェブの繊維が成型部材５０を通り抜けるのを防ぐ助けをすることができ、これにより、得られる構造体１００中にピンホールが発生するのを低減する。別の実施形態では、成型部材５０は、米国特許第６，５７６，０９０号（トロクハン（Trokhan）ら、２００３年６月１０日発行）により教示されるように、複数のベース部分から延びる複数の懸垂部分を含むことができる。
【００４３】
初期ウェブ１０が成型部材５０のウェブに接触する側１５１上に配置されると、ウェブ１０は、好ましくは、少なくとも部分的に、成型部材５０の三次元パターンに適合する。更に、初期ウェブ１０のセルロース繊維及び／又は合成繊維を成型部材５０の三次元パターンに適合させて、成型ウェブ（図１では「２０」として示されている）となるようにする、又はそれを促すべく、様々な手段を利用することができる。（本明細書では、参照番号「１０」と「２０」、並びに用語「初期ウェブ」と「成型ウェブ」は互換的に使用可能であることを理解すべきである。）１つの方法は、複数の繊維に流体圧力差を付与することを含む。例えば、図１に示すように、成型部材５０の裏側１５２に配置された真空装置１６及び／又は１７を、成型部材５０、及びひいては上部に配置された複数の繊維に真空圧を印加するために配置することができる。真空装置１６及び１７それぞれの真空圧により生じた流体圧力差ΔＰ１及び／又はΔＰ２の影響の下、初期ウェブ１０の一部は、成型部材５０の溝１５３内に偏向され、その三次元パターンに適合し得る。
【００４４】
初期ウェブ１０の一部を成型部材５０の溝１５３内に偏向することにより、成型部材５０の溝１５３内に形成される結果として生じたピロー１５０の密度を成型ウェブ２０の残部の密度に比べて低下させることができる。開口内に撓まない領域１６８は、後に、例えば図１に示される乾燥ドラム２００の表面２１０とロール５０ｃの間に形成される加圧ニップ内などの、加圧表面２１８と成型部材５０の間で（図１１）ウェブ２０が型押しされることにより、圧痕が付けられてもよい。圧痕形成される場合、領域１６８の密度は、ピロー１５０の密度に対して更により大きいことがある。複数のピロー１５０は、対称的なピロー、非対照的なピロー、又はこれらの組み合わせを含み得る。
【００４５】
マイクロ領域の異なる高さは、深さ又は高さが異なる三次元パターンを有する成型部材５０によって形成することもできる。異なる深さ／高さを有するこのような三次元パターンは、成型部材５０の予め選択された一部をやすりにかけ、それらの高さを低くすることによって作成することができる。別の方法としては、深さ／高さが異なる凹部／凸部を有する三次元マスクを使用して、異なる高さを有する対応する枠組１６０を形成することができる。高さが異なる表面を形成する他の従来技法もまた、上述の用途に使用することができる。成型部材を形成するために本明細書で説明した技法は、形成部材１３の形成にも適用可能であることを理解すべきである。
【００４６】
ある実施形態では、本発明の繊維構造体１００を作成時に短縮させるのが望ましいことがある。例えば、成型部材５０は、形成部材１３の線速度より遅い線速度を有するように構成してもよい。形成部材１３から成型部材５０への移送点におけるそのような速度差を使用して、「微小収縮」を達成することができる。米国特許第４，４４０，５９７号に、湿式微小収縮の詳細な一例が記載されている。そのような湿潤マイクロ収縮は、低繊維濃度を有するウェブを任意の第一部材（例えば、有孔フォーミング部材など）から、第一部材よりも遅い速度で動く任意の第二部材（例えば、目の荒い織布など）へと移送することを含むことができる。第一の部材と第二の部材の間の速度差は、繊維構造体１００の所望の最終特性に従って変化可能である。微小収縮を達成するための方法を記載する他の特許には、例えば米国特許第５，８３０，３２１号、第６，３６１，６５４号、及び第６，１７１，４４２号が含まれる。
【００４７】
繊維構造体１００は、追加的に又は代替として、形成された後及び／又は実質的に乾燥した後で短縮されてもよい。例えば、短縮は、例えば図１に示すように乾燥ドラム２００の表面２１０などの剛直表面から構造体１００をクレーピングすることによって達成することができる。この及び他の形態のクレーピングは、当技術分野において既知である。米国特許第４，９１９，７５６号（ソーダイ（Sawdai）、１９９２年４月２４日発行）に、ウェブをクレーピングするのに好適な１つの方法が記載されている。もちろん、クレープのない（例えばクレープ加工されない）及び／又は他の方法で短縮された繊維構造体１００は、クレープはないが他の方法で短縮された繊維構造体１００であるとして、本発明の範囲内と意図されている。
【００４８】
ある実施形態では、合成繊維１０１の少なくとも一部は、少なくとも部分的に溶融又は軟化されるのが好ましいことがある。合成繊維が少なくとも部分的に溶融又は軟化されると、それらは、短セルロース繊維１０２であれ、長セルロース繊維１０３であれ、又は他の合成繊維１０１であれ、隣接する繊維と共接合可能になることがある。繊維の共接合は、機械的な共接合及び化学的な共接合を含むことができる。化学的な共接合は、少なくとも２つの隣接する繊維が、個々の共接合繊維のアイデンティティが共接合区域にて実質的に失われるように分子レベルで共に接合される時に起こる。繊維の機械的な共接合は、１つの繊維が隣接する繊維の形状に単に適合する時に起こり、共接合繊維間に化学反応はない。図１２は、機械的共接合の一実施形態を示し、繊維１１１は、隣接する合成繊維１１２により物理的に取り込まれている。繊維１１１は合成繊維又はセルロース繊維であり得る。図１２に示す例において、合成繊維１１２は、コア１１２ａ及びシース、又はシェル、１１２ｂを含む２成分構造体を含み、コア１１２ａの溶融温度は、シース１１２ｂの溶融温度よりも大きく、故に、加熱すると、シース１１２ｂのみが溶融し、一方コア１１２ａはその完全性を保持する。しかしながら、異なるタイプの二構成成分繊維及び／又は三を超える構成成分を含む多構成成分繊維が、単一構成成分繊維が可能であるように、本発明において使用可能であることを理解すべきである。
【００４９】
ある実施形態では、ウェブ１００が形成された後で、ウェブ１００内の合成繊維１０１の少なくとも一部を再分配するのが望ましいことがある。そのような再分配は、ウェブ１００が成型部材５０上に配置されている間に、又はプロセス中の異なる時及び／又は場所で、生じることができる。例えば、加熱装置９０、乾燥表面２１０、及び／又は乾燥ドラムのフード（例えば、ヤンキーの乾燥フード８０など）を使用して、形成された後のウェブ１００を加熱し、合成繊維１０１の少なくとも一部を再分配することができる。理論に束縛されるものではないが、合成繊維１０１は、充分に高い温度を掛けられた後で、２つの現象の内の少なくとも１つの影響の下で、移動することができると考えられている。合成繊維１０１を溶融するのに充分な程温度が高い場合、結果として生じる液体ポリマーは、表面張力に起因して自らの表面積／質量を最小にし、あまり熱の影響を受けない繊維部分の端部で球体のような形状を形成する傾向を有する。一方、温度が溶融点よりも低い場合、残留応力が高い繊維は、応力が繊維の縮み又はコイル化により緩和される点まで軟化する。これは、ポリマー分子が典型的には非線形にコイル化した状態でいることを好むために起こると考えられている。それらの製造中に非常に延伸され、次いで冷却された繊維は、準安定性形状に延伸されたポリマー分子から成る。その後の加熱により、繊維は、自由エネルギーが最小のコイル化状態に戻る。
【００５０】
再分配は、いずれの番号の工程で達成されてもよい。例えば、合成繊維１０１は、繊維ウェブ１００が成型部材５０上に配置されている間に、例えばウェブ１００のピロー部を通して熱ガスを吹かされ、その結果、合成繊維１０１が第一のパターンにより再分配されることにより、最初の再分配を受けることができる。次いで、ウェブ１００を別の成型部材５０に移送することができ、合成繊維１０１は第二のパターンに従って更に再分配され得る。
【００５１】
ウェブ１００における合成繊維１０１の加熱は、成型部材５０の流体透過性区域１５４に対応する複数のマイクロ領域を加熱することにより達成され得る。例えば、加熱装置９０からの熱ガスは、ウェブ１００を通って押入され得る。熱エネルギー源として、プレドライヤーも使用可能である。いずれの場合にも、プロセスに応じて、熱ガスの流れの方向を、図１に示す方向に対して反転することができ、故に熱ガスは成型部材５０を通ってウェブを貫通する。次いで、成型部材５０の流体透過性区域１５４に配置されるウェブのピロー部分１５０は、主に熱ガスによって影響される。ウェブ１００の残部は、成型部材５０により熱ガスから遮蔽される。その結果、合成繊維１０１は、ウェブ１０のピロー部分１５０で優勢的に軟化又は溶融する。更に、この領域は、合成繊維１０１の溶融又は軟化に起因する繊維の共接合が最も生じやすい場所である。
【００５２】
合成繊維１０１の再分配は繊維１０１の幾つかの少なくとも一部の上を熱ガスが通過することにより影響を受けたものとして上記では説明したが、繊維１０１を加熱するためのいかなる好適な手段も実施することができる。例えば、熱流体、並びにマイクロ波、無線波、超音波エネルギー、レーザー又は他の光エネルギー、加熱ベルト又はロール、熱ピン、磁気エネルギー、又はこれら若しくは加熱のための他の既知の手段のいずれかの組み合わせを使用してもよい。更に、合成繊維１０１の再分配は一般的に繊維１０１を加熱することにより影響を受けたものとして言及したが、再分配はまた、ウェブ１０の一部を冷却することの結果として生じてもよい。加熱の場合と同様に、合成繊維１０１の冷却は、繊維１０１の形状変化及び／又はウェブの残りに関してそれ自体の方向替えを引き起し得る。更にまた、合成繊維は、再分配物質との反応に起因して再分配されてもよい。例えば、合成繊維１０１は、合成繊維１０１を軟化又は他の方法で操作して、ウェブ１０内のその形状、向き、又は位置に何らかの変化の影響を及ぼすような化学組成物の対象となってもよい。更にまた、再分配は、機械的手段及び／又は磁気、静電気などの他の手段により影響されることが可能である。それ故に、本明細書に記述するような合成繊維１０１の再分配は、合成繊維１０１の熱再分配だけに限定されると考えるべきではなく、むしろウェブ１０内の合成繊維１０１のいずれかの部分を再分配（例えば、形状、向き、又は位置の変更）するための全ての既知の手段を包含すると考えるべきである。
【００５３】
合成繊維１０１が本明細書で説明される方法及び手段により再分配されてもよいが、ウェブを生産するプロセスは、長セルロース繊維１０３及び／又は短セルロース繊維１０２の分配が合成繊維１０１を再分配するために使用される手段により著しい影響を及ぼされないように選定可能である。したがって、結果として得られる繊維構造体１００は、再分配されていてもいなくても、繊維構造体全体にわたってランダムに分配された複数の長セルロース繊維１０３と、非ランダムパターンで分配された複数の合成繊維１０１とを含むことができる。図１０は、繊維構造体１００の一実施形態を示しており、そこでは、長セルロース繊維１０３が構造体全体にわたってランダムに分配され、合成繊維１０１と短セルロース繊維１０２の混合物１０４が非ランダム繰返しパターンで分配されている。
【００５４】
本発明のウェブの作成方法はまた、他のいずれかの所望の工程を含んでもよい。例えば、その方法は、ウェブをロール上に巻き取る、ウェブをカレンダー加工する、ウェブをエンボス加工する、ウェブに穿孔する、ウェブに印刷する、及び／又はウェブを１つ以上の他のウェブ又は材料に接合して多プライ構造体を形成するなどの、コンバーティング工程を含んでもよい。エンボス加工を記載する幾つかの代表的特許には、米国特許第３，４１４，４５９号、第３，５５６，９０７号、第５，２９４，４７５号、及び第６，０３０，６９０号が含まれる。更に加えて、その方法は、軟化、強化、及び／又は他の処理を製品の表面に又はウェブの形成時に加えるなどの、ウェブの特性に追加又は増強する１つ以上の工程を含んでもよい。更に、ウェブは、例えば、米国特許第３，８７９，２５７号又は他のもので説明されるような、ラテックスなどを備えてもよい。
【００５５】
本発明の繊維構造体１００を用いて様々な製品を作成することができる。例えば、結果として生じた製品は、空気、油及び水用フィルタ；掃除機用フィルタ；炉用フィルタ；フェイスマスク；コーヒーフィルタ、ティー又はコーヒーバッグ；断熱材及び遮音材；おむつ、女性用パッド及び失禁物品などの一回使用型衛生製品用の不織布；微小繊維又は通気性布地のような吸水性及び着用の柔軟性のための織物布地；粉塵の回収及び除去のための静電的に帯電した構造ウェブ；補強材、及び包装紙、筆記用紙、新聞印刷用紙、ダンボールのような硬質紙用ウェブ、及びトイレットペーパー、紙タオル、ナプキン及びフェイシャルティッシュなどの紙のティッシュ等級用ウェブ；外科用カーテン、創傷包帯、包帯及び皮膚貼付剤のような医療用途での使用を見出し得る。繊維構造体１００はまた、特定用途のための臭い吸収剤、シロアリ忌避剤、殺虫剤、殺鼠剤などを包含してもよい。得られた製品は、水及び油を吸収することができ、並びに油若しくは水こぼれの清掃、又は農業若しくは園芸の用途のための制御された水保持及び放出に用途を見出すことができる。
【００５６】
（非限定的な実施例）
（実施例１）
パイロット規模の長網抄紙機が、本実施例で使用される。ＮＳＫの３重量％水性スラリーが、従来型リパルパー内で作成される。ＮＳＫスラリーは、軽くリファイニングされて、永久湿潤強度樹脂（すなわち、デラウェア州ウィルミングトン（Wilmington,Del.）のハーキュレス社（Hercules incorporated）により市販されるカイメン（Kymene）５５７ＬＸ）の２％溶液が、乾燥繊維の１重量％の率でＮＳＫ紙料管に添加される。カイメン（Kymene）５５７ＬＸのＮＳＫへの吸着は、インラインミキサーにより強められる。カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）の１％溶液が、乾燥繊維の０．２重量％の率でインラインミキサーの後に添加され、繊維基材の乾燥強度を上昇させる。ユーカリ繊維の３重量％水性スラリーが、従来型リパルパー内で作成される。
【００５７】
ＮＳＫ完成紙料及びユーカリ繊維は、ヘッドボックス内で層状にされて、異なる層として長網上に堆積され、初期ウェブを形成する。脱水が、長網を通して生じ、デフレクター及びバキュームボックスにより補助される。長網は、モノフィラメントをセンチメートル当り機械方向に３３本及び機械横方向に３０本それぞれ有する（インチ当り８４及び７７本）、５シェッド（shed）サティン織りの構成である。初期湿潤ウェブは、長網から移送点において約２２％の繊維濃度で感光性ポリマーファブリックへ移送され、感光性ポリマーファブリックは、６．４５ｃｍ2（平方インチ）当り１５０のリニアー・アイダホ（Linear Idaho）セル、２０％のナックル面積、及び０．４３２ｍｍ（１７ミル）の感光性ポリマー深さを有する。ウェブが約２８％の繊維濃度になるまで、真空の助けによる排水により、更なる脱水が達成される。パターン付けされたウェブは、約６５重量％の繊維濃度まで通風により前乾燥される。ウェブは、次に、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）の０．２５％水溶液を含むスプレーされたクレーピング接着剤で、ヤンキードライヤーの表面に接着される。繊維濃度は、ドクターブレードでウェブをドライクレーピングするまでに、推定９６％に上昇される。ドクターブレードは、約２５度のベベル角を有し、及び約８１度の衝撃角を形成するようにヤンキードライヤーに関して配置され、ヤンキードライヤーは、毎分約１８３ｍ（約６００ｆｐｍ（毎分フィート））で運転される。乾燥ウェブは、毎分１７１ｍ（５６０ｆｐｍ）の速度でロールに形成される。
【００５８】
２プライのウェブが、ＰＶＡ接着剤の使用で共にラミネート及びエンボス加工されることにより、紙タオル製品に形成される。その紙タオルは、約４０ｇ／ｍ2の坪量を有し、ノーザーン針葉樹クラフト７０重量％とユーカリ３０重量％の組成を含む。得られた紙タオルは、約３７４グラムのエージング後湿潤破裂を有する。
【００５９】
（実施例２）
紙タオルが、実施例１と類似方法によるが、ユーカリの１０重量％を３ｍｍの合成２構成成分ポリエステル繊維１０重量％で置き換えて、作成される。合成／ユーカリ混合物は、繊維長比４．２、ＰＴＰ係数１．２、及び繊維粗度値１１．０ｍｇ／１００ｍを有する。繊維長比、ＰＴＰ係数、及び繊維粗度値は、以下の試験方法の節に示されるカヤニ（Kajaani）法により決定される。紙タオルは、約４０ｇ／ｍ2の坪量を有し、並びに１つの層に７０重量％のノーザーン針葉樹クラフトと、他方の層に２０重量％のユーカリ及び１０重量％の３ｍｍ長さ合成繊維の混合物とを含む。得られた紙タオルは、約４８４グラムのエージング後湿潤破裂を有する。
【００６０】
（実施例３）
紙タオルが、実施例１と類似方法によるが、ユーカリの５重量％を６ｍｍの合成２構成成分ポリエステル繊維５重量％で置き換えて、作成される。合成／ユーカリ混合物は、以下の試験方法の節に示されるように及び実施例２の説明のように測定される、繊維長比８．４、ＰＴＰ係数１．２、及び繊維粗度値１１．６ｍｇ／１００ｍを有する。紙タオルは、約４０ｇ／ｍ2の坪量を有し、並びに１つの層に７０重量％のノーザーン針葉樹クラフトと、他方の層に２５重量％のユーカリ及び５重量％の６ｍｍ長さ合成繊維の混合物とを含む。得られた紙タオルは、約４７２グラムのエージング後湿潤破裂を有する。
【００６１】
（試験方法）
（カヤニ（Kajaani）法）
セルロース繊維の長さ加重平均繊維長及びセルロース／合成繊維混合物の繊維粗度は、カヤニ（Kajaani）ファイバーラボ（FiberLab）繊維分析器で決定される。分析器は、報告範囲を０ｍｍ〜７．６ｍｍに設定し、長さが０．０８ｍｍ未満の繊維は繊維長及び繊維粗度の計算から除外されるようにプロファイルを設定して、製造者推奨により操作される。この大きさの粒子が計算から除外されるのは、これらが主として非繊維性の断片からなり、本発明が向けられる用途に対して機能的でないと考えられるからである。
【００６２】
正確な試料重量がカヤニ（Kajaani）ファイバーラボ（FiberLab）計器へ確実に入れられるように、試料準備には注意を払わなければならない。試料準備の受容可能な方法は、次の工程を有する。
【００６３】
１）試料の湿分含量を決定し、次に分析用試料を計量する。短広葉樹繊維に対する目標試料重量は、０．０２〜０．０４グラムであり、普通長さの針葉樹繊維に対しては、０．１５〜０．３０グラムである。試料は、繊維粗度分析については＋／−０．１ミリグラムの精度で計量されなければならない。
【００６４】
２）手動離解器に温水を約１５０ｍｌ満たして乾燥試料を加え、試料が完全に離解されるまで、すなわち繊維束又は結束が試料中に残らなくなるまで、離解器の撹拌器を上下に移動させることにより、乾燥試料を離解する。しかしながら、必要な離解時間の超過及び繊維の過度に荒い取扱いは、繊維を破壊しないために、避けるべきである。
【００６５】
３）手動離解器内のパルプスラリーを２０００ｍｌメスフラスコへ移して、２０００ｍｌ線まで水道水を満たす。よく混合して、均一を達成する。繊維粗度試料に対する希釈精度は、＋／−４ｍｌでなければならない。
【００６６】
４）試料の濃度を決定し、次の式を使用して必要な試料の量を計算する：試料の量＝（目標濃度×２０００）／（プロセス濃度）、ここで広葉樹に対する目標濃度は０．００５〜０．０１０％であり、針葉樹に対しては０．０１５〜０．０２５％である。
【００６７】
５）試料量を２０００ｍｌメスフラスコに加え、２０００ｍｌ線まで水道水を満たして、よく混合する。
【００６８】
６）先端開口部が少なくとも２ｍｍのピペットを使用して試料スラリーの５０ｍｌアリコートを採り、そのアリコートをカヤニ（Kajaani）の試料容器の中へ入れる。
【００６９】
７）繊維粗度分析の場合、次の式を使用して、５０ｍｌアリコート中に存在する総試料重量を計算する：５０ｍｌアリコート中の繊維重量（ｍｇ／５０ｍｌ）＝（５０ｍｌ／２０００ｍｌ）×（計量された繊維の乾燥重量、ｍｇ）
８）試料容器をカヤニ（Kajaani）の試料ユニットの中に置いて、分析を開始する。
【００７０】
９）カヤニ（Kajaani）ファイバーラボ（FiberLab）設備は、長さ加重平均繊維長をミリメートルで、平均セルロース繊維幅をマイクロメートルで、及び繊維粗度をミリグラム／メートルで、自動的に報告する。カヤニ（Kajaani）ファイバーラボ（FiberLab）設備は、重み付け無しの繊維長メートル当りミリグラムの単位（ｍｇ／ｍ）で粗さを報告する。この値は、１００を掛算されて、上の繊維粗度の定義で示されたように、１００メートル当りミリグラムの単位で繊維粗度を得る。パルプの繊維粗度は、混合物から取った３つの繊維試料の３つの繊維粗度測定値の平均である。
【００７１】
（エージング後湿潤破裂）
湿潤破裂は、ペンシルバニア州フィラデルフィア（10960 Dutton Road,Philadelphia,Pa.19154）のスイングアルバート・インストルメント社（Thwing-Albert Instrument Co.）から入手される、２０００グラムロードセルを備えたスイングアルバート破裂試験機カタログ番号１７７を使用して決定される。試料は、約２２．８±１．１℃（７３°＋／−２°Ｆ）の温度及び約５０％＋／−２％相対湿度に空調された室内に少なくとも約２４時間置かれる。紙は、１０５℃のオーブン内で約５分間エージングされる。ペーパーカッターを使用して、約１１．４ｃｍ（４．５インチ）幅（ＣＤ）×３０．４８ｃｍ（１２インチ）長さ（ＭＤ）の８枚の試験用細長片を切断する。それぞれの細長片を、蒸留水で濡らして、試料保持具の下側リングの上にワイヤ面を上に向けて置いて、試料が下側リングの開口部を完全に覆い、試料の少量が下側リングの外径を越えて延びるようにする。試料細長片が下側リング上に適切に置かれたのち、上側リングが空気圧保持具と共に降下されて、試料が上側リングと下側リングの間に保持される。下側リングの開口部の直径は、約８．９ｃｍ（３．５インチ）である。プランジャーは、約１．５ｃｍ（０．６インチ）の直径を有する。試験器が活性化されると、プランジャーが、約１２．７ｃｍ／分（毎分５インチ）の速度で上昇して、紙を破裂する。試験器は、試料が破裂した時に、湿潤破裂強度値をグラム直接で提供する。８枚の試料細長片に対して得られた試験結果を平均して、紙試料の湿潤破裂値をグラム単位で記録する。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明のプロセスの実施形態の概略的な側面図。
【図２】実質的に連続的な枠組を有する形成部材の実施形態の概略的な平面図。
【図３】代表的な形成部材を表示する断面図。
【図４】実質的に半連続的な枠組を有する形成部材の実施形態の概略的な平面図。
【図５】分離性パターンの枠組を有する形成部材の実施形態の概略的な平面図。
【図６】代表的な形成部材を表示する断面図。
【図７】形成部材内に形成された溝の中へ分配された代表的な合成繊維を示す概略的な断面図。
【図８】本発明の単一繊維構造体を示す断面図であり、セルロース繊維が合成繊維を含む形成部材上にランダムに分配されている。
【図９】本発明の単一繊維構造体の断面図であり、セルロース繊維が概ねランダムに分配されており、合成繊維が概ね非ランダムに分配されている。
【図９Ａ】本発明の単一繊維構造体の断面図であり、合成繊維が概ねランダムに分配されており、セルロース繊維が概ね非ランダムに分配されている。
【図１０】本発明の一体繊維構造体の実施形態の概略的な平面図。
【図１１】圧縮表面と成型部材の間の本発明の一体繊維構造体の概略的な断面図。
【図１２】別の繊維と共接合された２構成成分合成繊維の概略的な断面図。
【図１３】実質的に連続的なパターンの枠組を有する成型部材の実施形態の概略的な平面図。
【図１４】図１３の線１４−１４に沿って見る概略的な断面図。
【図１５】一体繊維構造体の断面図であり、合成繊維及び短セルロース繊維が１つの層内に配置され、長セルロース繊維が隣接層内に配置されている。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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