(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）加工物を提供する工程と、
ｂ）焦点が前記加工物の上面の下に位置するようにレーザービームを集束する工程と、
ｃ）前記レーザービームで前記加工物を貫通する、それぞれが複数のピークと谷により囲まれた複数のテーパー状の孔を切削して、得られる支持部材に前記ピーク及び谷と前記孔とのパターンを含む上面を形成する工程と
を含む不織布を製造するための地形状支持部材の製造方法。
【請求項２】
不織布を製造するための地形状支持部材であって、
当該支持部材の厚さを貫通して延びそれぞれが複数のピークと谷により囲まれた複数のテーパー状の孔と、
前記ピーク及び谷と前記孔とのパターンを含む上面と
を備えたことを特徴とする地形状支持部材。
【請求項３】
繊維層を、円筒状地形状支持部材であって当該支持部材を貫通して延びそれぞれが複数のピークと谷により囲まれた複数のテーパー状の孔と前記ピーク及び谷と前記孔とのパターンを含む上面とを備えた円筒状地形状支持部材の前記ピークの上に置く工程と、
隣り合う流体流を同時に前記繊維層、次いで前記ピークに、次いで前記孔を通して噴射する工程と、
前記流体を前記繊維層に噴射する間、前記地形状支持部材を回転させる工程と、
前記孔を通して噴射された流体を除く工程と、
前記地形状支持部材の面から不織布を外す工程と
を含む不織布の製造方法。
【請求項４】
回転可能中空ドラムであって当該中空ドラムを貫通して延びそれぞれが複数のピークと谷により囲まれた複数のテーパー状の孔と前記ピーク及び谷と前記孔とのパターンを含む上面とを備えた回転可能中空ドラムと、
繊維層を前記ドラムの上面の前記ピークの上に置く手段と、
前記ドラムの外に配置され、隣り合う流体流を同時に前記繊維層、次いで前記ピークに、次いで前記孔を通して前記ドラムへ噴射する手段と、
前記流体を前記外面に噴射する間、前記ドラムを回転させる手段と、
前記ドラム内に配置され、前記ドラムの表面から前記流体を除く手段と、
前記ドラムの面から不織布を外す手段と
とを備えた不織布の製造装置。
【請求項５】
前記切削工程が、所定のオン／オフ状態の連続でレーザービームをパルスさせることを含む請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記レーザービームのオン状態が、１つオンのパルスで各孔を切削するのに十分な時間と強度である請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記レーザービームのオン状態が、１つオンのパルスで各孔の１つの個別のユニットを切削するのに十分な時間と強度である請求項５記載の方法。
【請求項８】
さらに、前記レーザービームを一連のラスター走査で前記加工物の面の上を移動させる工程を含み、前記レーザービームのオン状態が、各ラスター走査で前記孔の１以上の個別のユニットを切削するのに十分な時間と強度である請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記レーザービーム移動工程が、前記加工物をその長軸の周りで回転させ、前記加工物の各回転の後に、前記レーザービームを前記長軸に添って指示することを含む請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記レーザービーム移動工程が、前記加工物をその長軸の周りで回転させ、前記加工物の各回転の後に、前記レーザービームを前記長軸に添って指示することを含む請求項６記載の方法。
【請求項１１】
各孔は、６個のピークと６個の谷で囲まれている請求項１記載の方法。
【請求項１２】
隣り合う孔の中央ラインから中央ラインへの距離が、各隣り合う孔の円錐形の頂部の主直径より小さい請求項１記載の方法。
【請求項１３】
前記複数のピークと谷と孔とのパターンは、トリコット様不織布を形成するような形である請求項１記載の方法。
【請求項１４】
各孔は６個のピークと６個の谷で囲まれている請求項２記載の支持部材。
【請求項１５】
隣り合う孔の中央ラインから中央ラインへの距離が、各隣り合う孔の円錐形の頂部の主直径より小さい請求項２記載の支持部材。
【請求項１６】
前記複数のピークと谷と孔とのパターンは、トリコット様不織布を形成するような形である請求項２記載の支持部材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、不織布を製造するための地形状支持部材及びその地形状支持部材の製造方法に関するものである。さらに、その地形状支持部材を用いた不織布の製造方法及び製造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
不織布は多年知られている。不織布のある製造方法では、繊維バット又はウェブを水流で処理して繊維を互いに絡合させバットに強度を加える。織布の物理的特性と外観を模倣する試みとして、このようにして繊維バットを処理する多くの方法が開発されている。
米国特許第５，０９８，７６４号と第５，２４４，７１１号は、不織布を製造する間、繊維ウェブを支持するバック部材を開示している。米国特許第５，０９８，７６４号は所定の地形とそこに所定のパターンの開口を有する支持部材を開示している。ある例では、バック部材は三次元で、バック部材の一面にわたってあるパターンで分散している複数のピラミッドを含む。このバック部材はさらに間隔（「谷」と称す）をもってピラミッドの間に位置する複数の開口を有する。この方法では、出発繊維ウェブが地形状支持部材の上に置かれる。繊維ウェブを上に載せた支持部材は高圧流体（通常は水）の噴射の下を通過する。水の噴射は、繊維を、支持部材の地形状の形に基づき所定のパターンに、互いにもつれ合わせ絡み合わせる。
【０００３】
支持部材の地形状特徴と孔のパターンは、得られる不織布の構造にとって重要である。さらに、支持部材は、流体噴射が新しい配列に繊維を再配列し絡合して安定な布を形成する間、繊維ウェブを支持するために、十分に構造的に一体で強くなければならない。支持部材は流体噴射の力で実質的に歪んではいけない。また、支持部材は、効果的な絡合を妨げる繊維ウェブの「洪水」を防ぐために、比較的大量の絡合流体を除く手段を有することが必要である。通常は、支持部材は排水孔を有するが、その排水孔は、面の成形中に繊維ウェブの一体性を保ち繊維の損失を防ぐために、十分小さいサイズでなければならない。さらに、支持部材は、絡合布の取り外しを妨げる恐れのある、かぎ等のでこぼこをほとんど含んではならない。同時に、支持部材は、その上で処理される繊維ウェブの繊維が流体噴射の影響で流されてはいけない。
このような支持部材を製造するために機械加工が使用できるが、この製造方法は非常に高価でしばしばかぎ等のでこぼこが生じる。従って、より安価で、かぎ等のでこぼこの数が少ない地形状支持部材の製造方法が求められている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の機械加工による支持部材の製造方法には非常に高価で、しばしばかぎ等のでこぼこが生じる等の課題があった。
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、より安価で、かぎ等のでこぼこの数が少ない支持部材の製造方法を得ることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、不織布製造用の地形状支持部材の製造方法、及びトリコット様又は他の同様な不織布を製造するのに使用できる本発明の方法により製造した地形状支持部材に関する。本発明の方法によれば、レーザービームが加工物の上に当てられ、地形状パターンに切削する。レーザービームは、ビームの焦点が加工物の上面の下になるように、集束する。レーザービームが加工物の上面以外の点、例えば上面でなく上面の下の点で集束することを「脱集束（ｄｅｆｏｃｕｓｓｉｎｇ）」と称する。その後、脱集束したレーザービームは、加工物において、加工物の各孔を囲むピークと谷の地形状配列を形成するように、テーパした孔の所定のパターンを切削する。孔は、孔の主（ｍａｊｏｒ）直径が、得られる支持部材の上面に残るように、テーパ状又は円錐形の頂部を有する。ピークと谷の地形状配列は、隣り合う孔の中央ラインから中央ラインへの間隔が孔の頂部の主直径より少ないため、形成される。この様な間隔は、加工物の最初の厚み内で交差する隣り合う孔にテーパをもたらす。
【０００６】
一実施例では、ラスター（ｒａｓｔｅｒ）走査レーザー切削方法を使用して、地形状支持部材を製造する。この例では、レーザービームを一連のラスター走査で加工物の表面全体に動かす。各走査の間、レーザーは、各孔の一以上の個別の部位を切削するのに十分な時間の所定の間隔と強度で、スイッチオンされる。この方法では、各孔は多数の走査を受け、完全に切削される。この例では、複数のピーク、谷、孔のパターンが形成され、トリコット様編物の外観の不織布を製造する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
図１は本発明の地形状支持部材の斜視図である。
支持部材２は、上面３と底面４を有する本体１を含む。谷６により離されているピーク５の列が、所定のパターンで、上面３にわたって配置される。支持体を貫いて延びる複数の排水孔７が、あるパターンで部材２に設けられる。この例では、各排水孔７は６つのピーク５と６つの谷６の群で囲まれている。
【０００８】
排水孔７は上部７ａと下部７ｂを有する。図１に示すように、孔７の上部７ａには壁１０があり、ほぼ「ベルの口」又は「朝顔」のような形である。上部７ａはテーパしており、その断面積は支持部材２の上面に近いほど大きくなり、上部７ａの底が下部７ｂと合う地点１０ａで小さくなる。この例では、下部７ｂはいくらかテーパした円筒状の形である。孔７の下部７ｂの断面積は、地点１０ａが支持部材の底面４より大きい。孔７の断面を図２に示す。ライン９が、上面３の下に１つの孔の半径で壁１０の２つの対向する点に接して引かれる。ライン９により形成される角度１１は、意図する結果を得るためには、支持部材２の厚み１２に対して調節されなければならない。例えば、角度が大きすぎれば、孔７０は小さすぎて排水が不十分になる。角度が小さすぎれば、ほとんど又は全くピークと谷が無くなる。
【０００９】
繰返パターンにおける隣り合う孔の中央から中央の間隔（図１参照）は、同じく重要である。ピーク５と谷６は、テーパするやや円錐形の孔７の交差により形成される。孔の中央から中央の間隔が上面３の孔７の主直径より大きければ、交差がなく、部材の上面は全体に円錐形の孔がある滑らかで平らな面になる。図１３に示すように、孔Ａ´の主直径はピーク５０１と５０４の間を延び、２つのヘッドの矢印５２１で示される。同様に、孔Ｂ´の主直径はピーク５０３と５１２の間を延び、２つのヘッドの矢印５２２で示される。孔の主直径は、支持部材の上面で測定した、孔の上面を形付けるピークのあらゆる対の間の最大のピーク間距離である。隣り合う孔の中央から中央の間隔が、その中央から中央のラインに添って測定する孔の直径より小さければ、円錐形の面が交差して谷が形成される。
【００１０】
図３に示すように、孔７は六角形で巣状配列であるが、本発明は六角形に限定されない。例えば円，正方形，八角形，不定形（図１２参照）又はそれらの組合せ等の他の形でもよく、所望の地形状の形によって決まる。
図３で、矢印Ａに平行な列１３と１４には各々、複数の六角形１５０がある。これらの六角形は７個の画素の幅と１１個の画素の長さを有し、各列において８個の画素だけ離れている。六角形の列１３は六角形の列１４の近くに離れてある。特に、図３に示すように、列１３の各六角形の下の端はライン１７に接している。このライン１７は列１４の各六角形の上の端にも接している。列１５と１６は列１３と１４から離れているが、列１３と１４と同様の構成である。列１５と１６の間の間隔は、上記の列１３と１４の間の間隔とほぼ対応する。しかしながら、列１５は列１４から離れている。図３に示すように、列１４の六角形の一番下の端はライン１８に接し、列１５の六角形の一番上の端はライン１９に接している。ライン１８と１９は距離ｄだけ、図３に示すパターンでは３個の画素分、互いに離れている。列１３，１４，１５，１６の上記のパターンは図３のビットマップ全体に繰り返される。ある列内の六角形の間隔又は隣の列間の六角形の間隔は均一でなくてもよい。
【００１１】
図３のビットマップに示される、２つの隣り合う六角形の隣り合う平行な壁２０の間の距離は、流体力に抵抗し通常の取扱ができるように支持部材に強度を付与するために、十分大きい必要がある。
図１に示すように、各孔７は６つの隣り合う孔７により囲まれている。これら全ての孔７が十分にテーパされ直径がそれらの中央間距離より大きければ、各孔７は隣と６つ交差し、これらの交差が６つの谷を形成する。
深さによっては、これらの谷６は上面３と交差でき、その結果小さい台地により離される、又は互いに交差してピーク５を形成する。
【００１２】
本発明の地形状支持部材の製造装置が、図４に示される。支持部材の出発物質はどのような形でも組成でもよい。地形状支持部材は好ましくはアセタールを含み、アクリル樹脂でも十分である。出発物質の好ましい形は、残留内部圧力を軽減した、壁の薄い、円筒状の、好ましくはシームレスのチューブである。後述するように、円筒状の形は、好ましい不織布の製造装置を、収容する。
今日支持部材の形成に使用するために製造されるチューブは、直径が２から６フィートであり、長さが２から６フィートである。壁の厚みは公称１／４インチである。これらのサイズは設計選択の事項である。
【００１３】
チューブ状出発加工物２が適当な軸又は心棒２１に取り付けられ、加工物２を円筒形に固定し、ベアリング２２で長軸の周りを回転できる。回転駆動体２３が設けられ、心棒２１を制御した速度で回転させる。回転パルス発生機２４が接続し、心棒２１の回転をモニターするので、正確な半径方向の位置がいつでもわかる。
心棒２１の振り（スイング）の外側に平行して１以上のガイド路２５が設けられ、これにより、チューブ２の上面３に一定の隙間を維持しながら、キャリッジ２６が心棒２１の長さ全体を横切ることができる。キャリッジパルス発生機３４が支持部材２に対するキャリッジの横の位置を記録しながら、キャリッジ駆動体３３がキャリッジをガイド路２５に添って動かす。集束ステージ２７がキャリッジに取り付けられる。集束ステージ２７が集束ガイド路２８に取り付けられ、キャリッジ２６の動きと直行する動きを可能とし、チューブ２の上面３に対して、レンズ２９を集束する手段を提供する。集束駆動体３２が設けられ、集束ステージ２７を位置付けし、レンズ２９を集束させる。
【００１４】
集束ステージ２７にレンズ２９を固定し、それをノズル３０に固定する。ノズル３０は、レンズ２９を冷やし清浄を保つために圧力がかけられた気体をノズル３０に導入する手段３１を有する。
また、キャリッジ２６には最終屈曲鏡３５が取り付けられ、レーザービーム３６を集束レンズ２９に向ける。レーザー３７が、離れて設置され、ビームを最終屈曲鏡３５に向けるオプションの屈曲鏡３８を有する。レーザー３７をキャリッジ２６に直接取り付けて、ビーム屈曲鏡を除くことも可能であるが、空間的制限とレーザーのユーティリティ連結を考慮すると離れた取り付けがずっと好ましい。
【００１５】
レーザー３７に動力を供給すると、発射したビーム３６は、最初ビーム屈曲鏡３８に反射し、次に最終ビーム屈曲鏡３５に反射し、レンズ２９に向けられる。レーザービーム路３６は、レンズ２９が除かれてもビームが心棒２１の長手方向中央ラインを通る様に形付けられる。
所定の位置のレンズ２９により、ビームは上面３の下でその近くに集束される。ビームの上面の下での集束を、レーザービームをチューブの面に対して「脱集束する」と定義する。
【００１６】
種々のレーザーを本発明に使用できるが、好ましいレーザーは、規格が２５００ワットまでのビームを生成できる速流ＣＯ2レーザーである。支持面は規格が５０ワットの遅流ＣＯ2レーザーで十分に切削されたのだから、この方法は決してこのような高パワーレーザーに依存していない。
集束レンズ２９がビーム３６を通したとき、ビームの中心付近にエネルギーが集中する。光線は、１点ではなく、むしろ小さい直径のスポットを通るように曲げられる。最も小さい直径の点が、焦点と呼ばれる。これは、焦点距離と呼ばれるレンズからの距離において生じる。焦点距離より短い又は長い距離では、測定されるスポットサイズは最小より大きい。
【００１７】
焦点位置への感度は焦点距離と反比例する。最小スポットサイズは焦点距離と正比例する。従って、レンズの焦点距離が短いと、スポットサイズはより小さいがより正確に位置付けしなければならず、面からのずれにより大きく影響される。レンズの焦点距離が長いと、目的とする位置付けの許容度はより大きいが、スポットサイズはいくらか大きくなる。従って、パーワー分布は切削する孔のテーパする頂部に影響するがさらに、面の下のビームの脱集束は、テーパーの角度と長さにも影響し、従ってピークと谷の形とサイズに影響する。
【００１８】
支持部材を製造するために、最初の集束工程を行う必要がある。チューブ状出発加工物２を心棒２１に置き、レーザーを短くパルスし、一連の小さいくぼみが形成されるように、心棒がパルスの間少し回転する。その後、集束ステージ２７が心棒中央ラインに対して動き焦点位置を変えて、他の一連のくぼみを形成する。一般には、各々２０のくぼみの２０の列のマトリックスが切削される。くぼみを顕微鏡で調べて、最小のくぼみの列を同定する。これが、ビームが集束したチューブ状出発加工物２の上面３の参照直径として、確立される。
【００１９】
例えば図３に示されるような好ましいパターンが選択される。パターンを検討し、加工物の周囲を覆う目立つ縫い目のない面を完成するのに必要な繰り返しの数を決定する。同様に、チューブ状加工物の長軸に沿った繰り返し毎の進みと繰り返しのトータル数が決定される。これらのデータはレーザー切削機械を操作するためのコンピューター制御に入れられる。
【００２０】
操作では、チューブ状加工物が取り付けられた心棒が、レンズの前で回転する。第一の孔の位置がレンズ２９の焦点と対応するように、キャリッジが駆動される。集束ステージが内側に駆動され、焦点を切削される物質の内部の中へ配置する。その後、あるパルスパワーレベルとある持続時間を組み合わせて、レーザーをパルスする。図２に示すように、上面３にある孔７の直径は、下面４にある孔の直径よりかなり大きい。好ましい地形状の形を得るためには、２つの要素を測定し制御しなければならない。第一に、レンズが加工物の内部の中に集束する度合が、円錐角度１１を増やす。第二に、パワーレベル又はパルス持続時間が増えれば深さと直径が増える。適当な直径とテーパの孔が得られれば、次に意図する孔の位置が焦点と対応するように支持部材を再配置するために、回転駆動体とキャリッジ駆動体は指示される。この工程を全てのパターンを切削するまで繰り返す。この技術は「衝撃式（ｐｅｒｃｕｓｓｉｏｎ）」切削として知られている。
【００２１】
選択したレーザーのパワーが十分であれば、心棒とキャリッジはレーザーパルスの間止める必要がない。切削工程間の加工物の全ての動きが取るに足らないように、パルスの持続時間を短くできる。これは、業界では「ファイヤーオンザフライ（ｆｉｒｅ−ｏｎ−ｔｈｅ−ｆｌｙ）」切削として知られている。
レーザーが直ぐに回復できるならば、加工物は一定の速度で回転でき、レーザーは各孔を形成するのに一回パルスする。図３に示すようなパターンでは、通常レーザーはパルスして完全な縦列を形成し、キャリッジは次の縦列の位置に指示され、ビームがパルスされ次の一連の孔を形成する。
【００２２】
物質の種類と孔のパターン密度に依存して生ずる恐れのある一つの問題は、大量の熱が成形される面の小さな面積に導入されることである。その結果、ひどい歪みとパターン記載が失敗する。ある条件下では、部品に大きな形状の変化がもたらされ、面が円筒状でなくなり正確なサイズでもなくなる。極端な場合、チューブは割れる。
この様な問題のない本発明の好ましい例では、脱集束ラスター走査切削と呼ばれる工程を用いる。
【００２３】
この方法では、図５に示すように、パターンは最小の長方形の繰り返し要素４１まで小さくする。この繰り返し要素は図３のパターンを形成するための全ての情報を含む。タイルのように用いて端から端に側から側に配置して、その結果大きなパターンが得られる。
繰り返し要素はさらに小さい長方形ユニット即ち「画素」４２のグリッドに分割される。通常は、正方形だが、目的によっては、異なる割合の画素を用いる方がより便利である。
【００２４】
画素の各縦列はレーザーの焦点位置を通り過ぎた加工物の一通過を表す。この縦列は、支持部材２の周りに完全に届くのに必要なほど多く繰り返される。レーザーが孔を形成することを意図されている各画素は黒である。レーザーをスィッチオフする画素は白である。
図５における画素の第一の縦列の上から切削を始めるために、心棒を一定の速度で回転させながら、レーザーをスイッチオンし、１１の画素について一定のパワーレベルに維持し、そしてスイッチを切る。これらの画素は図４の回転パルス発生機２４によりカウントされる。レーザーは次の１４ユニットについてはスイッチが切られたままである。最初の回転において、このレーザーのスイッチのオン・オフの連続が繰り返される。そして、心棒が出発位置に戻りキャリッジ駆動体３３がキャリッジを一ユニット再配置し、コンピューターが縦列４３ａ形成の準備をする。
【００２５】
縦列Ｎｏ．４３ａでは、レーザーは短い「オンタイム」（９ユニット）と長い「オフタイム」（１９ユニット）を有する。オン・オフタイムの全部の数は、パターンの長さに基づき、一定である。
この工程が、各回転にわたって全ての縦列が使用されるまで、繰り返される。図５の場合、心棒は１５回転した。この時、工程は縦列４３の指示に戻る。
【００２６】
この方法では、各通過により、物質に、大きな孔でなく多数の細い切削がなされる。これらの切削は正確に形成され、一列に並びいくらか重なるので、効果が蓄積され孔となる。図５のパターンでは、各六角形の孔４４は実際には、エネルギーをチューブに分散して局所的な加熱を最小にして、完全な一回転による別々の７通過が必要である。
切削操作の間、レンズが物質の上面に集束したならば、平行な壁を有する六角形の孔となったであろう。しかしながら、ラスター走査切削と脱集束レンズ方法を組み合わせると図１の成形面ができる。
本発明では、孔７が非常に小さくて多数ある。典型的なパターンでは平方インチ当り８００から１４００の孔がある。
【００２７】
本発明の支持部材を用いて不織布を製造する方法は米国特許第５０９８７６４号と第５２４４７１１号に記載されている。この２つの特許は参考としてこの明細書に取り込む。
図６は本発明の新規な不織布を製造する方法の工程を示すブロック図である。この方法の第一の工程は繊維ウェブを地形状支持部材に置くことである（ボックス１）。処理の間支持部材の上に確実にとどまるように、支持部材の上で繊維ウェブを前もって濡らす（ボックス２）。繊維ウェブを載せた支持部材は高圧流体噴射ノズルの下を通過する（ボックス３）。好ましい流体は水である。水は支持部材から離れて、好ましくは吸引によって、輸送される（ボックス４）。繊維ウェブは水切りされる（ボックス５）。水切りされた成形布は支持部材から取り外される（ボックス６）。成形布が一連の乾燥ドラムを通過し、布が乾く（ボックス７）。その後、布は仕上げされても、さもなければ所望により処理されてもよい（ボックス８）。図７はこの方法を実施して本発明の布を製造する一装置の概略を示す。この装置では、有孔コンベアベルト７０が２つの離れた回転ロール７１，７２の周りを連続して動く。ベルトは、往復したり、時計回り又は反時計回りに動けるように、押し流される。ベルトの一部位で、ベルトの上のリーチ７３で、ベルトの上方に、適当な水噴射マニホールド７４が設置される。このマニホールドは複数の微細な直径、１インチの約７／１０００の直径の孔を有する。孔は１インチ当り約３０ある。圧力下、水はこれらの孔を通って駆動される。ベルトの上に地形状支持部材７５が置かれ、地形状支持部材の上に成形すべき繊維ウェブ７６が置かれる。水マニホールドの直ぐ下で、ベルトの上リーチの下に、吸引マニホールド７７があり、水の除去を助け繊維ウェブの洪水を防ぐ。マニホールドからの水が繊維ウェブに当り、地形状支持部材を通って、吸引マニホールドによって除かれる。繊維ウェブを載せた地形状支持部材はマニホールドの下を多数回通過して、本発明の布を製造する。
【００２８】
図８には、本発明によって連続して布を製造する装置が示されている。概略図には、本発明による実際の地形状支持部材である有孔コンベアベルト８０を含む装置が示される。ベルトは当該技術分野ではよく知られているように離れている回転ロールの周りを反時計回りの方向に連続して動かされる。このベルトの上方に、複数のオリフィスのライン又はグループ８１と連結する流体供給マニホールド７９が配置される。各グループは、１インチ当り３０以上の微細な直径の孔からなる１以上の列を有する。マニホールドは各オリフィスのライン又はグループにおける流体圧を調節するための圧力計８８および制御弁８７を備えている。各オリフィスのライン又はグループの下に、過剰の水を除去して洪水を防止するための吸引部材８２がある。本発明の不織布に成形される繊維ウェブ８３が地形状支持部材コンベアベルトに供給される。水を適当なノズル８４を通して繊維ウェブ上に噴霧してウェブを予め湿らせ、繊維が加圧マニホールドの下を通過するとき繊維を制御するのを助ける。過剰の水を除去するための吸引スロット８５が水ノズルの下に配置される。繊維ウェブ８３は流体供給マニホールドの下を通過する。好ましくはマニホールドの圧力は増加する。例えば、最初の孔又はオリフィスのラインは１００ｐｓｉの流体力を与え、次のオリフィスのラインは圧力が３００ｐｓｉの流体力を与え、そして最後のオリフィスのラインは圧力が７００ｐｓｉの流体力を与える。６個の流体供給オリフィスのラインを図示したが、オリフィスのライン又は列の数は厳密ではなく、ウェブの重さ，操作のスピード，使用する流体圧力，各ラインの孔列の数等に依存する。流体供給マニホールド及び吸引マニホールドの間を通過させた後、成形布を追加の吸引スロット８６の上を通過させてウェブから過剰の水を除去する。
【００２９】
本発明による好ましい布の製造装置の概略を図９に示す。この装置では、地形状支持部材は回転可能ドラム９０である。ドラムは反時計回りに回転する。ドラム９０は連続する円筒状ドラムでも、ドラムの外面を形成する複数のカーブしたプレート９１からなっていてもよい。どちらの場合も、ドラム９０の外面又はカーブしたプレート９１による外面は所望の地形状支持形態を構成する。ドラムの一部の外周付近に、マニホールド８９を配置する。マニホールド８９は、水をカーブしたプレートの外面にある繊維ウェブ９３に当てるための複数のオレフィス片９２と連結している。各オレフィス片は１以上の非常に細かい孔の列を有する。これらの孔の直径は１インチの約５／１０００から約１インチの約１０／１０００である。孔の数は１インチ当り５０又は６０と多く所望によってはそれ以上である。水等の流体は圧力下オレフィスに向けられる。各オリフィス群の圧力は繊維ウェブが通過する最初の群から最後の群へと増加する。圧力は適当な制御バルブ９７によって制御され、圧力計器９８にモニターされる。ドラムは水ため９４に連結し、水ため９４にはこの領域の洪水を防ぐために水の除去を促すように真空をかけてもよい。操作では、繊維ウェブ９３を水噴射マニホールド８９の前の地形状支持部材の上面に置く。繊維ウェブはオレフィス片の下を通過し、トリコット様不織布が形成される。その後、成形された布は装置の吸引部９５の上を通過する。吸引部９５にはオリフィス片が無いが真空は持続してかけられる。水切りした後の布がドラムから取り外され、一連の乾燥カン９６の周りを通過して布が乾く。
【００３０】
上述したように、図１の支持部材はトリコット様不織布を製造する。図１０はトリコット様不織布の約２０倍に拡大した顕微鏡写真の写しである。布１００は複数の繊維から形成される。顕微鏡写真を見てわかるように、繊維は撚り合わされ、絡み合わされて布に開口部１１０のパターンを形成する。これら多数の開口部は繊維セグメントから形成されたループ１２０を含む。各ループは複数の実質的に平行な繊維セグメントから作られる。ループはＵ形であり、Ｕの閉鎖部分は顕微鏡写真を見てわかるように布の上面に向かって上方に向いている。図１１は約２０倍に拡大した図１０の布１００の反対側、即ち底の面の顕微鏡写真の写しである。布中の繊維は撚り合わされ、絡み合わされて布に開口部１１０のパターンを形成する。これらの開口部の幾つかには、実質的に平行な繊維セグメントから形成されたＵ形ループ１２０がある。この顕微鏡写真を見てわかるように、布の底面から見た場合、Ｕ形ループ１２０の開放部分は布の表面に向かっている。
【００３１】
例１．
平均厚みが６ｍｍのアセタールからなる支持部材が以下のパラメーターにより製造された。
焦点位置：  物質面の下２．５ｍｍ
レンズタイプ：  正のメニスカス
レンズ焦点距離：  ５インチ
レーザーパワー：  １３００ワット
心棒上のチューブの面速度：  ２０．３ｍ／分
キャリッジの長手方向進行／回転：  ０．０５ｍｍ
画素サイズ：  ０．０５ｍｍ
図１２はコンピューター制御にプログラム化したオン・オフレーザーパワーパターンの画素図である。このパターンは、繰り返される孔の列の対（Ａ1，Ｂ1，Ａ2，Ｂ2等で示す）からなっていた。各Ａ列の孔は第一の不定形の形状を有し、各Ｂ列の孔は第二の不定形の形状を有していた。直径約３フィート，長さ約１２フィート，厚さ約６ｍｍのチューブ状加工物を、図１２に含まれる指示に従って図４の装置を操作して、レーザーで切削し、図１３と１４に示される支持部材を製造した。レーザー切削工程は約７日で完了した。
【００３２】
図１３で示される支持部材は、第一の孔列Ａ（図１３の上部に示す）、次の隣の孔列Ｂ、孔列Ｂの下の第二の孔列Ａを含む。第一の孔列Ａには孔Ａ´がある。次の隣の孔列Ｂには孔Ｂ´がある。孔Ｂ´は孔Ａ´の隣である。孔Ａ´の上部はピーク５０１，５０２，５０３，５０４，５０５，５０６で囲まれ形付けられる。孔Ｂ´の上部はピーク５１０，５１１，５１２，５１３，５０４，５０３で囲まれ形付けられる。ピーク５０４と５０３が孔Ａ´，Ｂ´に共通なのがわかる。ライン５２１（２つのヘッドの矢印）がピーク５０１と５０４の間を延び、孔Ａ´の上部の主直径を構成し、この主直径は説明している支持部材では０．０８５インチである。同様に、ライン５２２がピーク５０３と５１２の間を延び、孔Ｂ´の上部の主直径を構成し、この主直径は説明している支持部材では０．０７５インチである。
【００３３】
支持部材にある孔Ａ´に関連する種々のピーク間距離を表１に示す。支持部材にある孔Ｂ´に関連する種々のピーク間距離を表２に示す。
【表１】
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【表２】
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【００３４】
図１４は、図１３に示す像と同じディジタル化した像であるが、隣り合う２つのピーク間の谷底の距離とこの２つのピークをつなぐラインを示すために、印と番号を付けている。例えば、図１４のライン５３０は孔Ａ´に関連するピーク５０３と５０４をつなぐ。孔Ａ´に関連するピーク５０１〜５０６間の谷の深さを表３の上部に示す。孔Ｂ´に関連する２つの谷の深さ、即ちピーク５１０と５１１の間の谷とピーク５０４と５１３の間の谷の深さを表３の下部に示す。孔Ｂ´に関連する残りのピーク間の谷、ピーク５１１と５１２の間とピーク５１２と５１３の間の谷は、構造上、表３のピーク５０１と５０６の間とピーク５０１と５０２の間の谷とそれぞれ類似している。
【表３】
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【００３５】
本発明の幾つかの例と変更をここで詳細に説明したが、本発明の開示と教示が当業者に多くの設計変更を示唆していることは明らかである。
【００３７】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば不織布を製造するための、安価ででこぼこの少ない地形状支持部材とその製造方法を得ることができる効果がある。また、その地形状支持部材を用いた不織布の製造方法と製造装置を得ることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の地形状支持部材の一例の斜視図である。
【図２】  図１の線２−２に添った断面図である。
【図３】  図１の地形状支持部材を形成するために加工物において切削される孔のパターンを決定するレーザー指示のビットマップを示す図である。
【図４】  本発明の地形状支持部材を製造する装置の概略図である。
【図５】  図３のパターンの、長さ２５画素で幅１５画素の最小長方形繰返要素を示す図である。
【図６】  本発明の支持部材を用いた不織布の製造方法の工程を示すブロック図である。
【図７】  本発明の支持部材を用いた不織布の製造装置の一例の概略断面図である。
【図８】  本発明の支持部材を用いた不織布の製造装置の他の例の概略図である。
【図９】  本発明の支持部材を用いた不織布の製造装置の好ましい例の概略図である。
【図１０】  図１の地形状支持部材を用いて形成したトリコット様不織布を上面から見た約２０倍に拡大した顕微鏡写真図である。
【図１１】  図９のトリコット様不織布を底面から見た顕微鏡写真図である。
【図１２】  図３と同様に記載した、異なるセットのレーザー指示のビットマップを示す図である。
【図１３】  走査電子顕微鏡による本発明の支持部材のディジタル化した像を示す図である。
【図１４】  図１３に示す支持部材の別のディジタル化した像を示す図である。
【符号の説明】
１  本体、２，７５，８０  地形状支持部材，出発物質（加工物）、３  出発物質の上面（加工物の上面）、５  ピーク、６  谷、７  孔、７ａ  上部、３６レーザービーム、７６，８３，９３  繊維ウェブ（繊維層）、９０  回転可能ドラム、９２  オリフィス片（流体流の噴射手段）、９４  水ため（流体を除く手段）
【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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