(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動有孔要素を用いた、繊維材料の不織ウェブの製造方法であって、次の工程：
（ａ）空気、水、繊維及び界面活性剤の第１フォームスラリーを形成する工程と
（ｂ）第１フォームスラリーを遠心的にポンピング(pumping)して、可動有孔要素に接触させる工程と；
（ｃ）該可動有孔要素上に繊維材料の不織ウェブを形成しながら、該可動有孔要素から実質的に繊維を含まないフォーム(foam)を引き出す工程と；
（ｄ）工程（ｃ）からの実質的に繊維を含まないフォームの少なくとも一部を工程（ａ）の実施に用いるために再循環させる工程と
を含み、
工程（ｂ）において、フォームの遠心ポンピング中にフォームを部分的にガス抜きすること、及び
工程（ａ）において、第１フォームスラリーが２５〜７５体積％の空気含量を有すること
を特徴とする上記方法。
【請求項２】
工程（ｄ）を、その一部においてフォームの遠心ポンピングによって行うことを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項３】
工程（ｄ）を、フォームの遠心ポンピング中に、フォームの部分的ガス抜きによって行うことを特徴とする、請求項２記載の方法。
【請求項４】
工程（ａ）〜（ｄ）を２ｍ幅よりも大きい可動有孔要素を用いて行って、２ｍ幅より大きいウェブを不織繊維ウェブとして製造することを特徴とする、請求項１又は３に記載の方法。
【請求項５】
工程（ａ）〜（ｄ）を約１００ｍ／分より大きい形成速度で不織ウェブを製造するように行うことを特徴とする、請求項４記載の方法。
【請求項６】
工程（ａ）〜（ｄ）を約２００ｍ／分よりも大きい形成速度で不織ウェブを製造するように行うことを特徴とする、請求項４記載の方法。
【請求項７】
工程（ａ）〜（ｄ）の実施において繊維フォームスラリー又は実質的に繊維を含まないフォームスラリーのいずれかをポンピングするために用いられる唯一のポンプが遠心ポンプ（１７、２５、４１、４８、６２、１００）であることを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項８】
繊維材料の不織ウェブを製造するためのフォームプロセスアセンブリ(foam process assembly)であって、下記要素：
その上で不織ウェブ（３３）を形成することができる可動有孔要素と；
空気、水、繊維及び界面活性剤の第１フォームスラリーであって、２５〜７５体積％の空気含量を有する第１フォームスラリーのソース（１１）と；
第１フォームスラリーをポンピングして可動有孔要素に接触させて、実質的に繊維を含まないフォームを該可動有孔要素に通過させながら、繊維材料の不織ウェブ（３３）を該可動有孔要素上に形成するための第１ポンプと；
該可動有孔要素を通過した実質的に繊維を含まないフォームの少なくとも一部を第１フォームスラリーのソース（１１）に戻す再循環系（２３、４８）と
を含み、
前記第１ポンプ（２５）がガス抜き遠心ポンプであることを特徴とする上記フォームプロセスアセンブリ。
【請求項９】
前記再循環系（２３、４８）が第２ガス抜き遠心ポンプ（４８）を包含することを特徴とする、請求項８記載のフォームプロセスアセンブリ。
【請求項１０】
前記再循環系が第２遠心ポンプ（４８）を包含することを特徴とする、請求項８記載のフォームプロセスアセンブリ。
【請求項１１】
前記可動有孔要素が、２ｍ幅より大きい不織ウェブ（３３）を製造するために、２ｍ幅より大きいことを特徴とする、請求項８記載のフォームプロセスアセンブリ。
【請求項１２】
前記第１遠心ポンプ（２５）と前記可動有孔要素との間に配置されたフォーム形成ノズル（２８）を有し、かつ、前記第１遠心ポンプ（２５）が、前記フォーム形成ノズル（２８）から第１フォームスラリーをポンピングするポンプであり、第１フォームスラリーをフォーム形成ノズル（２８）からポンピングする唯一のポンプでもあることを特徴とする、請求項１１記載のフォームプロセスアセンブリ。
【請求項１３】
前記ソースがミキサー／パルパー（１１）と、ワイヤーピット（２３）とを含むことを特徴とする、請求項８記載のフォームプロセスアセンブリ。
【請求項１４】
前記再循環系が前記ワイヤーピット（２３）と、実質的に繊維を含まないフォームを前記ワイヤーピット（２３）から前記ミキサー／パルパー（１１）にポンピングするための第２遠心ポンプ（４８）とを包含すること特徴とする、請求項１３記載のフォームプロセスアセンブリ。
【請求項１５】
少なくともガスと、水と、界面活性剤とを含むフォームスラリーをポンピングするためのガス抜き遠心ポンプ（１７、２５、４１、４８、６２、１００）の使用であって、
フォームスラリーが２５〜７５体積％の空気含量を有し、
ウェブ製造のフォームプロセスによる不織繊維ウェブ（３３）の製造中に、同時にスラリーから若干のガスを除去する上記使用。
【請求項１６】
前記フォームスラリーが約０．２〜２．５重量％の繊維をも包含することを特徴とする、請求項１５記載の使用。
【請求項１７】
前記フォームスラリーが実質的に繊維を含まないフォームであることを特徴とする、請求項１５記載の使用。
【発明の詳細な説明】
発明の背景と概要
不織繊維ウェブを形成するためのフォーム−レイド・プロセス(foam-laid process)は米国特許第３，７１６，４４９号、第３，８７１，９５２号及び第３，９３８，７８２号（これらの開示は本明細書に援用される）に基本的に開示されている。フォーム−レイド・プロセスは、合成又はセルロース繊維ウェブを製造するために最も慣用的に用いられているウォーター−レイド・プロセス(water-laid process)を凌駕する多くの利点を有する。本発明は、フォーム−レイド・プロセスをその態様を改良するように実施するためのプロセスとアセンブリとに関する。
フォームプロセスは繊維不織ウェブの製造においてウォーター−レイド・プロセスを凌駕する多くの利点を有するが、その商業化を特定の種類のフォームに限定しているその実際の欠点の１つは、１０ｍを越えうる、ウォーター−レイド・プロセスを用いた典型的な製紙機でのウェブ幅に比べて、今までにフォーム−レイド・プロセスから製造されたウェブが比較的狭い幅（例えば、典型的に１〜１．５ｍの範囲内）であることである。さらに、フォームプロセスの生産速度は、今までは、典型的に１００ｍ／分よりかなり下であった。
フォームプロセスを実施する先行技術系におけるウェブの幅と操作速度とにおける主な限界は、方法の実施に用いられるポンプであった。ポンプは例えばスクリューポンプ、ツインスクリューポンプ、ツインローターポンプ等のような、限定されたポンピング容量を有する容積移送式ポンプ(positive displacement pump)である。これらの容積移送式ポンプの一部はポンピングされる物質に比較的影響を受けないので、当然フォームプロセスの特徴である、繊維及びガス含有流体の製造に良好に作動し、これらのポンプが用いられるのはこの理由からである。しかし、これらのポンプの一部は消耗されやすく、高価であり、損傷されやすい。したがって、生産を（ワイヤー又は他の有孔要素の幅を１．５ｍより大きく増大することによって生産されるウェブのサイズを増大させることによるように）増大すべき場合には、幾つかのポンプを並行使用しなければならない。このことはアセンブリの費用を劇的に高めるばかりでなく、ポンプの１つが損傷しても、損傷したポンプを修理又は交換するためにプロセス全体を停止させるという危険性をもたらすことになる。
ＷＯ−Ａ−９６０２７０２は、フォーム形成された繊維又は紙ウェブを製造するための方法と配置とを開示している。このＷＯ文献は、繊維を含むフォームのポンピングを考察し、フォームのポンピングに適した数種類のポンプを提案している。挙げられたポンプは、慣用的ピストンポンプ、水封型(water-ring type)真空ポンプ及びいわゆるＤｉｓｃｆｌｏポンプである。これらのポンプの全ての一般的特徴は次のように挙げることができる：これらは高いガス含有を有する媒質をポンピングすることができ、これらの効率は顕著に低く、それらがポンピングする媒質からガスを分離しない。
フォームプロセスの実施中にガス除去の必要性を先行技術が認識する状況においても、何らかの種類の別のガス抜き(degassing)構造が備えられ、慣用的な容積移送式ポンプを用いてポンピングが行われる。例えば、米国特許第４，９４４，８４３号の図３では、ガス抜きは遠心セパレータによって行われるが、有孔要素を通過して、ダクトから除去されるフォームは容積移送式ポンプを用いてポンピングされる。
本発明によると、慣用的フォームプロセスにおける上記欠点は簡単で、その上効果的なやり方で克服される。フォームスラリー(foam slurry)（繊維を含有するかしないかに拘わらず）の取扱いに遠心ポンプを用いることによって、ワイヤー（又は他の有孔要素(foraminous element)）の幅を２ｍより大きく増大して、生産速度を１００ｍ／分より大きく（例えば、２００〜５００ｍ／分）高めることができる。しかし、大抵の遠心ポンプは、本発明によってフォームプロセスで扱われるような種類のスラリーをポンピングするには不適切である。しかし、本発明は、本発明によってフォームプロセスの実施に有効であると判明しているガス抜き遠心ポンプを用いる。米国特許第４，４３５，１９３号と第４，４７６，８８６号及びカナダ特許第１，１２８，３６８号に示されるようなガス抜き遠心ポンプは製紙用パルプ等の生産中の中程度の濃度(medium consistency)（例えば、約６〜１８％固形分）の液体繊維スラリーのポンピングに多年にわたって用いられているが、フォームプロセスの実施において遭遇される種類のスラリーのポンピングにそれらを用いることは、実際的と又は上述したような、フォームプロセスの実施における長年存在する問題の解決策と見なされていない。
本発明の１態様によると、可動有孔要素（例えば、シングルワイヤー、ツインワイヤー、又は他の任意の慣用的有孔要素）を用いて繊維材料の不織ウェブの製造方法を提供する。この方法は次の工程を含む：（ａ）空気、水、繊維及び界面活性剤の第１フォームスラリーを形成する。（ｂ）第１フォームスラリーを遠心的にポンピングして、可動有孔要素に接触させる。（ｃ）該可動有孔要素上で繊維材料の不織ウェブを形成しながら、該可動有孔要素から実質的に繊維を含まないフォームを取り出す。及び（ｄ）工程（ｃ）からの実質的に繊維を含まないフォームの少なくとも一部を工程（ａ）の実施に用いるために再循環させる。
工程（ｄ）は好ましくは一部においてフォームの遠心ポンピングによって実施する。好ましくは、工程（ｂ）と（ｄ）は、フォームをその遠心ポンピング中に部分的にガス抜きすることによって行われる（例えば、米国特許第４，４３５，１９３号と第４，４７６，８８６号及びカナダ特許第１，１２８，３６８号に基本的に述べられているようなガス抜き遠心ポンプを用いる）。
工程（ａ）〜（ｄ）は好ましくは、２ｍ幅よりも大きい（例えば、２．１〜１０ｍ幅）可動有孔要素を用いて、２ｍ幅より大きいウェブを不織繊維ウェブとして製造するように行われれる。さらに、工程（ａ）〜（ｄ）は約１００ｍ／分より大きい（例えば、約２００ｍ／分より大きく、例えば約２００〜５００ｍ／分）形成速度で、不織ウェブを製造するように行われることが好ましい。好ましくは、遠心ポンプは工程（ａ）〜（ｄ）の実施において繊維フォームスラリー又は実質的に繊維を含まないフォームスラリーのいずれかをポンピングするために用いられる唯一のポンプである。
本発明の他の態様によると、不織繊維ウェブを製造するためのフォームプロセスアセンブリ(foam process assembly)をも提供する。このアセンブリは下記要素を含むことができる：その上で不織ウェブを形成することができる可動有孔要素。空気、水、繊維及び界面活性剤の第１フォームスラリーのソース。第１フォームスラリーをポンピングして可動有孔要素に接触させて、実質的に繊維を含まないフォームを該可動有孔要素に通過させながら、繊維材料の不織ウェブを該可動有孔要素上に形成するための第１遠心ポンプ。及び該可動有孔要素を通過した実質的に繊維を含まないフォームの少なくとも一部を第１フォームスラリーのソースに戻す再循環系。
可動有孔要素は、例えばシングルワイヤー又はダブルワイヤーのような、任意の慣用的な有孔要素であることができる。第１フォームスラリーのソースは、例えばミキサー／パルパー及び／又はワイヤーピットのような任意の商業的ソースを含むことができ、ポンピング後に、フォームが有孔要素に接触する前に、フォームの発生を促進するためには、フォームノズル(foam nozzle)が典型的に用いられる。再循環系は典型的にワイヤーピットと、種々な導管と、第２遠心ポンプ（好ましくは、上述したようなガス抜きポンプ）とを包含し、第１遠心ポンプは好ましくはガス抜きポンプでもある。しかし、再循環系は任意の慣用的要素を含むことができる。再循環系は典型的にワイヤーピットを包含し、第２遠心ポンプはワイヤーピットから実質的に繊維を含まないフォームをミキサー／パルパーにポンピングする。該可動有孔要素は、２ｍ幅より大きい不織ウェブを製造するように、２ｍ幅より大きいことが好ましい。
本発明の他の態様によると、ガス抜き遠心ポンプの使用方法を提供する。この方法は、ウェブ製造のフォームプロセスによる不織繊維ウェブの製造中に、少なくともガスと、水と、界面活性剤とを含むフォームスラリーをガス抜き遠心ポンプによってポンピングし、同時にスラリーから若干のガスを除去する工程を含む。この工程は約０．２〜２．５重量％の繊維をも包含するフォームスラリーをポンピングし、さらに実質的に繊維を含まないフォームをポンピングすることによって、典型的に行われる。
実際のウェブ幅及び／又は形成速度を高めることを含む。不織ウェブのフォーム製法の実施を簡単に、その上効果的に強化することが、本発明の主要な目的である。本発明のこの目的及び他の目的は本発明の詳細な説明の綿密な検査と添付請求の範囲とから明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明のプロセスを実施することができるフォーム−レイド・プロセス系と用いる本発明の装置との全体的概略図である。
図２は、一部は断面及び一部は立面である詳細な概略図であり、図１の系のマニホルドとヘッドボックス(headbox)とに供給するポンプへのミキサーからのフォーム／繊維スラリーの供給を示す。
図３は、本発明の実施に用いられる典型的なガス抜き遠心ポンプの、大部分は断面であるが一部は立面である側面図である。
図面の詳細な説明
本発明が望ましく用いられるフォーム−レイド・プロセスを実施するための典型的なフォーム−レイド・プロセスを図１の１０に概略的に示す。この系は繊維インプット(input)１２と、界面活性剤インプット１３と、他の添加剤、例えば、炭酸カルシウム又は酸のようなｐＨ調節化学物質、安定剤等のインプット１４とを有する混合タンク又はパルパー１１を包含する。繊維（ガラス、合成及び／又はセルロースであろうと、天然であろうと）、界面活性剤及び添加剤の特定の性質は重要ではなく、これらは製造されるべき生成物の正確な詳細（基本重量を包含する）に広く依存して変化しうる。界面活性剤はかなり容易に洗い流されうる界面活性剤を用いることが望ましい、この理由は、界面活性剤はまだ存在するならば、最終ウェブの表面張力を低下させるので、一部の製品にとっては望ましくない特徴であるからである。米国特許第３，７１６，４４９号、第３，８７１，９５２号及び第４，８５６，４５６号に一般的に述べられているような、商業的に入手可能である非常に多くの界面活性剤から、厳密に如何なる界面活性剤を用いるかは本発明に関係しない。
タンク１１はそれ自体全く慣用的であり、ウォーター−レイド・プロセスを用いる慣用的な製紙系にパルパーとして用いられるタンクと同じ種類である。唯一の差異は、ミキサー／パルパー１１の側壁がウォーター−レイド・プロセスにおける高さに比べて約３倍に上方に伸びていることであり、この理由はフォームが水の密度の約１／３の密度を有するからである。慣用的な機械的ミキサーのｒｐｍとブレード形状とは生産される製品の特定の性質に依存して変化するが、特に重要ではなく、種々な要素とパラメーターとの広範囲な変化を用いることができる。壁にブレーカー(braker)を備えることもできる。フォームが流出するタンク１１の底部には渦(vortex)が存在するが、この渦は、一度始動が生じたならば、タンク１１がフォームと繊維とで満たされるので、目視されない。
タンク１１は、多くの異なる箇所でｐＨを測定するために、多数のｐＨ計１５を内部に含むことも好ましい。ｐＨは表面張力に影響を与えるので、正確に測定することが望ましい。ｐＨ計を毎日キャリブレートする。
初期始動時に、水をライン１２からの繊維と、ライン１３からの界面活性剤と、ライン１４における他の添加剤と共に加える；しかし、一度、操作が開始されたならば、追加の水は不必要であり、タンク１１内では、フォームが発生するばかりでなく、フォームが単に維持されてもいる。
フォームはタンク１１の底部から渦として出て、ポンプ１７の影響下でライン１６に入る。本発明によると、ポンプ１７は、系１０の他の全てのポンプと同様に、ガス抜き遠心ポンプであることが好ましい。ポンプ７から放出されるフォームはライン１８に入って他の要素に達する。
図１は点線内に任意の保持タンク１９を示す。保持タンク１９は必ずしも必要ではないが、ミキサー１１中に導入される若干の変化がある場合には、フォーム中への繊維の比較的一様な分布を保証するために望ましいと考えられる。即ち、保持タンク１９（小型であり、典型的に僅か５ｍ3のオーダーである）は、繊維分布を平均にさせるための“サージタンク(surge tank)”に幾らか類似して作用する。プロセスの実施において、ミキサー１１からヘッドボックス（３０）までの総合時間は典型的に僅か約４５秒間であるので、保持タンク（用いる場合に）は変化を平均するための時間を与える。
保持タンク１９を用いる場合には、フォーム(泡)はポンプ１７からライン２０内でタンク１９の頂部に供給され、タンクの底部から遠心ポンプ２２の影響下でライン２１に入り、次にライン１８に達する。即ち、保持タンク１９を用いる場合に、ポンプ１７は直接ライン１８に接続せず、タンク１９を介してのみ接続する。
ライン１８はワイヤーピット２３に達する。ワイヤーピット２３自体は慣用的なタンクであり、この場合にも、高い側壁を有する以外は、慣用的なウォーター−レイド・プロセス系におけると同じである。ワイヤーピット２３をデッドコーナー(dead corner)がないように作ることが重要であるので、タンク２３は大き過ぎてはならない。ライン１８中のフォームと繊維の混合物をガス抜き遠心ポンプ２５（ワイヤーピット２３に隣接して作用的に接続する）中に導入させる慣用的構造２４を、図２に関してさらに説明する。いずれにしても、ポンプ２５は、機構２４によって導入される、ライン１８中のフォーム／繊維混合物と、ワイヤーピット２４からの付加的なフォームとをライン２６中にポンピングする。かなり多量のフォームがワイヤーピット２３からポンプ２５中に汲み出されるので、ライン２６中の濃度(consistency)は典型的にライン１８中の濃度よりもかなり低くなる。ライン１８中の濃度は典型的に２〜５％固形分（繊維）であり、ライン２６中の濃度は典型的に０．２〜２．５％（例えば、約０．５〜２．５％）であるが、各場合の濃度は約１２％程度に高いことも可能である。
ワイヤーピット２３中では、異なる密度層へのフォームの分離が生じない。底部方向への最小の増加が存在するが、この増加度は系の操作に影響を与えない。
ライン２６からフォーム／繊維は、それに付随したフォーム形成ノズル２８を有するマニホルド２７に達する。ノズル２８（本明細書に援用される、’４４９号、’９５２号及び’７８２号特許に用いられているような慣用的なフォーム形成ノズル（フォームを非常に撹拌する）である）をマニホルド２７に取り付けるのが好ましく、多数のノズル２８をマニホルド２７に取り付ける。各ノズル２８からは導管２９が伸びて、ヘッドボックス(headbox)３０に達する、ヘッドボックス３０には１つ以上の慣用的な製紙ワイヤー又は任意の他の適当な有孔要素が通過している。
ヘッドボックス３０は複数個の吸引ボックス３１（典型的には、約３〜５個）を有し、これらはフォーム／繊維混合物の導入からワイヤー（有孔要素）の反対側からフォームを引き出し、最終分離ボックス３２がヘッドボックス３０からの形成ウェブ３３の放出端部に存在する。排水(drainage)を制御するために吸引台(suction table)に備えられた吸引ボックス３１の数はより濃密な製品のためには、又はより高速な操作のためには増加させる。典型的に約４０〜６０％（例えば、約５０％）の固形分濃度を有する形成ウェブ３３は、図１の洗浄ステージ３４によって概略的に示すように、洗浄作用にさらすことが好ましい。洗浄ステージ３４は界面活性剤を除去するためである。ウェブ３３の高濃度とは、最小量の乾燥装置を用いる必要があることを意味する。
ウェブ３３は洗浄機(washer)３４から１つ以上の任意の塗布機(coater)３５を過ぎて慣用的な乾燥ステーション３６に達する。慣用的な乾燥ステーション３６では、合成シース／コア繊維（例えば、Ｃｅｌｌｂｏｎｄ）がウェブ３３の一部であるときに、ドライヤー３４を操作して、ウェブをシース材料（典型的にポリプロピレン）の融点よりも高温に、但し、コア材料（典型的にＰＥＴ）は溶解しないように温度上昇させる。例えば、Ｃｅｌｌｂｏｎｄ繊維をウェブ３３に用いる場合には、ドライヤー中の温度は典型的に約１３０℃又はこれよりやや高く、この温度はシース繊維の溶融温度又はこれよりやや高いが、コア繊維の約２５０℃の溶融温度よりも充分に低い温度である。このようにして、結合作用がシース材料によって与えられるが、製品の保全性(integrity)（コア繊維によって与えられる）は弱められない。
必ずしも必要ではないが、この方法は多くの有利な目的のためにヘッドボックス３０に又はヘッドボックス３０に直接隣接して純粋なフォームを加えることも考慮する。図１に見られるように、遠心ポンプ４１はワイヤーピット２３からライン４０中にフォームを汲み出す。ライン４０中のフォームはヘッダー４２にポンピングされ、ヘッダー４２は次のフォームをヘッドボックス３０方向の多数の異なる導管４３に分配する。フォームを(ライン４４によって示すように)ヘッドボックス３０（これは傾斜ワイヤーヘッドボックスである）のルーフの直接下方に、及び／又はフォーム／繊維混合物をヘッドボックス３０に導入するために導管４５を介してライン２９（又はノズル２８）に導入することができる。
吸引ボックス３１はヘッドボックス３０から引き出されたフォームをライン４６によってワイヤーピット２３中に放出する。典型的には、このためにポンプは必要ではない、又は用いられない。
ワイヤーピット２３中のフォームのかなりの量がパルパー１１へ再考慮される(recalculated)。フォームを遠心ポンプ４８によってライン４７に取り出し、次に導管４７によって慣用的なイン−ライン密度測定デバイス４９に通して(５０に概略的に示すように)タンク１１に戻し入れる。ライン４７内のフォームのために４９において密度測定を行う他に、図１に概略的に示すように、１つ以上の密度測定ユニット（例えば、密度計(denseometer)）４９Ａをタンク１１内に直接取り付けることができる。
フォーム再循環の他に、水再循環も典型的に存在する。最後の吸引ボックス３２から引き出されたフォームはライン５１を介して慣用的なセパレータ（例えばサイクロンセパレータ）５３に達する。セパレータ５３（例えば、渦作用による）は、セパレータ５３に導入されたフォームから空気と水とを分離し、そのなかに空気を殆ど含まない水を生成する。分離された水はセパレータ５３の底部からライン５４によって水タンク５５に達する。セパレータ５３によって分離された空気はセパレータ５３の頂部からライン５６に入り、ファン５７の補助を受けて、大気に放出されるか、又は燃焼プロセスに用いられるか若しくは他の方法で処理される。
図１の６０に概略的に示すように、液体レベル５８が水タンク５５では確立され、若干の液体が溢流して、下水又は処理に達する。水はまた、タンク５５内のレベル５８の下方からもライン６１を介して取り出され、遠心ポンプ６２の影響下で、ライン６１にポンピングされ、（ポンプ６２を制御する）慣用的な流量計６３を通過する。或いは、再循環水は(図１の６４に概略的に示すように)ミキサー１１の頂部に導入される。
典型的な流量は、ライン１８では４０００リットル／分のフォーム／繊維、ライン２６では４０，０００リットル／分のフォーム／繊維、ライン４７では３５００リットル／分のフォーム、及びライン５１では５００リットル／分のフォームである。
系１０はまた多くの制御要素をも包含する。この系の操作を制御するための種々な手段(alternatives)の好ましい例は、第１ファジイ制御装置(first fuzzy controller)７１を含み、これはタンク１１内のフォームのレベルを制御する。第２ファジイ制御装置７２はライン１３内の界面活性剤の添加を制御する。第３ファジイ制御装置７３はヘッドボックス３０領域におけるウェブ形成を制御する。第４ファジイ制御装置７４は洗浄機３４に対して用いられる。第５ファジイ制御装置７５はミキサー１１へのライン１４による他の添加剤の添加を制御する。ファジイ制御はさらに界面活性剤と生成(formation)の制御に用いられる。さらに、多変数制御系(multi-variable control system)と、Ｎｅｕｒｏｎｅｔ制御系とは、他の制御に重複して好ましく用いられる。多変数制御はウェブ生成における流出比率(efflux ratio)を制御するためにも用いられる。変数は、所望のプロセス制御と最終結果とに対するそれらの効果に依存して、変化することができる。
種々な要素の制御を促進するために、かつ単位時間当たりの繊維の添加量を正確に決定するために、典型的にスケール７６が繊維導入１２に接続される。界面活性剤の導入を制御するために、ライン１３中のバルブ７７をスケール７８と同様に設けることができる。バルブ７９もライン１４に備えることができる。
系１０には、ライン４６中に備えられたレベル制御バルブを可能な例外として、フォームの取り扱い中のいずれの点においても意図的にフォームと接触するようなバルブは本質的に備えられない。
さらに、図１の系のプロセスの全実施中に、フォームは比較的高い剪断条件下に維持される。剪断が高ければ高いほど、粘度は低くなるので、フォームを高い剪断に維持することが望ましい。フォーム／繊維混合物は疑似塑性として作用して、非Ｎｅｗｔｏｎｉａｎ挙動を示す。
フォーム−レイド・プロセスの使用は、特に高吸収性製品のためのウォーター−レイド・プロセスに比べて多くの利点を有する。ウェブ３３が高濃度であるための低いドライヤー容量の他に、フォームプロセスは、任意の種類の繊維又は粒子のスラリー中（最終的にはウェブ中）の一様な分布（低密度粒子が多少“沈降”する−これらは水中では全く沈降しない−とはいえ、高密度粒子の過度の“沈降”なしに）を、繊維又は粒子が約０．１５〜１３の比重を有するかぎり、可能にする。フォームプロセスはまた、広範囲に多様な基本重量のウェブの製造、ウォーター−レイド・プロセス製品に比べて向上した均一性と高い嵩(bulk)を有する製品、及び非常に高いレベルの均一性を可能にする。複数個のヘッドボックスを連続的に備えることができる、又は２個（又はそれ以上）の層をダブルワイヤー等によっててヘッドボックス内で同時に形成することができる、及び／又は簡単な塗布機３５を用いて、非常に簡単に（塗布と同様に）追加の層を設けることができる。
図２は、ワイヤーピット２３に結合した遠心ガス抜きポンプ２５へのフォーム／繊維混合物、及びフォームの導入を示す。構造２４は、例えば本明細書に援用される特許に開示されているような、Ｗｉｇｇｉｎｓ  Ｔｅａｐｅプロセスから公知であり、ライン１８に達したフォーム／繊維は曲がり導管８３によって説明されるように、ライン１８の開放端部８４から、フォーム／繊維混合物がポンプ２５の取り入れ口８５中に直接放出されるように、方向転換される。ワイヤーピット２３からのフォームもまた、矢印８６によって説明されるように、取り入れ口８５に流入する。ファジイ制御下で行われる、ポンプ４８の操作は、ワイヤーピット２３中のレベルを制御する。
フォームの製造に用いられる繊維が特に長い、即ち、数インチのオーダーである場合には、（図２に見られるように）ライン１８をポンプ２５の吸引取り入れ口８５に向ける代わりに、ライン１８はポンプ２５の下流のライン２６中に達する。この場合に、ポンプ１７はもちろん他の場合よりも高い圧力、即ち、１８からの流れが、ポンプ２５からの圧力がライン２６中に存在するにも拘わらず、ライン２６中に流入するような充分な圧力を与えなければならない。
本発明によって、ポンプ１７、２５、４１、４８、６２の１つ以上として使用可能である、典型的なガス抜きポンプを図３に参照番号１００によって一般的に示す、これはＡｈｌｓｔｒｏｍ  Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ社とＡｈｌｓｔｒｏｍ  Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ  Ｏｙによって販売され、米国特許第４，４３５，１９３号と第４，４７６，８８６号及びカナダ特許第１，１２８，３６８号に示されている、慣用的なＭＣ（登録商標）ポンプと基本的に同じものである。
ポンプ１００は典型的に、軸方向取り入れチャンネル１０４を含む慣用的なボリュート・ケーシング１０２と、好ましくは、加圧開口１０８を含む接線方向放出チャンネル１０６とを含む。その上、ケーシングは、中心又は回転可能なシャフト１１２を有するケーシングカバー１１０を含む。ボリュート・ケーシング１０２の内側では、インペラー１１４がシャフト１１２に取り付けられている。インペラー１１４は実質的半径方向ディスク(substantially radial disk)１１６を含むことができ、その正面には（取り入れチャンネル側には）作動ブレード１１８が存在する。インペラー１１４の裏側にはバック・ベーン１２０も備えられる。１つの開口又は幾つかの開口１２２がディスク１１６を通って、好ましくはシャフト１１２に密接して伸びる。インペラー１１４の正面に蓄積されたガスは開口（単数又は複数）１２２を通って流れて、インペラー１１４の背後の容積１２１に、即ち、ディスク１１６と、ポンプ１００のケーシング・カバー１１０との間の容積１２１に達する。シャフト１１２は任意の適当な電源、例えば図３の１２３に概略的に示した電気モーターによって回転する。
ケーシング・カバー１１０はさらに、インペラー１１４の背後の容積(volume)１２１から分離したガスを除去するために、シャフト１１２の周囲の環状ガス排出口チャンネル１２４、又はケーシング・カバー１１０自体の特別な開口（図示せず）を備える。ガス排出チャンネル（又は開口）１２４は吸引デバイス（図３の１２５においてごく概略的に示す）に接続し、この吸引デバイスはガス除去のために必要な減圧(underpressure)を生じるために用いられる。吸引デバイス１２５はしばしば、液封ポンプ(liquid ring pump)、即ち、Ｎａｓｈポンプ（これらのポンプの伝統的な製造者に因んで命名）である。吸引デバイス１２５はインペラー１１４と同じシャフト（１１２）に取り付けることができる、又は遠心ポンプ１００から離れた分離操作デバイスとして備えることができる。図３では、吸引デバイス１２５はポンプ１００とは分離して配置されているので、ポンプ１００からのガス除去系はチャンネル１２６を包含し、チャンネル１２６はポンプ１００内に発生したガス又はフォームを吸引デバイス１２５に除去するために用いられる。
図３はまた、多量の繊維がガス分離系に供給された場合に、分離ホイール１２８をガス分離系にどのように取り付けることができるかを説明し、ガス分離系では分離ホイール１２８がガス流中の繊維をバック・ベーン１２０の操作によってポンプ１００から導管１３０中にポンピングして、繊維が吸引デバイス１２５に入らないようにする。特に短い循環用途では、除去されるガス流中に繊維が捕捉されることが殆どなく、したがって吸引デバイス１２５に対する繊維の損傷効果も殆ど存在しないので、ホイール１２８等は通常、不必要である。
上記ポンプ１００は、ポンプ１００の吸引チャンネル１０４中の物質がインペラー１１４の効果によって回転を開始するように作動するので、物質中のガスは気泡(gas bubble)としてインペラー１１４の正面に集積される。上記吸引デバイス１２５の効果がガス排出チャンネル１２４又はケーシングのケーシング・カバー１１０上の開口を通して、インペラー１１４の背後の容積１２１に及ぼされ、そこからさらにインペラー１１４の開口１２２を通してインペラー１１４の正面に及ぼされるときに、気泡中のガスは吸引デバイス１２５の方向に流れ始める。幾つかの例外的な場合には、この吸引はさらに液体と繊維さえも容積１２１中に引き入れ始める。このような場合には、インペラー１１４のバック・ベーン１２０を用いて、液体及び／又は繊維をガスから分離して、分離流を形成し、この分離流を次にディスク１１６の外縁を介して主要流に戻して、加圧排出口１０８を介してポンプ１００から除去する。
したがって、上述したように、不織繊維ウェブを製造するためのフォームプロセス・アセンブリが提供されることが理解されるであろう。フォームプロセス・アセンブリは、その上で不織ウェブを形成する、ヘッドボックス３０内の慣用的な可動有孔要素と、空気、水、繊維及び界面活性剤の第１フォームスラリーのソースとを包含する。このソースはミキサー／パルパー１１及び／又はワイヤーピット２３を含むことができる。第１遠心ポンプ（１７又は２５）は第１フォームスラリーをポンピングして、ヘッドボックス３０内の可動有孔要素と接触させて、実質的に繊維を含まないフォームを有孔要素に通過させながら、不織ウェブを形成する。吸引ボックス３１と、ワイヤーピット２３と、導管４７と、第２遠心ガス抜きポンプ４８とを包含することができる再循環系が、有孔要素を通過する実質的に繊維を含まないフォームの少なくとも一部をソースに戻す。例えば、導管４７又はポンプ４８を用いる場合には、これらは、ライン４６からワイヤーピット２３中に達するフォームの一部をミキサー／パルパー１１に戻す。
ポンプ２５は典型的に、繊維を包含するフォームスラリーをフォーム形成ノズル２８に通してポンピングして、ヘッドボックス３０内の有孔要素と接触させるポンプであり、これを行うための唯一のポンプである必要がある。遠心ポンプは容積移送式ポンプよりも非常に高い容量を有するので、有孔要素は２ｍ幅より大きく（例えば２．１ｍ幅から約１０ｍ幅まで）なることができ、それでもまだ単一ポンプ２５のみが必要であるに過ぎない。さらに、例えば、ポンプ２５、４８のような遠心ポンプの使用は、公知のフォームプロセス系に比べて、生成速度をかなり高める、約１００ｍ／分より大きく、実際に約２００ｍ／分より大きく（例えば、約２００〜５００ｍ／分）高めることを可能にする。
本発明による、方法の実施と系の使用とにおいて、使用可能である典型的なフォームプロセスパラメータを下記表に記載する（但し、製品範囲がさらに広い場合には、パラメータの範囲を非常に広くすることができる）：
0003841441.tif 000002
0003841441.tif 000003
フォーム−レイド・プロセスを非常に有利に改変することが、本発明の主要な目的である。本発明の最も実用的で、最も好ましい実施態様であると現在考えられる実施態様に関して本発明を示し、説明したが、本発明の範囲内で本発明の多くの改変がなされうること、本発明の範囲があらゆる同等な方法及びアセンブリを包括するように添付請求の範囲の最大に広い解釈によるものであることは、当業者に明らかであろう。
【図１】
0003841441.tif 000004
【図２】
0003841441.tif 000005
【図３】
0003841441.tif 000006