JP2012202011A

JP2012202011A - 不織布の製造方法

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Publication number: JP2012202011A
Application number: JP2011070225A
Authority: JP
Inventors: Takayoshi Konishi; 孝義小西; Toshio Hiraoka; 利夫平岡; Masaki Yoshida; 正樹吉田; Toshifumi Hikosaka; 年勅彦坂; Hanho Kameda; 範朋亀田
Original assignee: Unicharm Corp
Current assignee: Unicharm Corp
Priority date: 2011-03-28
Filing date: 2011-03-28
Publication date: 2012-10-22
Anticipated expiration: 2031-03-28
Also published as: WO2012132549A1; US8900411B2; US20140014284A1; CN103429807B; EP2692921A4; EP2692921B1; JP5901129B2; CN103429807A; EP2692921A1; TW201300601A

Abstract

【課題】強度が高く、嵩高であり、かつ柔軟性を有する不織布を得ることができる、不織布の製造方法を提供する。
【解決手段】本発明の不織布の製造方法は、水分を含んだ抄紙原料を支持体上に供給して、支持体上に紙層２１を形成する工程と、支持体の上に設けられた高圧水流ノズル１２から紙層２１に高圧水流を噴射する工程と、支持体の上に設けられた蒸気ノズル１４から、高圧水流を噴射した紙層２１に、高圧水蒸気を噴射する工程と、高圧水蒸気を噴射した紙層を乾燥する工程とを含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、水分を含有する繊維シートから不織布を製造する、不織布の製造方法に関する。

湿潤紙力増強剤を添加した繊維懸濁液を抄紙原料供給ヘッドから紙層形成ベルト上に供給して紙層形成ベルト上に繊維を堆積させ、ウエット状態の繊維シートを形成し、吸引ボックスを使用して繊維シートを脱水した後、蒸気吹き付けノズルから水蒸気を繊維シートに吹き付けて、繊維シートに所定のパターンを付与する嵩高紙の製造方法が従来技術として知られている（たとえば、特許文献１）。この嵩高紙の製造方法によれば、厚みが大きく、吸収性が高く、柔らかさに優れ、かつ適度な丈夫さを有する嵩高紙を製造することができる。

特開２０００−３４６９０号公報

しかしながら、特許文献１に記載されているような湿潤紙力増強剤を添加した繊維懸濁液から作られた不織布よりもさらに強度が高い、嵩高でありかつ柔軟性を有する不織布が望まれている。

本発明は、強度が高く、嵩高であり、かつ柔軟性を有する不織布を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するため、以下の構成を採用した。
すなわち、本発明の不織布の製造方法は、水分を含んだ抄紙原料を支持体上に供給して、該支持体上に紙層を形成する工程と、支持体の上に設けられた高圧水流ノズルから紙層に高圧水流を噴射する工程と、支持体の上に設けられた蒸気ノズルから、高圧水流を噴射した紙層に、高圧水蒸気を噴射する工程と、高圧水蒸気を噴射した紙層を乾燥する工程とを含む。

本発明によれば、強度が高く、嵩高であり、かつ柔軟性を有する不織布を得ることができる。

図１は、本発明の一実施形態における不織布の製造方法に使用する不織布製造装置を説明するための図である。図２は高圧水流ノズルの一例を示す図である。図３は、高圧水流によって紙層の繊維同士が交絡する原理を説明するための図である。図４は、高圧水流が噴射された紙層の幅方向の断面図である。図５は、高圧水蒸気によって、紙層の繊維がほぐれ、紙層の嵩が高くなる原理を説明するための図である。図６は、高圧水蒸気を噴射する前の紙層と噴射後の紙層との間の紙層の厚みの変化を説明するための図である。図７は、高圧水蒸気が噴射された紙層の幅方向の断面図である。図８は、本発明の一実施形態における不織布の製造方法に使用する不織布製造装置の変形例を説明するための図である。図９は、本発明の一実施形態における不織布の製造方法に使用する不織布製造装置の変形例を説明するための図である。図１０は、本発明の一実施形態における不織布の製造方法に使用する不織布製造装置の変形例を説明するための図である。図１１は、本発明の一実施形態における不織布の製造方法に使用する不織布製造装置の変形例を説明するための図である。図１２は、本発明の一実施形態における不織布の製造方法に使用する不織布製造装置の変形例を説明するための図である。図１３は、本発明の一実施形態における不織布の製造方法に使用する不織布製造装置の変形例を説明するための図である。図１４は、本発明の一実施形態における不織布の製造方法に使用する不織布製造装置の変形例を説明するための図である。

以下、図を参照して本発明の一実施形態の不織布の製造方法をより詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態における不織布の製造方法に使用する不織布製造装置１を説明するための図である。

まず、繊維懸濁液などの水分を含んだ抄紙原料を作製する。抄紙原料に用いる繊維としては、繊維長１０ｍｍ以下の短繊維が好ましい。このような短繊維としては、たとえば針葉樹や広葉樹の化学パルプ、半化学パルプおよび機械パルプなどの木材パルプ、これら木材パルプを化学処理したマーセル化パルプおよび架橋パルプ、麻や綿などの非木材系繊維ならびにレーヨン繊維などの再生繊維のようなセルロース系繊維、ならびにポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエステル繊維およびポリアミド繊維のような合成繊維などが挙げられる。抄紙原料に用いる繊維は、とくに木材パルプ、非木材パルプ、レーヨン繊維などのセルロース系繊維が好ましい。

抄紙原料は、原料供給ヘッド１１によって紙層形成コンベア１６の紙層形成ベルト上に供給され、紙層形成ベルト上に堆積する。紙層形成ベルトは、蒸気が通過可能な通気性を有する支持体であることが好ましい。たとえば、ワイヤーメッシュ、毛布などを紙層形成ベルトに用いることができる。

紙層形成ベルト上に堆積した抄紙原料は吸引ボックス１３により適度に脱水され、紙層２１が形成する。紙層２１は、紙層形成ベルト上に配置された２台の高圧水流ノズル１２と、紙層形成ベルトを挟んで高圧水流ノズル１２に対向する位置に配置された、高圧水流ノズル１２から噴射された水を回収する２台の吸引ボックス１３との間を通過する。このとき、紙層２１は、高圧水流ノズル１２から高圧水流を噴射され、上面（高圧水流ノズル１２側の面）に溝部が形成される。

高圧水流ノズル１２の一例を図２に示す。高圧水流ノズル２１は、紙層２１の幅方向（ＣＤ）に並んだ複数の高圧水流３１を紙層２１に向けて噴射する。その結果、紙層２１の上面には、紙層２１の幅方向にならび、機械方向（ＭＤ）に延びる複数の溝部３２が形成される。

また、紙層２１が高圧水流を受けると、上述のように紙層２１に溝部３２が形成されるとともに紙層２１の繊維同士が交絡し、紙層２１の強度が高くなる。紙層２１が高圧水流を受けると、紙層２１の繊維同士が交絡する原理を、図３を参照して説明するが、この原理は本発明を限定するものではない。

図３に示すように、高圧水流ノズル１２が高圧水流３１を噴射すると、高圧水流３１は紙層形成ベルト４１を通過する。これにより紙層２１の繊維は、高圧水流３１が紙層形成ベルト４１を通過する部分４２を中心に引き込まれることになる。その結果、紙層２１の繊維が、高圧水流３１が紙層形成ベルト４１を通過する部分４２に向かって集まり、繊維同士が交絡することになる。

紙層２１の繊維同士が交絡することにより紙層２１の強度が高くなることによって、後の工程で、高圧水蒸気が紙層２１に噴射されても穴が開いたり、破れたり、および吹き飛んだりすることが少なくなる。また、抄紙原料に紙力増強剤を添加しなくても紙層２１の湿潤強度を増加させることができる。

高圧水流が紙層２１に噴射されるときの高圧水流の高圧水流エネルギーは、０．１２５〜１．３２４ｋＷ／ｍ²であることが好ましい。高圧水流エネルギーは下記の式から算出される。
高圧水流エネルギー(kW/m²)＝1.63×噴射圧力(kg/cm²)×噴射流量(m³/分)／処理時間(m/分)
ここで、噴射圧力(kg/cm²)＝750×オリフィス開孔総面積(m²)×噴射圧力(kg/cm²)×0.495
高圧水流の高圧水流エネルギーが０．１２５ｋＷ／ｍ²よりも小さいと、紙層２１の強度があまり強くならない場合がある。また、高圧水流の高圧水流エネルギーが１．３２４ｋＷ／ｍ²よりも大きいと、紙層２１が堅くなりすぎてしまい、紙層２１の嵩が、後述の高圧水蒸気によってあまり高くならない場合がある。

高圧水流ノズル１２の先端と紙層２１の上面との間の距離は５．０〜２０．０ｍｍであることが好ましい。高圧水流ノズル１２の先端と紙層２１の上面との間の距離が５．０ｍｍよりも小さいと、高圧水流の勢いで紙層の地合いが乱れ易いことと、水流の勢いで跳ね返った繊維がノズルに付着し易いという問題が生じる場合がある。また、高圧水流ノズル１２の先端と紙層２１の上面との間の距離が２０．０ｍｍよりも大きいと、処理効率が著しく低下し、繊維交絡が弱くなるという問題が生じる場合がある。

高圧水流ノズル１２の穴径は９０〜１５０μｍであることが好ましい。高圧水流ノズル１２の穴径が９０μｍよりも小さいと、ノズルが詰まりやすいという問題が生じる場合がある。また、高圧水流ノズル１２の穴径が１５０μｍよりも大きいと、処理効率が悪くなるという問題が生じる場合がある。

高圧水流ノズル１２の穴ピッチ（隣接する穴の中心間の距離）は０．５〜１．０ｍｍであることが好ましい。高圧水流ノズル１２の穴ピッチが０．５ｍｍよりも小さいと、ノズルの耐圧が低下し、破損するという問題が生じる場合がある。また、高圧水流ノズル１２の穴ピッチが１．０ｍｍよりも大きいと、繊維交絡が不十分となるという問題が生じる場合がある。

２台の高圧水流ノズル１２と、２台の吸引ボックス１３との間を通過した後の位置（図１の符号２２の位置）の紙層２１の幅方向の断面を図４に示す。高圧水流によって紙層２１の上面に溝部３２が形成される。

次に、紙層２１は、紙層形成ベルト上に配置された２台の蒸気ノズル１４と、紙層形成ベルトを挟んで蒸気ノズル１４に対向する位置に配置された、蒸気ノズル１４から噴射された蒸気を吸引する２台の吸引ボックス１３との間を通過する。このとき、紙層２１は、蒸気ノズル１４から高圧水蒸気を噴射され、上面（蒸気ノズル１４側の面）に溝部が形成される。

紙層２１に高圧水蒸気が噴射されると、紙層２１の繊維はほぐれ、そして紙層２１の嵩は高くなる。これにより、高圧水流で堅くなった紙層２１は、柔軟性が高まり、紙層２１の触感が改善される。紙層２１が高圧水蒸気を受けると、紙層２１の繊維がほぐれ、紙層２１の嵩が高くなる原理を、図５を参照して説明するが、この原理は本発明を限定するものではない。

図５に示すように、蒸気ノズル１４が高圧水蒸気５１を噴射すると、高圧水蒸気５１は紙層形成ベルト４１にあたる。高圧水蒸気５１は、高圧水流ノズル１２から噴射された高圧水流３１と異なり、大部分は紙層形成ベルト４１にはね返される。これにより紙層２１の繊維は、巻き上がり、そしてほぐされる。また、高圧水蒸気５１によって紙層２１の繊維は、かき分けられ、かき分けられた繊維は、高圧水蒸気５１が紙層形成ベルト４１にあたる部分５２の幅方向側に移動して集まり、紙層２１の嵩が高くなる。

高圧水流によって紙層２１の強度は高められているので、高圧水蒸気５１を紙層２１に噴射するとき、紙層２１が高圧水蒸気５１によって吹き飛んでしまうのを防ぐためのネットを紙層２１の上に設ける必要がない。したがって、高圧水蒸気５１による紙層２１の処理効率が上がる。また、上記ネットを設ける必要がないので、不織布製造装置１のメンテナンスおよび不織布の製造コストを抑えることができる。

図６は、高圧水蒸気を噴射する前の紙層と噴射後の紙層との間の紙層の厚みの変化を説明するための図である。図６（ａ）が高圧水蒸気を噴射する前の紙層の断面の写真であり、図６（ｂ）は高圧水蒸気を噴射した後の紙層の断面の写真である。高圧水蒸気を噴射する前の紙層の厚みは、０．３０ｍｍであったが、高圧水蒸気を噴射すると紙層の厚みは、０．５７ｍｍと厚くなった。これより、紙層は、高圧水蒸気を噴射されると嵩が増し、紙層の繊維がほぐれたことがわかる。

蒸気ノズル１４から噴射される高圧水蒸気の蒸気圧力は０．３〜１．５ＭＰａであることが好ましい。高圧水蒸気の蒸気圧力が０．３ＭＰａよりも小さいと、紙層２１の嵩が、高圧水蒸気によってあまり高くならない場合がある。また、高圧水蒸気の蒸気圧力が１．５ＭＰａよりも大きいと、紙層２１に穴が開いたり、紙層２１が破れたり、および吹き飛んだりする場合がある。

蒸気ノズル１４から噴射された蒸気を吸引する吸引ボックス１３により、紙層形成ベルトが紙層を吸引する吸引力は、−１〜−１２ｋＰａであることが好ましい。紙層形成ベルトの吸引力が−１ｋＰａよりも小さいと蒸気を吸いきれず吹き上がりが生じ危険であるという問題が生じる場合がある。また、紙層形成ベルトの吸引力が−１２ｋＰａよりも大きいとサクション内への繊維脱落が多くなるという問題が生じる場合がある。

蒸気ノズル１４の先端と紙層２１の上面との間の距離は１．０〜１０ｍｍであることが好ましい。蒸気ノズル１４の先端と紙層２１の上面との間の距離が１．０ｍｍよりも小さいと、紙層２１に穴が開いたり、紙層２１が破れたり、吹き飛んだりするという問題が生じる場合がある。また、蒸気ノズル１４の先端と紙層２１の上面との間の距離が１０ｍｍよりも大きいと、高圧水蒸気における紙層２１の表面に溝部を形成するための力が分散してしまい、紙層２１の表面に溝部を形成する能率が悪くなる。

蒸気ノズル１４の穴径は、高圧水流ノズル１２の穴径よりも大きいことが好ましく、かつ蒸気ノズル１４の穴ピッチは、高圧水流ノズル１２の穴ピッチよりも大きいことが好ましい。これにより、図７に示すように、高圧水流ノズル１２から噴射された高圧水流によって形成された溝部３２を残しながら、蒸気ノズル１４から噴射された高圧水蒸気によって、紙層２１に溝部５３を形成することができる。紙層２１のうち、高圧水流によって形成された溝部３２が複数存在する領域５４は、紙層２１の強度が強い領域であり、高圧水蒸気によって溝部５３が形成されている部分５５は、紙層２１の強度が高圧水蒸気によって上記領域５４に比べて若干弱められている領域である。このように、紙層２１に強度の強い領域と強度が弱い領域とを形成すことによって、紙層２１における強度と嵩高とのバランスをとることができる。また、紙層２１の嵩が高くなって紙層２１の保水性が改善されるとともに、紙層２１の湿潤強度も改善される。さらに、紙層２１の強度低下を抑えながら、高圧水蒸気によって紙層２１に溝部を形成することができる。

蒸気ノズル１４の穴径は１５０〜５００μｍであることが好ましい。蒸気ノズル１４の穴径が１５０μｍよりも小さいと、エネルギーが不足し、十分に繊維を掻き分けられないという問題が生じる場合がある。また、蒸気ノズル１４の穴径が５００μｍよりも大きいと、エネルギーが大き過ぎ基材ダメージが大きくなり過ぎるという問題が生じる場合がある。

蒸気ノズル１４の穴ピッチ（隣接する穴の中心間の距離）は２．０〜５．０ｍｍであることが好ましい。蒸気ノズル１４の穴ピッチが２．０ｍｍよりも小さいと、ノズルの耐圧が低下し、破損の恐れが生じるという問題が生じる場合がある。また、蒸気ノズル１４の穴ピッチが５．０ｍｍよりも大きいと、処理不足で柔軟性改善効果が低下するという問題が生じる場合がある。

高圧水蒸気によって紙層２１の上面に溝部が形成されるとともに、紙層２１の下面（紙層２１の紙層形成ベルト４１側の面）に紙層形成ベルト４１のパターンに対応した不図示の凹凸が形成される。なお、紙層の下面にも高圧水蒸気によって溝部を形成するようにしてもよい。

その後、図１に示すように、紙層２１は、吸引ピックアップ１５によって紙層搬送コンベア１７に転写される。そして、紙層２１は、さらに紙層搬送コンベア１８に転写された後、乾燥ドライヤー１９に転写される。乾燥ドライヤー１９は、たとえば、ヤンキードライヤーであり、蒸気により約１６０に加熱されたドラムに紙層２１を付着させて、紙層２１を乾燥させる。そして、乾燥した紙層２１は不織布として巻き取り機２０に巻き取られる。

以上の一実施形態による不織布の製造方法に使用する不織布製造装置を次のように変形することができる。なお、上述の不織布製造装置と同じ構成要素には同じ符号を付し、上述の不織布製造装置と異なる部分を主に説明する。

（不織布製造装置の変形例１）
本発明の実施形態における不織布製造装置１では、紙層形成コンベア１６で紙層に高圧水蒸気を噴射した。しかし、図８に示す不織布製造装置１Ａでは、紙層形成コンベア１６Ａでは高圧水蒸気を噴射せず、他の紙層形成コンベア６１Ａで紙層に高圧水蒸気を噴射する。紙層搬送コンベア６１Ａで高圧水蒸気を噴射された紙層は、紙層搬送コンベア６２Ａに転写された後、紙層搬送コンベア１７に転写される。

（不織布製造装置の変形例２）
本発明の実施形態における不織布製造装置１では、紙層形成コンベア１６で紙層に高圧水流および高圧水蒸気を噴射した。しかし、図９に示す不織布製造装置１Ｂでは、紙層形成コンベア１６Ｂでは高圧水流および高圧水蒸気を噴射せず、他の紙層形成コンベア６３Ｂで紙層に高圧水流を噴射し、さらに別の紙層形成コンベア６１Ａで紙層に高圧水蒸気を噴射する。紙層形成コンベア６１Ａで高圧水蒸気を噴射された紙層は、紙層搬送コンベア６２Ａに転写された後、紙層搬送コンベア１７に転写される。

（不織布製造装置の変形例３）
本発明の実施形態における不織布製造装置１では、紙層形成コンベア１６で紙層に高圧水蒸気を噴射した。しかし、図１０に示す不織布製造装置１Ｃでは、紙層形成コンベア１６Ａでは高圧水蒸気を噴射せず、サクションドラム６４Ｃで紙層に高圧水蒸気を噴射する。サンクションドラム６４Ｃで高圧水蒸気を噴射された紙層は、紙層搬送コンベア１７Ｃに転写された後、紙層搬送コンベア１８に転写される。

（不織布製造装置の変形例４）
本発明の実施形態における不織布製造装置１では、紙層形成コンベア１６で紙層に高圧水蒸気を噴射した。しかし、図１１に示す不織布製造装置１Ｄでは、紙層形成コンベア１６Ａでは高圧水蒸気を噴射せず、他の紙層形成コンベア６１Ａで、１８メッシュのワイヤーネットで構成されるさらに別の紙層搬送コンベア６２Ｄのベルトを通して、高圧水蒸気を紙層に噴射する。また、紙層形成コンベア６１Ａで高圧水蒸気を噴射された紙層は、紙層搬送コンベア６２Ｄに転写された後、紙層搬送コンベア１７に転写される。

（不織布製造装置の変形例５）
本発明の実施形態における不織布製造装置１では、紙層形成コンベア１６で紙層に高圧水蒸気を噴射した。しかし、図１２に示す不織布製造装置１Ｅでは、紙層形成コンベア１６Ａでは高圧水蒸気を噴射せず、他の紙層形成コンベア６１Ａで高圧水蒸気を紙層に噴射する。また、紙層形成コンベア６１Ａで高圧水蒸気を噴射された紙層は、紙層搬送コンベア６２Ａに転写された後、紙層搬送コンベア６２Ａでも高圧水蒸気を紙層に噴射する。このとき、紙層搬送コンベア６１Ａで高圧水蒸気を噴射された面とは反対側の面に高圧水蒸気は噴射される。紙層搬送コンベア６２Ａに転写された紙層は紙層搬送コンベア１７に転写される。

（不織布製造装置の変形例６）
本発明の実施形態における不織布製造装置１では、紙層形成コンベア１６で紙層に高圧水蒸気を噴射した。しかし、図１３に示す不織布製造装置１Ｆでは、紙層形成コンベア１６Ａでは高圧水蒸気を噴射せず、ウエット毛布をベルトとして使用した紙層搬送コンベア１７Ｆで紙層に高圧水蒸気を噴射する。紙層搬送コンベア１７Ｆで高圧水蒸気を噴射された紙層は、紙層搬送コンベア１８に転写される。

（不織布製造装置の変形例７）
本発明の実施形態における不織布製造装置１では、紙層形成コンベア１６で紙層に高圧水蒸気を噴射した。しかし、図１４に示す不織布製造装置１Ｇでは、紙層形成コンベア１６Ａでは高圧水蒸気を噴射せず、トップ毛布をベルトとして使用した紙層搬送コンベア１８Ｇで紙層に高圧水蒸気を噴射する。紙層搬送コンベア１８Ｇで高圧水蒸気を噴射された紙層は、乾燥ドライヤー１９に転写される。

（不織布製造装置の変形例８）
本発明の一実施形態における不織布製造装置１および変形例１〜７における不織布製造装置１Ａ〜１Ｇについて、高圧水流ノズルおよび蒸気ノズルを幅方向に振動させることによって、波状の溝部を紙層の表面に形成するようにしてもよい。また、蒸気ノズルの幅方向の振動を高速にして、紙層の表面に溝を形成しないで紙層全体に高圧水蒸気を噴射するようにしてもよい。

実施形態と変形例の一つ、もしくは複数を組み合わせることも可能である。変形例同士をどのように組み合わせることも可能である。

以上の説明はあくまで一例であり、発明は、上記の実施形態に何ら限定されるものではない。

以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。

実施例および参考例において、プレス前乾燥厚み、プレス後乾燥厚み、プレス後乾燥密度、乾燥引張強度、乾燥引張伸度、湿潤引張強度および湿潤引張伸度を、以下のようにして測定した。

（プレス前乾燥厚み）
高圧水流および高圧水蒸気を噴射した紙層を、１６０℃のヤンキードライヤーで乾燥して測定用試料を作製した。１５ｃｍ²の測定子を備えた厚み計（（株）大栄化学精器製作所製型式FS-60DS）を使用して、３ｇ／ｃｍ²の測定荷重の測定条件で測定用試料の厚みを測定した。１つの測定用試料について３ヶ所の厚みを測定し、３ヶ所の厚みの平均値をプレス前乾燥厚みとした。

（プレス後乾燥厚み）
高圧水流および高圧水蒸気を噴射した紙層を、プレス圧３ｋｇ／ｃｍ²の加圧条件のプレスロールで紙層の水分率が８０％から７０％になるように脱水し、１６０℃のヤンキードライヤーで乾燥して測定用試料を作製した。１５ｃｍ²の測定子を備えた厚み計（（株）大栄化学精器製作所製型式FS-60DS）を使用して、３ｇ／ｃｍ²の測定荷重の測定条件で測定用試料の厚みを測定した。１つの測定用試料について３ヶ所の厚みを測定し、３ヶ所の厚みの平均値をプレス後乾燥厚みとした。

（プレス後乾燥嵩密度）
プレス後乾燥嵩密度は、紙層目付と、上述のプレスの後の紙層の乾燥厚みより算出した。プレス後の紙層の乾燥厚みは以下のように測定した。プレス後の紙層を、液体窒素に含浸させて凍結させた後、剃刀でカットし、常温に戻した後、電子顕微鏡（たとえば、キーエンス社ＶＥ７８００）を用いて、５０倍の倍率でプレス後の紙層の厚みを測定した。吸収性物品を凍結させる理由は、剃刀によるカット時の圧縮により厚みが変動するのを防ぐためである。そして、プレス前の吸収体の目付に厚みを割って密度を算出した。

（乾燥引張強度）
高圧水流および高圧水蒸気を噴射した、プレスしていない紙層を１６０℃のヤンキードライヤーで乾燥した。乾燥した紙層から、長手方向が紙層の機械方向である２５ｍｍ幅の短冊状の紙層片と、長手方向が紙層の幅方向である２５ｍｍ幅の短冊状の紙層片とを切り取って、測定用試料を作製した。機械方向および幅方向の測定用試料を、最大荷重容量が５０Ｎであるロードセルを備えた引張試験機（島津製作所（株）製、オートグラフ型式AGS-1kNG）を使用して、それぞれ３つの測定用試料について、１００ｍｍのつかみ間距離、１００ｍｍ／分の引張速度の条件で引張強度を測定した。機械方向および幅方向の測定用試料のそれぞれ３つの測定用試料の引張強度の平均値を機械方向および幅方向の乾燥引張強度とした。

（乾燥引張伸度）
高圧水流および高圧水蒸気を噴射した、プレスしていない紙層を１６０℃のヤンキードライヤーで乾燥した。乾燥した紙層から、長手方向が紙層の機械方向である２５ｍｍ幅の短冊状の紙層片と、長手方向が紙層の幅方向である２５ｍｍ幅の短冊状の紙層片とを切り取って、測定用試料を作製した。機械方向および幅方向の測定用試料を、最大荷重容量が５０Ｎであるロードセルを備えた引張試験機（島津製作所（株）製、オートグラフ型式AGS-1kNG）を使用して、それぞれ３つの測定用試料について、１００ｍｍのつかみ間距離、１００ｍｍ／分の引張速度の条件で引張伸度を測定した。ここで、引張伸度とは、引張試験機で測定用試料を引っ張ったときの最大の伸び（ｍｍ）をつかみ間距離（１００ｍｍ）で割り算した値である。機械方向および幅方向の測定用試料のそれぞれ３つの測定用試料の引張伸度の平均値を機械方向および幅方向の乾燥引張伸度とした。

（湿潤引張強度）
高圧水流および高圧水蒸気を噴射した、プレスしていない紙層を１６０℃のヤンキードライヤーで乾燥した後、紙層から長手方向が紙層の機械方向である２５ｍｍ幅の短冊状の紙層片と、長手方向が紙層の幅方向である２５ｍｍ幅の短冊状の紙層片とを切り取って、測定用試料を作製し、測定用試料の質量の２．５倍の水を測定用試料に含浸させた（含水倍率、２５０％）。そして、機械方向および幅方向の測定用試料を、最大荷重容量が５０Ｎであるロードセルを備えた引張試験機（島津製作所（株）製、オートグラフ型式AGS-1kNG）を使用して、それぞれ３つの測定用試料について、１００ｍｍのつかみ間距離、１００ｍｍ／分の引張速度の条件で引張強度を測定した。機械方向および幅方向の測定用試料のそれぞれ３つの測定用試料の引張強度の平均値を機械方向および幅方向の湿潤引張強度とした。

（湿潤引張伸度）
高圧水流および高圧水蒸気を噴射した、プレスしていない紙層を１６０℃のヤンキードライヤーで乾燥した後、紙層から長手方向が紙層の機械方向である２５ｍｍ幅の短冊状の紙層片と、長手方向が紙層の幅方向である２５ｍｍ幅の短冊状の紙層片とを切り取って、測定用試料を作製し、測定用試料の質量の２．５倍の水を測定用試料に含浸させた（含水倍率、２５０％）。そして、機械方向および幅方向の測定用試料を、最大荷重容量が５０Ｎであるロードセルを備えた引張試験機（島津製作所（株）製、オートグラフ型式AGS-1kNG）を使用して、それぞれ３つの測定用試料について、１００ｍｍのつかみ間距離、１００ｍｍ／分の引張速度の条件で引張伸度を測定した。機械方向および幅方向の測定用試料のそれぞれ３つの測定用試料の引張伸度の平均値を機械方向および幅方向の湿潤引張伸度とした。

以下、実施例および比較例の作製方法について説明する。

（実施例１）
本発明の一実施形態における不織布製造装置１を使用して実施例１を作製した。７0重量％の針葉樹晒クラフトパルプ（NBKP）と、繊度が１．１ｄｔｅｘであり、繊維長が７ｍｍである３０重量％のレーヨン（ダイワボウレーヨン（株）製、コロナ）とを含む抄紙原料を作製した。そして、原料ヘッドを使用して紙層形成ベルト（日本フィルコン（株）製 OS80）上に抄紙原料を供給し、吸引ボックスを使用して抄紙原料を脱水して紙層を形成した。このときの紙層の紙層水分率は８０％であった。ここで、紙層水分率とは、紙層の質量を１００％としたときの紙層に含有している水の量である。その後、２台の高圧水流ノズルを使用して高圧水流を紙層に噴射した。このとき、１台あたりの高圧水流ノズルの高圧水流エネルギーは０．２３ｋＷ／ｍ²であり、２台の高圧水流ノズルを使用して高圧水流が紙層に噴射されたので、紙層に噴射した高圧水流の高圧水流エネルギーは０．４６ｋＷ／ｍ²になる。また、高圧水流ノズルの先端と紙層の上面との間の距離は１０ｍｍであった。さらに、高圧水流ノズルの穴径は９２μｍであり、穴ピッチは０．５ｍｍであった。次に、２台の蒸気ノズルを使用して高圧水蒸気を紙層に噴射した。このときの高圧水蒸気の蒸気圧力は０．７ＭＰａであった。また、蒸気ノズルの先端と紙層の上面との間の距離は２ｍｍであった。さらに、蒸気ノズルの穴径は３００μｍであり、穴ピッチは２．０ｍｍであった。また、蒸気ノズルから噴射された蒸気を吸引する吸引ボックスにより、紙層形成ベルトが紙層を吸引する吸引力は、−１ｋＰａであった。そして、紙層は、２台の紙層搬送コンベアに転写された後、１６０℃に加熱されたヤンキードライヤーに転写され、乾燥された。乾燥した紙層が実施例１となる。実施例１を製造するときの抄紙スピードは７０ｍ／分であり、実施例１の目付は約５０ｇ／ｍ²であった。

（実施例２）
実施例２は、高圧水流エネルギーが０．１２５ｋＷ／ｍ²である点を除いて、実施例１の製造方法と同様な方法によって製造された。

（実施例３）
実施例３は、高圧水流エネルギーが１．３２４ｋＷ／ｍ²である点を除いて、実施例１の製造方法と同様な方法によって製造された。

（実施例４）
実施例４は、高圧水蒸気の蒸気圧力が０．３ＭＰａである点を除いて、実施例１の製造方法と同様な方法によって製造された。

（実施例５）
実施例５は、図１２の不織布製造装置１Ｅを用いて製造した点を除いて、実施例１の製造方法と同様な方法によって製造された。実施例５は、一方の面に１台の蒸気ノズルから噴射された高圧水蒸気によって形成された溝部と他方の面に１台の蒸気ノズルから噴射された高圧水蒸気によって形成された溝部とを有する。

（実施例６）
実施例６は、図１１の不織布製造装置１Ｄを用いて製造した点を除いて、実施例１の製造方法と同様な方法によって製造された。実施例６は、１８メッシュのワイヤーを通って高圧水蒸気を紙層に噴射することによって形成された溝部を有する。

（実施例７）
実施例７は、蒸気ノズルを１台にした点を除いて実施例１の製造方法と同様な方法によって製造された。

（実施例８）
実施例８は、蒸気ノズルの穴径を５００μｍにした点を除いて実施例１の製造方法と同様な方法によって製造された。

（実施例９）
実施例９は、蒸気ノズルの先端と紙層の上面との間の距離を１０ｍｍにした点を除いて実施例１の製造方法と同様な方法によって製造された。

（実施例１０）
実施例１０は、紙層形成コンベアの紙層形成ベルトとして、アラミド繊維で形成された５メッシュのパターンワイヤーを使用した点を除いて実施例１の製造方法と同様な方法によって製造された。

（実施例１１）
実施例１１は、図１４の不織布製造装置１Ｇを用いて製造した点を除いて、実施例１の製造方法と同様な方法によって製造された。実施例１１の製造では、高圧水蒸気を噴射するときに紙層の下面側に存在するベルトとして毛布を使用した。

（実施例１２）
実施例１２は、高圧水流エネルギーが０．０６８２ｋＷ／ｍ²である点を除いて、実施例１の製造方法と同様な方法によって製造された。

（実施例１３）
実施例１３は、高圧水流エネルギーが１．７３９ｋＷ／ｍ²である点を除いて、実施例１の製造方法と同様な方法によって製造された。

（実施例１４）
実施例１４は、蒸気ノズルの先端と紙層の上面との間の距離を１２ｍｍにした点を除いて実施例１の製造方法と同様な方法によって製造された。

（実施例１５）
実施例１５は、高圧水蒸気の蒸気圧力が０．２ＭＰａである点を除いて、実施例１の製造方法と同様な方法によって製造された。

（比較例１）
比較例１は、高圧水蒸気を紙層に噴射しない点を除いて実施例１の製造方法と同様な方法によって製造された。

（比較例２）
比較例２は、叩解ＮＢＫＰと叩解ＮＢＫＰの質量に対して０．６重量％の紙力増強剤とを含む抄紙原料を使用した点、高圧水流を紙層に噴射しない点、吸引ボックスの圧力を−７．５ｋＰａとした点、および紙層と蒸気ノズルとの間にメッシュベルトを配置するとともに蒸気ノズルの先端と紙層の上面との間の距離を２０ｍｍとした点を除いて、実施例１の製造方法と同様な方法によって製造された。

以上の実施例および比較例の製造条件を表１に示す。

以上の実施例および比較例のプレス前乾燥厚み、プレス後乾燥厚み、プレスト乾燥嵩密度、乾燥引張強度、乾燥引張伸度、湿潤引張強度および湿潤引張伸度を表２に示す。

比較例１は、高圧水蒸気を紙層に噴射したとき、紙層が飛び散り崩壊してしまい、製造することができなかった。比較例２は、湿潤状態における紙層の強度が非常に弱かったため、比較例２の湿潤引張強度および湿潤引張伸度を測定することはできなかった。

実施例１〜１１は、強度が高く、嵩高であり、かつ柔軟性を有していた。比較例２は、嵩高でなく、強度が弱く、柔軟性を有していなかった。

高圧水流を噴射しなかった比較例１では、高圧水蒸気を紙層に噴射すると高圧水蒸気の勢いに比べて紙層の強度が弱いため、紙層が飛び散り崩壊してしまい、製造することができなかった。一方、実施例１〜１１では、高圧水蒸気を紙層に噴射すると紙層が飛び散り崩壊してしまうことはなく、製造できなかったものはなかった。これより、高圧水蒸気を紙層に噴射する前に、高圧水流を紙層に噴射することによって、高圧水蒸気の噴射に耐える強度を紙層に付与できることがわかった。

比較例２は、高圧水流の噴射の代わりに紙力増強剤を添加することによって不織布の強度を高めたものである。しかし、比較例２の乾燥状態における強度は弱く、また、湿潤状態における不織布の強度は、湿潤引張強度および湿潤引張伸度を測定することができないほど弱いものであった。一方、実施例１〜１１は、強度が高く、嵩高であり、かつ柔軟性を有していた。これより、高圧水流を紙層に噴射する処理は、紙力増強剤の添加よりも乾燥状態および湿潤状態における不織布の強度を高めることができることがわかった。

実施例１２では、高圧水流による処理によっても紙層の強度は高くならなかった。実施例１３では、高圧水流による処理によって紙層の強度が高くなりすぎてしまったため、高圧水蒸気による処理によって紙層の繊維をほぐすことができなかった。このため、比較例の嵩は高くならず、嵩密度も大きくなった。一方、実施例１〜３は、強度が高く、嵩高であり、かつ柔軟性を有していた。これより、紙層に噴射する高圧水流の高圧水流エネルギーは、０．１２５〜１．３２４ｋＷ／ｍ²であることが好ましいことがわかった。

実施例１４では、蒸気ノズルの先端と紙層の上面との間の距離が大きくなりすぎたため、紙層に加わる高圧水蒸気のエネルギーが低下し、紙層の嵩が高くならず、嵩密度も大きくなった。一方、実施例１および９は、強度が高く、嵩高であり、かつ柔軟性を有していた。これより、蒸気ノズルの先端と紙層の上面との間の距離は、１０ｍｍ以下であることが好ましいことがわかった。

実施例１５は、高圧水蒸気の蒸気圧力が弱すぎたため、嵩高にならなかった。一方、実施例１および４は、強度が高く、嵩高であり、かつ柔軟性を有していた。これより、紙層に噴射する高圧水蒸気の蒸気圧力は０．３ＭＰａ以上であることが好ましいことがわかった。

実施例１〜１１は、すべてプレス後の嵩密度が０．１０ｇ／ｃｍ³以下であった。また、実施例１〜１１は、すべてプレス後乾燥厚みが０．４５ｍｍ以上であり、嵩が高かった。一方、比較例１は、プレス後の嵩密度は０．１０ｇ／ｃｍ³よりも大きく、プレス後乾燥厚みも０．４５ｍｍより小さかった。

実施例１のプレス後乾燥厚みは、０．５５ｍｍであった。高圧水蒸気を噴射しない点を除いて実施例１と同様の製造方法で作製した試料のプレス後乾燥厚みは０．３６ｍｍであった。これより、高圧水蒸気を噴射することによって不織布の嵩を１．５倍の高さにすることができることがわかった。また、実施例１の密度も０．０９ｇ／ｃｍ³と小さかった。したがって、実施例１では嵩高かつ低密度の不織布を実現することができた。

実施例１０では、高圧水蒸気を噴射するときに紙層の下面側に存在するベルトとしてアラミド繊維で形成された５メッシュのパターンワイヤーを使用して嵩高かつ低密度の不織布を作製することができた。また、実施例１１では、高圧水蒸気を噴射するときに紙層の下面側に存在するベルトとして毛布を使用して嵩高かつ低密度の不織布を作製することができた。これより、通気性を有する支持体であれば、高圧水蒸気を噴射するときに紙層の下面側に存在するベルトとして使用できることがわかった。また、実施例１１では、乾燥ドライヤー１９で紙層を乾燥する手前で、高圧水蒸気を紙層に噴射している。これより、抄紙工程から乾燥工程までの間のどこでも高圧水蒸気による紙層の処理が可能であることがわかった。

１，１Ａ〜１Ｇ不織布製造装置
１１原料供給ヘッド
１２高圧水流ノズル
１３吸引ボックス
１４蒸気ノズル
１５吸引ピックアップ
１６，１６Ａ，１６Ｂ，６１Ａ，６３Ｂ紙層形成コンベア
１７，１７Ｃ，１７Ｆ，１８，１８Ｇ，６２Ａ，６２Ｄ紙層搬送コンベア
１９乾燥ドライヤー
２０巻き取り機
２１紙層
３１高圧水流
３２溝部
４１紙層形成ベルト
５１高圧水蒸気
５３溝部
６４Ｃサクションドラム

Claims

水分を含んだ抄紙原料を支持体上に供給して、該支持体上に紙層を形成する工程と、
前記支持体の上に設けられた高圧水流ノズルから前記紙層に高圧水流を噴射する工程と、
前記支持体の上に設けられた蒸気ノズルから、前記高圧水流を噴射した紙層に、高圧水蒸気を噴射する工程と、
前記高圧水蒸気を噴射した紙層を乾燥する工程とを含む不織布の製造方法。
前記蒸気ノズルの穴径は、前記高圧水流ノズルの穴径よりも大きく、かつ前記蒸気ノズルの穴ピッチは、前記高圧水流ノズルの穴ピッチよりも大きい請求項１に記載の不織布の製造方法。
前記紙層に前記高圧水流を噴射するときの高圧水流エネルギーは０．１２５〜１．３２４ｋＷ／ｍ²である請求項１または２に記載の不織布の製造方法。
前記紙層に前記高圧水蒸気を噴射するときの蒸気圧力は０．３Ｍｐａ以上である請求項１〜３のいずれか１項に記載の不織布の製造方法。
前記蒸気ノズルの先端と前記紙層の上面との間の距離は１０ｍｍ以下である請求項１〜４のいずれか１項に記載の不織布の製造方法。