JPH06508664A - 排出路を選択的に閉塞することによりセルロース性繊維構造を製造する方法および装置およびそれによって製造されたセルロース性繊維構造 - Google Patents

Abstract

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Description

【発明の詳細な説明】 排出路を選択的に閉塞することによりセルロース性繊維構造を製造する方法およ び装置およびそれによって製造されたセルロース性繊維構造 発明の分野 本発明は、多種多様な坪量区域を有する、より詳しくは、実質的に連続的な網目 構造を含む高坪量区域を含む複数の坪量区域を有するセルロース性繊維構造を製 造するための方法および装置に関する。その様なセルロース性繊維構造は一般的 に、坪量により相互に区別される３箇所以上の区域を有する紙において達成され る。

発明の背景 紙の様なセルロース性繊維構造はこの分野では良く知られている。その様な繊維 構造は一般的に紙タオル、化粧紙、顔用ティッシュ、等に使用されている。

消費者の要求に応えるためには、これらのセルロース性繊維構造は幾つかの拮抗 する特性を釣り合わせる必要がある。例えば、セルロース性繊維構造は、通常の 使用中に、あるいは過度の力がかからない時にセルロース性繊維構造が裂けたり 細かく切れたりしない様に、十分な引張強度を有していなければならない。また 、セルロース性繊維構造は、液体が迅速に吸収され、セルロース性繊維構造によ り完全に保持される様な吸収材でなければならない。セルロース性繊維構造は、 手触りが良く、使用中にざらつかない様に、十分な柔らかさを有する必要もある 。繊維構造は、弱い、あるいは低品質であると使用者に見られない様に、高度の 不透明性を示す必要がある。これらの拮抗する特性の釣り合いをとりながら、セ ルロース性繊維構造は製造および販売により利益を生むことができ、なおかつ消 費者が購入できる様に、経済的である必要もある。

上記の特性の一つである引張強度は、繊維構造の、使用中にその物理的一体性を 保持できる能力である。引張強度は、セルロース性繊維構造中の張力下にある最 も弱い結合により調製される。セルロース性繊維構造は、その様な最も弱い区域 により壊れる、または裂けるので、そのセルロース性繊維構造中の、引っ張り加 重に耐えている区域の引張強度よりも大きな引張強度を示すことはない。

セルロース性繊維構造の引張強度は、セルロース性繊維構造の坪量の増加により 改良することができる。しかし、坪量を増加させるには、製造中により多くのセ ルロース性繊維を使用する必要があり、経費が大きくなり、より大量の天然資源 を原料に使用することになる。

吸収性は、セルロース性繊維構造の、接触した液体を吸引し、保持する特性であ る。セルロース性繊維構造の所望の最終用途には、保持される液体の絶対量およ び繊維構造が接触した液体を吸収する速度の両方を考慮しなければならない。吸 収性は、セルロース性繊維構造の密度により影響される。セルロース性繊維構造 の密度が高すぎると、繊維間の隙間が小さすぎ、吸収率が意図する用途にとって 十分に大きくならないことがある。隙間が大きすぎると、表面張力が制限される ために、接触した液体の毛細管引力が小さくなり、液体は繊維構造により保持さ れなくなる。

柔らかさは、セルロース性繊維構造の、使用者の皮膚に特に望ましい感触を与え る能力である。柔らかさは、体積弾性率（繊維のたわみ性、繊維の形態、結合密 度および支持されていない繊維の長さ）、表面構造（クレープ頻度、様々な区域 の大きさおよび平滑性）、および付着−滑り表面摩擦係数により影響される。柔 らかさは、セルロース性繊維構造の、セルロース性繊維構造の平面に対して直角 の方向における変形に抵抗する能力に反比例する。

不透明性は、セルロース性繊維構造の中を通過する光を阻止する、または減少さ せるセルロース性繊維構造の能力である。不透明性は、セルロース性繊維構造の 坪量、きな坪量または繊維分布の一様性を有するセルロース性繊維構造は、与え られた密度に対する不透明性も大きい。

密度の増加により、ある点までは不透明性が増加し、その点を超えてさらに緻密 化すると不透明性は低下する。

上記の様々な特性間の折衷により、特定の坪量を有する実質的に連続した網目構 造の真中に相互に分離したゼロ坪量開口部を有するセルロース性繊維構造が得ら れる。

分離した開口部は、実質的に連続的な網目構造よりも低い坪量の区域を代表し、 セルロース性繊維構造の面に対して直角方向の曲げを与え、したがってセルロー ス性繊維構造のたわみ性を増加する。開口部は、所望の坪量を有し、繊維構造の 引張強度を調製する連続した網目構造により取り囲まれている。

その様なセルロース性構造は先行技術から公知である。

例えば、米国特許第３，０３４，１８０号、１９６２年５月１５日公布、Ｇｒｅ ｉｎｅｒらは、２列にジグザグに配列した開口部および一列に並んだ開口部を有 するセルロース性繊維構造を開示している。その上、様々な形状の開口部を有す るセルロース性繊維構造が先行技術で開示されている。例えば、Ｇｒｅｉｎｅｒ らは、正方形の開口部、菱形の開口部、円形開口部および十字形の開口部を開示 している。

しかし、開口部を有するセルロース性繊維構造には幾つかの欠点がある。開口部 はセルロース性繊維構造に透明性を与え、消費者に、その構造の品質または強度 が望ましい水準よりも低いと感じさせることがある。開口部は一般的に大きすぎ 、上記のティッシュやタオル製品に対する流体の表面張力は一般的に低いので、 流体を十分に吸収および保持することができない。また、十分な引張強度が得ら れる様に、開口部の周囲の網目構造の坪量も増加しなければならない。

坪量がゼロの開口部を有する場合に加えて、実質的に非連続的な網目構造の真中 に、相互に分離した、ゼロでない低坪量区域を有するセルロース性繊維構造を与 える試みもなされている。例えば、米国特許第４．５１４゜３４５号、１９８５ 年４月３０日公布、Ｊｏｈｎｓｏｎらは、ゼロでない低坪量の六角形状区域を有 する繊維構造を開示している。織物構造中に使用された類似形状のパターンが米 国特許第４，１４４，３７０号、１９７９年３月１３日公布、Ｂｏｕｌｔｏｎに 記載されている。

これらの特許に記載されている非開口部構造には、不透明性が僅かに増加し、分 離した低坪量区域にもある程度の吸収性があるという利点があるが、分離された ゼロでない低坪量区域により引張加重はほとんど支持されないので、セルロース 性繊維構造全体の破裂強度は低くなる。また、Ｊｏｈｎｓｏｎ　もＢｏｕ　Ｉ　 ｔｏｎも、分離された低坪量区域で比較的高い不透明性を有するセルロース性繊 維構造は開示していない。

セルロース性繊維構造は通常、セルロース性繊維を均質に分散させた液体担体を 、繊維を保持し、液体を透過させる成形機素（ｆｏｒｍｉｎｇ　ｅｌｅｍｅｎｔ ）を有する装置の上に堆積させることにより製造される。成形機素は一般的に平 面でよく、通常はエンドレスベルトである。

上記の特許、および米国特許第３，３２２，６１７号、１９６７年３月３０日公 布、０ｓｂｏｒｎｅ　ｓ第３，０２５゜５８５号、１９６２年３月２０日公布、 ６目５ｖｏｌｄ、および第３，１５９．５３０号、１９６４年１２月１日公布、 Ｈｅ１ｌｅｒらは、分離した低坪量区域を有するセルロース性繊維構造の製造に 的した各種の装置を開示している。これらの開示による分離した低坪量区域は、 セルロース性繊維構造の製造に使用する装置の成形機素に接続された直立した突 出部のパターンにより形成される。しかし、上記の文献のいずれにおいても、直 立した突出部は規則的な反復パターン中に配置されている。パターンは、隣接す る突出部に対してジグザグ配置された、または隣接する突出部と一列に並んだ突 出部を含む。各突出部（整列でも、あるいはジグザグ配列でも）は隣接する突出 部から等間隔で配置されている。事実、Ｈｅ１ｌｅｒらは、突出部に織ったフォ ドリニエール（Ｆｏｕｒｄｒｊｎｉｅｒ）ワイヤを使用している。

等間隔に配置された突出部は、先行技術のもう一つの欠点をもたらす。この配置 を有する装置は、セルロース性繊維構造の製造に使用する成形機素の液体透過性 部分全体を通して実質的に一様な、等しい流動抵抗（したがって排出およびその ためにセルロース性繊維の堆積）を与える。隣接する突出部間の空間に液体担体 の排出に対して等しい流動抵抗が存在するので、実質的に等しい量のセルロース 性繊維が液体透過性区域に堆積する。したがって、繊維は装置の各区域において 、必ずしも不規則に、あるいは一様に配列していなくても、比較的均質に、一様 に堆積し、繊維の同様な分布および配列を有するセルロース性繊維構造を形成す る。

各突出部が隣接する突出部から等間隔で配置されていない先行技術の開示は、米 国特許第７９５，７１９号、１９０５年７月２５日公布、ＭＯｌＺになされてい る。しかし、ＭＯｔＺは、一般的に不規則なパターンに配置された突出部を開示 しており、これは、上記の特性のいずれか一つを最大限にする、あるいは特性の 大部分を最適化するのに最も効果的な方法でセルロース性繊維を有利に配分して いるのではない。

したがって、本発明の目的は、先行技術の問題を解決する、特に、他の特性を過 度に犠牲にせずに、あるいは天然資源を非経済的に、または過度に使用せずに、 高引張強度、高吸収性、高柔軟性、および高不透明性を維持する、拮抗特性の問 題を解決することである。特に、本発明の目的は、装置内における繊維の液体担 体の排出に対して複数の、および異なった流動抵抗を有することにより、紙の様 なセルロース性繊維構造を製造する方法および装置を提供することである。

装置内に、流れに対する抵抗が比較的高い、および比較的低い区域を有すること により、セルロース性繊維の堆積の配向およびパターンをより効果的に制御する ことができ、この分野でこれまで知られていない繊維構造を得ることができる。

一般的に、液体を透過させ、繊維を保持する成形機素の特定区域の流動抵抗と、 その結果得られるセルロース性繊維構造の、成形機素のその様な区域に対応する 区域の坪量の間には逆の関係がある。したがって、流動抵抗が比較的低い区域は 、セルロース性繊維構造中に比較的高い坪量を有する対応する区域を形成し、逆 の場合も同様である。

より詳しくは、連続した高坪量の繊維網目構造が得られ、引張強度が犠牲になら ない様に、流動抵抗が比較的低い区域は連続している必要がある。流動抵抗が比 較的高い区域（セルロース性繊維構造中に坪量が比較的低い区域を形成する）は 、所望により、不連続的でも連続的でもよい。

本発明により、成形機素は、異なった流動抵抗を有することにより相互に区別さ れた、複数の区域を有する成形ベルトである。液体担体は、成形ベルトにより与 えられる流動抵抗により、それに逆比例して成形ベルトの区域を通って排出され る。例えば、成形ベルト中に突出部または閉塞部の様な不透過性区域がある場合 、液体担体はこれらの区域を通って排出されず、したがってその様な区域には繊 維がほとんど、またはまったく堆積しない。

この様に、本発明の成形ベルトの流動抵抗は、液体担体中に含まれるセルロース 性繊維が堆積するパターンの決定に非常に重要である。一般的に、流動抵抗が比 較的低い成形ベルト区域では、その様な区域を通ってより多くの液体担体が排出 され得るので、より多くの繊維が堆積する。しかし無論、成形ベルト上の特定区 域の流動抵抗は一定ではなく、時間と共に変化する。

その様な変化は、セルロース性繊維が成形ベルト上のある区域の上に堆積し、セ ルロース性繊維がその区域を塞ぎ、その流動抵抗が増加するために起こる。ある 区域において閉塞および流動抵抗の増加が起こると、一般的にそこを通って排出 される液体担体の量が減少し、したがってこの同じ区域上にその後さらに堆積す る繊維の量が低下する。

発明の概要 本発明は、不規則ではない反復パターンに配置された少なくとも３種類の区域を 有する、単一薄層セルロース性繊維構造を含む。第一の区域は、他の２種類の区 域より比較的高い坪量を有し、他の２種類の区域を取り囲む一実質的に連続的な 網目構造を含む。第二の区域は、他の２種類の区域より比較的低い坪量を有し、 第一の区域により取り囲まれている。第三の区域は、他の２種類の区域に対して 中間の坪量を有し、第二の区域と並立し、周辺部が第二区域と境界を接している 。特に、第二区域は実質的に第三区域と連続しており、より詳しくは第三区域の 周囲に伸び、第三の区域を取り囲んでいてもよい。

好ましい実施態様では、第二区域の複数のセルロース性繊維が実質的に放射状に 配向している。

本発明のセルロース性繊維構造は、セルロース性繊維を分散させた液体担体を、 液体透過性で繊維保持性の成形機素上に堆積させることにより、製造することが できる。液体担体は、成形機素を通り、成形ベルト中の高および低流量区域にそ れぞれ対応する、２つの同時段階、高流量段階および低流量段階で排出される。

両段階共、それらの区域がセルロース性繊維により閉塞するので、時間と共に流 量が低下する。これらの段階は、それぞれの区域を通る最初の材料流量により相 互に区別される。

本発明のセルロース性繊維構造は、液体透過性で繊維保持性の成形機素を含む装 置により製造できる。成形機素は２つの区域、高流量区域および低流量区域を有 する。

また、ヘルドはそこを通る液体担体に対して不透過性の突出部をも有する。突出 部および２つの区域は、その上に形成すべきセルロース性繊維構造の各区域の坪 量に対応するパターンに配置されている。

成形機素は、３種類の異なった坪量のパターンでセルロース性繊維を保持する手 段を有することができる。あるパターンにセルロース性繊維を保持する手段は、 成形機素中に異なった水圧半径を有する区域を含むことができる。

区域の水圧半径は、成形機素中に直立した突出部のパターン化された列を有し、 幾つかの突出部が隣接する突出部から等間隔で配置され、幾つかの突出部が隣接 する突出部から等間隔で配置されない様に、突出部が群を形成する様に配置する ことにより、各突出部が隣接する突出部から等間隔で配置され、その中を通る液 体透過性のオリフィスを有することにより、あるいは上記の組合せにより、変え ることができる。

図面の簡単な説明 本明細書の最後に記載する請求項により本発明を特に指摘し、明確に特許請求す るが、同じ部品は同じ番号で、類似の部品はプライム記号で示す添付の図面を参 照しながら説明することにより、本発明をより正確に理解できると考えられる。

図１は、３つの相互に区別できる区域を有する、本発明のセルロース性繊維構造 の上面顕微鏡写真である。

図２は、本発明のセルロース性繊維構造の製造に使用できる装置の図式的な側面 図である。

図３は、図２の線３−３に沿って見た成形機素の部分側面図である。

図４は、図３の線４−４に沿って見た、各突出部にオリフイスが通っている成形 機素の部分上面図である。

図５は、第一の突出部が第二の突出部がら特定の等間隔を置いて配置され、第一 の突出部が第三の突出部からより大きな間隔を置いて配置されている、成形機素 の別の実施態様を示す上面図である。

図６は、突出部がその中を通るオリフィスを有し、突出部が隣接する突出部から 異なった距離で群をなす様に配置された、成形ベルトの別の実施態様を示す上面 図で製品 図１に示す様に、本発明のセルロース性繊維構造２゜は３種類の区域、すなわち 第一の高坪量区域２４、第二の中間坪量区域２６、第三の低坪量区域２８を有す る。

各区域２４．２６または２８は、直線に近い繊維からなる。

繊維はセルロース性繊維構造２０の構成要素であり、一つの非常に大きな寸法（ 繊維の縦軸に沿って）および他の二つの非常に小さな寸法（相互に直角であり、 半径方向および繊維の縦軸に対して直角方向の両方）を有するので、はとんど線 状である。繊維を顕微鏡で観察すると、繊維の主要寸法より小さな、二つの他の 寸法が分がるが、その様な他の二つの小さな寸法は実質的に等しい必要もないし 、繊維の軸方向の長さ全体にわたって一定である必要もない。重要なことは、繊 維がその軸のまわりに屈曲することができ、他の繊維に結合することができ、液 体担体中に分散し得ることである。

セルロース性繊維構造を構成する繊維は、ポリオレフィンまたはポリエステルの 様な合成品でもよいが、好ましくは綿リンター、レーヨンまたはバガスの様なセ ルロース性であり、より好ましくは軟材（裸子植物または針葉樹）または硬材（ 被子植物または落葉樹）の様な木材バルブである。ここで使用する様に、繊維構 造２０は、少なくとも約５０重量％または少なくとも約５０体積％の、上記の繊 維を始めとする（ただしそれらに限定はしない）セルロース性繊維を含んでいれ ば、「セルロース性」と見なす。長さが約２．０〜約４．５ミリメートルで、直 径が約２５〜約５０μの軟材繊維および長さが約１ミリメートル未満で、直径が 約１２〜約２５μの硬材繊維を含む木材バルブのセルロース混合物が、ここに記 載するセルロース性繊維構造２０にとって効果的であることが分かった。

セルロース性繊維構造２０に木材バルブを選択する場合、繊維は、亜硫酸塩、硫 酸塩およびソーダ製法の様な化学的製法、および石砕木バルブの様な機械的製法 を始めとする、どの様なバルブ製法によってでも製造することができる。あるい は、バルブは化学的および機械的製法の組合せにより製造しても、再循環使用し てもよい。

使用する繊維の種類、組合せおよび処理は、本発明にとって重要ではない。

セルロース性繊維構造２０の各区域２４．２６および２８が硬材および軟材繊維 の等しい、または一様な分布を有する必要はなく、そうなりそうもない。むしろ 、セルロース性繊維構造２０の製造に使用する装置の、流動抵抗の低い区域は軟 材繊維の比率が高くなる。その上、硬材および軟材繊維は、セルロース性繊維構 造２０の厚さ全体にわたって層をなすことがある。

本発明のセルロース性繊維構造２０は、顕微鏡で観察すると２次元的で、平面的 であるが、必ずしも平らではない。セルロース性繊維構造２０は第三の寸法であ る程度の厚さを有することがある。しかし、第三の寸法は、実際の最初の二つの 寸法と比較して、あるいは最初の２寸法で比較的大きな寸法を有するセルロース 性繊維構造２０を製造する能力と比較して、非常に小さい。

本発明のセルロース性繊維構造２０は単一の薄層からなる。しかし、熱論、いず れか、またはすべて本発明により製造された２枚以上の単一薄層を面対面の関係 で接続し、分割できない薄層を形成することができる。本発明のセルロース性繊 維′構造２０は、以下に説明する成形機素から１枚のシートとして取り外され、 乾燥前は、そのシートに繊維を加えるか、またはそこから繊維を除去しない限り 、変化しない厚さを有する場合、「単一薄層」と見なされる。セルロース性繊維 構造２ｏは、所望により後工程でエンボス加工しても、しなくてもよい。

本発明のセルロース性繊維構造２ｏは、区域２４．２６および２８を相互に区別 する集中的な特性により境界を限定される。例えば、繊維構造２ｏの坪量は、区 域２４．２６および２８を相互に区別する、一つの集中的な特性である。ここで 使用する様に、ある特性が、セルロース性繊維構造２０の平面内の値の集合に依 存する値を有していない場合、その特性は「集中的」であると考えられる。集中 的特性の例としては、セルロース性繊維構造２０の密度、突き出た毛管の大きさ 、坪量、温度、圧縮および引張りモジュラス、等がある。ここで使用する様に、 セルロース性繊維構造２ｏの従組織または構成要素の様々な値の集合に依存する 特性は、「広域的」と考えられる。広域的特性の例としては、セルロース性繊維 構造２０の重量、質量、体積、およびモルが含まれる。

本発明のセルロース性繊維構造２ｏは、セルロース性繊維構造２０の「区域」と 呼ばれる少なくとも３つの識別可能な地域間で分割される、少なくとも３種類の 異なった坪量を有する。ここで使用する様に、「坪量」は、セルロース性繊維構 造２０の平面内で見た単位面積の、重力で測定したセルロース性繊維構造２０の 重量である。

坪量を測定する単位面積の大きさおよび形状は、異なった坪量を有する区域２４ ．２６および２８の相対的および絶対的な大きさおよび形状により異なる。

当業者には明らかな様に、与えられた区域２４．２６、または２８内で、その様 な与えられた区域２４．２６または２８が一つの坪量を有すると考えられる場合 、通常の予測される坪量の変動よび変化が起こることがある。

例えば、顕微鏡的水準で、繊維間の隙間の坪量を測定する場合、見掛は坪量はゼ ロになるが、実際は、繊維構造２０の開口部を測定しない限り、その様な区域２ ４．２６または２８の坪量はゼロより大きい。

異なった坪量を有する隣接区域２４．２６または２８を正確な境界が分割する、 あるいは異なった坪量を有する隣接区域２４．２６または２８間に鮮明な境界を 定める必要はまったくない。単位面積あたりの繊維の分布が繊維構造２０の異な った位置で異なっており、その様な異なった分布が不規則でない反復パターンで 起こることだけが重要である。その様な不規則でない反復パター〉は、セルロー ス性繊維構造２０の製造に使用される液体透過性で繊維保持性の成形機素の幾何 学的構造における不規則でない反復パターンに対応する。

区域２４．２６および２８の坪量が異なっているために、その様な区域２４．２ ６および２８不透明性が異なる。不透明性の観点からは、セルロース性繊維構造 ２０全体にわたって一様な坪量を有するのが望ましいが、一様な坪量を有するセ ルロース性繊維構造２０は、湿潤破裂強度の様なセルロース性繊維構造２ｏの他 の特性が最適にならない。しかし、ここに説明するセルロース性繊維構造２０に 関しては、一般的に、坪量が比較的高い区域２４は、中間坪量区域２６または低 坪量区域２８の様な坪量の低い区域よりも不透明性が大きい。

好ましくは、隣接する区域２４．２６および２８が共同する様に、有利に並列す る様に、不規則でない反復パターンを基盤目状にする。「不規則でない」ことに より、集中的に限定された区域２４．２６および２８は予測できると考えられ、 製造工程に使用する装置の、既知の、予め決められた特徴により得られる。「反 復する」ことにより、パターンは繊維構造２ｏ中に２回以上形成される。

繊維構造２０の集中的に区別された区域２４．２６および２８は、隣接する同じ 坪量を有する区域２４．２６または２８が連続しない様に、「分離している」こ とができる。あるいは、繊維構造２ｏの全体にわたって一つの坪量を有する区域 ２４．２６または２８が「実質的に連続的」であり、その様な区域２４．２６ま たは２８が、その一つの、または両方の主要寸法において、繊維構造２０の本質 的に全体にわたって伸びていることもできる。

熱論、製造された状態で繊維構造２ｏが非常に大きく、区域２４．２６、および ２８が、製造中の繊維構造２゜の大きさと比較して非常に小さい場合、各区域２ ４．２６および２８間の正確な分布およびパターンを絶対的に予測することは非 常に困難である、あるいは不可能であるが、それでもパターンは不規則ではない と考えられる。

しかし、その様に集中的に限定された区域２４．２６および２８が、繊維構造２ ０にその意図する目的に好適な特性を与えるのに望ましいパターンに分散するこ とだけが重要である。

当業者には、隣接する区域２４．２６または２８の坪量の間にある坪量を有する 小さな移行区域が有り得ることは明らかであるが、その移行区域自体は、隣接す る区域２４．２６または２８の坪量とは異なった坪量を構成すると考えられる程 重要ではない。その様な移行区域は、本発明の繊維構造２０の製造に公知の、固 有の、通常の製造公差の中にある。

繊維構造２０のパターンの大きさは、１平方センチメートルあたり約１．５〜約 ３９０の分離区域２６（平方インチあたり１０〜２，５００の分離区域）、好ま しくは１平方センチメートルあたり約１１．６〜約１５５の分離区域２６（平方 インチあたり７５〜１，０００の分離区域）、より好ましくは１平方センチメー トルあたり約２３．３〜約８５．３の分離区域２６（平方インチあたり１５０〜 ５５０の分離区域）を含むことができる。

当業者には明らかな様に、パターンが細かくなる（平方センナメートルあたり、 より多くの分離区域２４．２６または２８を含む様になる）につれて、比較的大 量の小サイズの硬材繊維を使用し、それに応じてより大きなサイズの軟材繊維の 量を少なくすることができる。使用する大サイズ繊維が多すぎると、その様な繊 維は、以下に説明する、繊維構造２ｏを製造する装置の幾何学的構造に適合しな くなる。繊維が適合しないと、その様な繊維は装置の様々な幾何学的構造区域に 橋がけし、パターン化されていない繊維構造２ｏが得られる。北部軟材クラフト 繊維構６０％および硬材クラフト繊維構４０％の混合物が、１平方センチメート ルあたり約３１の分離区域（１平方インチあたり２００の分離区域２６）を有す る繊維構造２０に効果的であることが分かった。

図１に示す繊維構造２ｏが紙タオルまたはティッシュの様な日用製品として使用 される場合、繊維構造２ｏの高坪量区域２４は、繊維構造２ｏの平面内の２つの 直交方向で実質的に連続しているのが好ましい。その様な直交方向が最終製品の 縁部に対して平行および直角であるか、あるいは製品の製造方向に対して平行お よび直角である必要はなく、引張強度が２つの直交方向でセルロース性繊維構造 に与えられ、その様な引張り負荷により製品が簡単に破断せず、加えられた引張 り負荷に十分耐えられることが重要である。好ましくは、連続方向は、本発明の 最終製品に予想される引張り負荷の方向に平行である。

本発明のセルロース性繊維構造２０は、上記の様に、第一の高坪量区域２４、第 二の中間坪量区域２６、および第三の低坪量区域２８を有する。区域２４．２６ および２８は、以下により詳しく説明する様に、不規則でない反復パターンで配 置されている。

実質的に連続的な網目構造の例は、図１のセルロース性繊維構造２０の高坪量区 域２４である。実質的に連続的な網目構造を有するセルロース性繊維構造の他の 例は、実質的に連続的な網目構造を有する別のセルロース性繊維構造を示す目的 でここに参考として含める、米国特許第４，６３７，８５９号、１９８７年１月 ２０日公布、Ｔｒｏｋｈａｎに開示されている。実質的に連続的な網目構造にお ける中断は、その様な中断がセルロース性繊維構造２０のその様な部分の材料特 性に著しい悪影響を与えない限り、好ましくはないが、許容できる。

反対に、低および中間坪量区域２６および２８は、分離され、高坪量の実質的に 連続的な網目構造２４全体にわたって分散されていてよい。低および中間坪量区 域２６は、実質的に連続的な網目構造の高坪量区域により取り囲まれた島の様な ものと考えられる。分離された低坪量区域２８および分離された中間坪量区域２ ６も不規則でない反復パターンを形成する。

分離された低坪量区域２８および分離された中間坪量区域２６は、上記の２つの 直交方向のいずれか、または両方で、ジグザグに配列されていても、整列してい てもよい。好ましくは、上記の様に小さな移行区域が含まれていてもよいが、高 坪量の実質的に連続的な網目構造２４が、分離した低坪量区域２８を取り囲むパ ターン化された網目構造を形成する。

高坪量区域２４は隣接し、連続的であり、低および中間坪量区域２６および２８ を取り囲む。中間坪量区域２６は低坪量区域２８と並列している。低坪量区域２ ８は周辺部で中間坪量区域２６と境界を接するが、中間坪量区域２６を完全に取 り囲んでいなくてもよいし、あるいは低坪量区域２８が中間坪量区域２６を取り 囲んでいてもよい。この様に、中間坪量区域２６は一般的に、必ずしも表面積に おいてでなくても、直径方向で、それを取り囲む低坪量区域２８よりも小さい。

低坪量区域２８はさらに連続的であり、中間坪量区域２６を取り囲んでいてもよ い。高坪量区域２４の中における低および中間坪量区域２６の相対的な配置は、 成形ベルト４２中の、流動抵抗が異なる、高および低流量段階区域の配置により 決定される。

３つの区域２４．２６および２８の繊維は、異なった方向に配向しているのが有 利である。例えば、実質的に連続的な高坪量区域２４を構成する繊維は、隣接す る突出部５９間の環状部分６５の実質的に連続した網目構造および製造工程の機 械方向の影響に対応する、一般的に単一の方向に整列するのが好ましい。

この整列により、繊維は相互に平行になり、比較的高度の結合を有する。比較的 高度の結合により、高坪量区域２４において比較的高い引張強度が得られる。坪 量が比較的高い区域２４におけるその様な高い引張強度は、高坪量区域２４が加 えられた引張り負荷を支え、セルロース性繊維構造２０全体に伝達するので、一 般的に有利である。

坪量が比較的低い区域２８を構成する繊維は、その多くが一般的に放射状に配向 し、低坪量区域２８の中心から外側に向けて発散している。低坪量区域２８が中 間坪量区域２６を取り囲んでいる場合、低坪量区域の繊維も中間坪量区域２６の 中心に対して半径方向で外側に向かって配向する。さらに、図１に示す様に、低 坪量区域２８および中間坪量区域２６相互に同心円状に配置されていてよく、そ の方が好ましい。

装置 本発明のセルロース性繊維構造２０の製造に使用する装置の多くの構成要素は、 製紙業界では良く知られている。図２に示す様に、この装置は、液体担体および その中に含まれるセルロース性繊維を液体透過性で繊維保持性の成形機素上に堆 積させる手段４４を含む。

液体透過性で繊維保持性の成形機素は成形ベルト４２でよく、装置の中心であり 、ここに説明し、特許請求するセルロース性繊維構造２ｏを製造するための先行 技術から離れた装置の一構成要素を代表する。特に、液体透過性で繊維保持性の 成形機素は、繊維構造２ｏの低および中間坪量区域２６、およびセルロース性繊 維構造２゜の高坪量区域２４である中間環状部分６５を形成する突出部５９を有 する。

本装置はさらに二次ベルト４６を含み、液体担体の大部分が排出され、セルロー ス性繊維が成形ベルト４２の上に保持された後、繊維構造２０がそのベルト上に 移動する。二次ベルト４６はさらに、セルロース性繊維構造２０の区域２４．２ ６および２８と一致しない関節または突起のパターンを含む。成形および二次ベ ルト４２および４６は、それぞれ矢印ＡおよびＢで示す方向に進行する。

Ｍ体担体およびその中に含まれるセルロース性繊維ヲ成形ボルト４２の上に堆積 させた後、繊維構造２ｏは、送風乾燥機５０ａおよび／またはヤンキー乾燥ドラ ム５０ｂの様な、公知の乾燥手段５０ａおよび５０ｂのいずれか、または両方に より乾燥させる。また、装置は、繊維構造２０を短縮またはクレープ処理するた めのドクターブレード６８を含むこともできる。

成形ベルト４２を、セルロース性繊維構造２０の製造に使用される装置の成形機 素に選ぶ場合、成形ベルト４２は、図３に示す様に、２つの相互に対向する面、 第−の面５３および第二の面５５を有する。第一面５３は、成形ベルト４２の、 成形するセルロース性構造２０の繊維と接触する表面である。第一の面５３は、 この分野では、成形ベルト４２の紙と接触する側と呼ばれている。

第一の而５３は、幾何学構造的に異なった２つの区域５３ａおよび５３ｂを有す る。区域５３ａおよび５３ｂは、成形ベルト４２の第二の対向する面５５と、直 交方向における変化の量により区別される。その様な直交方向における変化はＺ 方向におけると考えられる。ここで使用する様に、「２方向」とは、成形ベルト ４２を平面、つまり２次元的構造と考えて、その成形ベルト４２のＸＹ平面と一 般的に直交し、その面から離れる方向を意味する。

成形ベルト４２は、セルロース性の２次元的構造が処理され、製造される、公知 の応力および運転条件のすべてに耐えられる必要がある。特に好ましい成形ベル ト４２は、本発明で使用するのに特に好適な成形機素およびその様な成形機素の 製造方法を示す目的でここに参考として含める、米国特許第４，５１４，３４５ 号、１９８５年４月３０日、Ｊｏｈｎｓｏｎらの開示により、特にその図５によ り製造することができる。

成形ベルト４２は少なくとも一つの方向、特にベルトの第一の面５３から、成形 ベルト４２を通り、成形ベルト４２の第二の面５３に向かう方向で液体透過性で ある。

ここで使用する様に、「液体透過性」とは、繊維性スラリーの液体担体が、著し い障害なしに成形ベルト４２を通して透過し得る条件を意味する。熱論、成形ベ ルト４２が適度の透過性を確保するために、僅かな差圧をかけて液体が成形ベル ト４２を通過するのを支援することは有益である、もしくは必要でさえある。

しかし、成形ベルト４２の表面全体が液体透過性であることは必要はなく、むし ろ好ましくない。繊維径スラリーの液体担体がスラリーから容易に除去され、成 形ベルト４２の第一面５３上に堆積繊維の未発達繊維構造２０が残ることだけが 必要である。

成形ベルト４２は繊維保持性でもある。ここで使用する様に、ある部品が、特定 繊維の配向または配置に関係なく、その上に堆積した繊維の大部分を顕微鏡的に 予め決められたパターンまたは幾何学的形状で保持する場合、その様な部品は「 繊維保持性」であると考える。熱論、繊維保持性部品がその上に堆積した繊維を １００％保持することは期待していない（特に繊維の液体担体がその様な部品か ら排出される時に）し、その様な保持が永久的であることも期待していない。繊 維が、成形ベルト４２または他の繊維保持部品の上に、この製法の各工程が完了 するのに十分な時間保持されていることだけが必要である。

成形ベルト４２は、補強構造５７およびその補強構造５７に面対面の関係で接続 された、パターン化された突出部５９０列を有し、２つの相互に対向した面５３ および５５を限定する。補強構造５７は、織り上げたスクリーンまたは他の開口 を有する構造物の様な多孔性の機素を含むことができる。補強構造５７は実質的 に液体透過性である。好適な多孔性補強構造５７は、平面図に示す様にメツシュ サイズが約６〜約５０フイラメント／センチメートル（１５，２〜１２７フイラ メント／インチ）であるが、熱論、曲がったフィラメントを重ね、上記のフィラ メントの数を倍にすることが多い。フィラメント間の開口部は、図に示す様に一 般的に正方形でも、他の所望の断面を有していてもよい。フィラメントはポリエ ステルのストランド、織布または不織布から形成することができる。特に、５２ 二重メツシュ補強構造５７が効果的であることが分かった。

補強構造５７の一面５５は実質的に顕微鏡的に平面で、成形ベルト４２の外側を 向いた面５３を含む。成形ベルト４２の内側を向いた面は成形ベルト４２の裏側 と呼ばれることが多く、上記の様に、製紙作業に使用する装置の残りの部分の少 なくとも一部と接触する。補強構造５７の、反対側の外側を向いた面５３は、上 記の繊維性スラリーが成形ベルト４２のこの面５３上に堆積するので、成形ベル ト４２の繊維と接触する側と呼ぶことができる。

突出部５９のパターン化された列が補強構造５７に接続され、好ましくは図３に 示す様に補強構造５７の外側を向いた面５３から外に向がって伸びる個々の突出 部５９を含む。繊維スラリーが成形ベルト４２の上に堆積する時に、パターン化 された突出部５９の列がスラリーを受け、事実スラリーにより覆われることがあ るので、突出部５９も繊維と接触すると考えられる。

突出部５９は公知の方法により補強構造５７に接続されるが、特に好ましい方法 では、突出部５９のパターン化された列の各突出部５９を補強構造５７に個別に 接続するのではなく、硬化性重合体の感光性樹脂を配合するバッチ製法として、 複数の突出部５９を補強構造５７に接続する。突出部５９のパターン化された列 は、一般的に液体の材料を、その材料が硬化した時に連続的になり、図３に示す 様に、突出部５９の一部を形成し、接触して補強構造５７を少なくとも部分的に 取り囲む様に操作することにより、形成するのが好ましい。

図４に示す様に、繊維スラリーの繊維が入り込む複数の導管が、Ｚ方向で、突出 部５９の末端５３ｂがら、補強構造５７の外側を向いた面５３の基底部５３ａに 伸びる様に、突出部５９のパターン化された列を配置する。

この配置により、成形ベルト４２に限定された幾何学的構造を与え、液体担体お よびその中の繊維が補強構造５７の中に流れ込むことができる。隣接する突出部 ５９間の導管は、突出部５９のパターン、大きさおよび間隔に応じた、限定され た流動抵抗を有する。

セルロース性繊維構造２０の実質的に連続的な網目構造２４の中に大規模な弱点 が形成されない様に、突出部５９は分離し、好ましくは規則的に間隔をおいて配 置する。液体担体は隣接する突出部５９間の環状部分６５を通って補強構造５７ に流れ、その上に繊維を堆積させること力（できる。より好ましくは、セルロー ス性繊維構造２０の実質的に連続的な網目構造２４（これは突出部５９の周囲お よびそれらの間に形成される）が、加えられた引張り負荷を繊維構造２０全体に より一様に分散させる様に、突出部５９は不規則でない反復パターンで分布する 。最も好ましくは、得られる繊維構造２０中の隣接する低坪量区域２８が、引張 り負荷がかかり得るどちらかの主要方向と整列しない様に、突出部５９が一列中 で対称的にジグザグ配置される。

図３に戻って、突出部５９は直立し、それらの基底部５３ａで補強構造５７の外 側を向いた面５３に接続し、この面５３から離れ、突出部５９のパターン化され た列の、補強構造５７の外側を向いた面５３から直角方向で最も遠い点である末 端部５３ｂに伸びている。この様に、成形ベルト４２の外側を向いた面５３は２ つの高さで限定されている。外側を向いた面５３の最も低い高さ補強構造５７の 表面により限定され、そこに突出部５９の基底部５３ａが接続しているが、無線 、突出部５９の、固化により補強構造５７を取り囲むいがなる材料をも考慮して いる。外側を向いた面５３の末端の高さは、突出部５９のパターン化された列の 末端５３ｂにより限定されている。成形ベルト４２の、対向する内側を向いた面 ５５は補強構造５７の別の面により限定されているが、無線、突出部５９の、固 化により補強構造５７を取り囲むいかなる材料をも考慮しており、この面は突出 部５９が伸びる方向と反対側である。

突出部５９は、成形ベルト４２の面に対して直交方向で、補強構造５７の外側を 向いた而５３の基底部から外側に、約０ミリメートル〜約１．３ミリメートル（ ０〜０．０５０インチ）伸びている。明らかに、突出部５９のＺ方向における伸 びがゼロである場合、セルロース性繊維構造２０の坪量はほとんど一定に近くな る。したがって、セルロース性繊維構造２ｏの隣接する高坪量区域２４と低坪量 区域２８の間の坪量の差を最小に抑えたい場合、一般的により短い突出部５９を 使用すべきである。

図４に示す様に、図１のセルロース性繊維構造２ｏの高坪量区域２４において応 力が集中しない様に、突出部５９は特にＸＹ平面内で鋭い角部を持たない。特に 好ましい突出部５９は、角部が丸くなった菱形の断面を有する、湾曲した菱面体 形状を有する。

突出部５９の断面積に関係なく、突出部５９の側面は一般的に相互に平行であり 、成形ベルト４２の面に対して直交している。あるいは、突出部５９はある程度 先細りになり、図３に示す様な直円錐台形状をとることができる。

突出部５９は、一様な高さを有する、あるいは突出部５９の末端５３ｂが補強構 造５７の外側を向いた面５３の基底部５３ａから等間隔にある必要はない。図に 示すパターンより複雑なパターンを繊維構造２０に取り入れるのが望ましい場合 、当業者には明らかな様に、これは、直立した突出部５９の幾つかのＺ方向の高 さにより限定された幾何学的構造を有し、それぞれの高さが、他の高さの突出部 ５９により限定される繊維構造２０の区域で得られる坪量とは異なった坪量を与 えることにより、達成される。あるいは、他の方法により、例えば、一様な大き さの突出部５９を、突出部５９のＺ方向の伸びに対して著しく変化する平面性を 存する補強構造５７に接続することにより、３つ以上の高さにより限定される、 外側を向いた面５３を有する成形ベルト４２により達成される。

図４に示す様に、突出部５９のパターン化された列は、好ましくは、成形ベル′ ト４２の突き出た表面積を百分率で表して、最低で成形ベルト４２の突き出た表 面積の合計約２０％から最高で成形ベルト４２の突き出た表面積の合計約８０％ の範囲であり、成形ベルト４２の、突き出た表面積を除いた残りの部分が補強構 造５７である。

突出部５９のパターン化された列の、成形ベルト４２の突き出た表面積の合計に 対する割合は、補強構造５７の外側を向いた面５３に対して直交方向における最 も大きく突出した所で見た各突出部５９の突き出た面積の総計として考える。

成形ベルト４２の総表面積に対する突出部５９の割合が減少するにつれて、繊維 構造２ｏの上記の高坪量で実質的に連続した網目構造２４が増加し、原料使用の 経済性が低下する。さらに、繊維の長さが増加するにつれて、隣接する突出部５ ９間の、成形ベルト４２の基底部の表面積を増加すべきである。さもなくば、繊 維は突出部５９を覆うことができず、基底部５３ａの表面積により限定される、 隣接する突出部５９間の導管を通って補強構造５７に浸透できない。

成形ベルト４２の第二の面５５は、限定された顕著な幾何学的構造を有していて も、あるいは実質的に巨視的に単一の平面でもよい。ここで使用する様に、「実 質的に巨視的に単一の平面」とは、成形ベルト４２の幾何学的構造が２次元的構 造であり、絶対的な平面性から僅がな、許容される偏位だけを有し、その偏位は 、上記の、および以下に特許請求するセルロース性繊維構造２ｏの製造において 成形ベルト４２の性能に悪影響を及ぼさないことを意味する。成形ベルト４２の 第一面５３の幾何学的構造がより強大な偏位により中断されず、成形ベルト４２ がここに記載する製造工程に使用できる限り、第二面５５の幾何学的構造を有し ていても、実質的に単一の平面であっても構わない。成形ベルト４２の第二面５ ５は繊維構造２０の製造工程に使用される装置に接触することができ、この分野 では成形ベルト４２の機械側と呼ばれている。

突出部５９は、成形ベルト４２の液体透過性部分に複数の、相互に異なった流動 抵抗を有する環状部分６５を限定する。異なった区域を与える一方法を図４に示 す。

図４の成形ベルトの突出部５９は隣接する突出部５９から実質的に等間隔で配置 され、隣接する突出部５９間に実質的に連続した網目構造環状部分６５を形成す る。

複数の突出部５９のほぼ中央を通って、または各突出部５９を通って、Ｚ方向に オリフィス６３が伸びており、このオリフィスにより、突出部５９の末端５３ｂ と、補強構造５７の外側を向いた面５３の基底部５３ａの間で液体が連絡してい る。突出部５９を通るオリフィス６３の流動抵抗は、隣接する突出部５９間の環 状部分６５の流動４抗とは異なり、一般的にそれより大きい。したがって、特定 の突出部５９の末端５３ｂにより取り囲まれている開口部を通る液体担体よりも 多（の液体担体が隣接する突出部５９間の環状部分６５を通って排出される。

オリフィス６３を通過する液体担体より多くの液体担体が隣接する突出部５９間 の環状部分６５を通過するので、開口部６３直下の補強構造５７上に堆積する繊 維よりも多くの繊維が隣接する突出部５９間の環状部分６５の直下の補強構造５ ７上に堆積する。

環状部分６５および開口部６３は、成形ベルト４２中にそれぞれ高流量および低 流量区域を限定する。環状部分６５を通る流量は開口部６３を通る流量よりも大 きい（開口部６３の流動抵抗がより大きいため）ので、環状部分６５を通る液体 担体の初期材料流量は、開口部６３を通る初期材料流量よりも大きくなる。

熱論、突出部５９は液体担体に対して不透過性なので、液体担体が突出部５９を 通って流れることはない。しかし、突出部５９の末端５３ｂの高さおよびセルロ ース性繊維の長さに応じて、セルロース性繊維は突出部５９の末端５３ｂ上に堆 積することがある。

ここで使用する様に、「初期材料流量」とは液体担体を最初に成形ベルト４２に 導入し、その上に堆積させる時の液体担体の流量を意味する。熱論、側流量区域 とも、これらの区域を限定する開口部６３または環状部分６５が、液体担体中に 分散し、成形ベルト４２により保持されるセルロース性繊維により閉塞されるの で、時間と共に材料流量が低下する。開口部６３と環状部分６５の間で流動抵抗 が異なるために、成形ベルト４２の異なった区域に、あるパターンで、異なった 坪量のセルロース性繊維を保持する手段が得られる。

この各区域を通る流量の差を、高および低流量区域を通る液体担体の初期流量間 に段階的な不連続性があるという意味で、「段階的な排出」と呼ぶ。上記の様に 、段階的な排出は、セルロース性繊維構造２０中の房状パターンに異なった量の 繊維を堆積させるのに効果的に使用することができる。

より詳しくは、高坪量区域２４は、成形ベルト４２の高流量区域（環状部分６５ ）およびセルロース性繊維構造２０の製造に使用する製法の高流量段階に実質的 に対応する、不規則でない反復パターンで生じる。中間坪量区域２６は、成形ベ ルト４２の低流量区域（開口部６３）およびセルロース性繊維構造２０の製造に 使用する製法の低流量段階に実質的に対応する、不規則でない反復パターンで生 じる。低坪量区域２８は、成形ベルト４２の突出部５９に対応し、セルロース性 繊維構造２０の製造に使用する製法の高流量段階にも低流量段階にも対応しない 、不規則でない反復パターンで生じる。

成形ヘルド４２全体の流動抵抗は、当業者には良く知られた技術により容易に測 定できる。しかし、高および低流量区域の流動抵抗、およびその間の流動抵抗の 差を測定することは、高および低流量区域の大きさが小さいために、より困難で ある。しかし、流動抵抗は問題とする区域の水圧半径から推論することができる 。一般的に、流動抵抗は水圧半径に逆比例する。

ある区域の水圧半径は、その区域の面積をその区域の湿潤した周囲長で割った値 として定義される。分母は４の様な定数を含むことが多い。しかし、この目的に は、区域の水圧半径の差を調べることだけが重要であり、定数は所望により含ん でも省いてもよい。これは代数学的に ｋｘ湿潤した周囲長 で表されるが、ここで流動面積は、突出部５９のオリフィス６３を通る面積であ るか、または以下により詳しく定義する様に、単位セル間の流動面積、すなわち 隣接する突出部５９により形成される環状部分の最小反復パターンであり、湿潤 した周囲長は液体担体と接触する区域の周囲の直線的寸法である。流動面積は、 突出部５９の真下の補強構造５７による制限を考慮していない。幾つかの一般的 な形状の水圧半径は良く知られており、幾つかの一般的な形状の水圧半径を示し 、不規則形状の水圧半径をどの様にして見出だすかを開示する目的で、ここに参 考どして含めるＭａｒｋ’ｓ　５ｔａｎｄａｒｄ　１ｌａｎｄｂｏｏｋ　ｆ’ｏ ｒ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ　、第８版、の様な多くの文献 に記載されている。

図４に示す成形ベルトに関して、重要な２つの区域を下記の様に定義する。高流 量区域は突出部５９を取り囲む輪状周辺部を含む。与えられた突出部５９に対す る輪状周辺部のＸＹ方向における伸びは、突出部５９から隣接する突出部５９へ の半径方向の距離の半分である。したがって、隣接する突出部５９間の区域６９ は、その中央に境界を有し、その境界は、隣接する突出部５９の、隣接する突出 部５９間のその様な環状部分６５を限定する輪状周辺部と接している。

その上、突出部５９はＺ方向で、補強構造５７の残りの部分の上のある高さまで 伸びているので、突出部５９の上の区域には繊維はほとんど堆積しない。という のは、補強構造５７の、隣接する突出部間の環状部分６５に対応する部分に堆積 する繊維は、まず突出部５９の末端５３ｂの高さまで蓄積しなければならず、そ の後で追加の繊維がオリフィス６３中または隣接突出部５９間の環状部分６５中 に排出されずに、突出部５９の最上部に止まる様になるためである。

本発明で効果的に作動することが分かつている成形ベルト４２の一例は、５２二 重メツシュの織り補強構造５７を有する。補強構造５７は、曲がり直径（ｗａｒ ｐ　ｄｌａｓｅｔｅｒ）約０．１５ミリメートル（０，００６インチ）、５ｈｕ ｔｅ直径約０．１８ミリメートル（Ｑ、００フインチ）を有する繊維で製造され 、約４０〜５０％の開放面積を有する。この補強構造５７は、約１２．７ミリメ ードル（０，５インチ）水の差圧で毎分的３６，３００標準リツトル（毎分１， ２８０標準立法フイート）の空気流を通すことができる。補強構造５７の厚さは 、成形ベルト４２の２つの面５３および５５間の織りパターンにより形成される 関節部を計算に入れて、約０．７６ミリメードル（０，０３インチ）である。

成形ベルト４２の補強構造５７には複数の、対称的にジグザグ配置された突出部 ５９が接続されている。各突出部５９は、隣接する突出部５９から約１９．９ミ リメート）Ｉ、Ｃ０，７８５インチ）の機械方向ピッチおよび約１０．８ミリメ ートル（０，４２５インチ）の機械横断方向ピッチで間隔をおいて配置されてい る。突出部５９は、１平方センチメートルあたり突出部５９約４７個の密度（１ 平方インチあたり突出部５９約３００個）で設けられている。

各突出部５９は、機械横断方向の対向する角部間の幅約９．１ミリメートル（０ ，３５フインチ）および機械方向の対向する角部間の長さ約１３．６ミリメード ル（０，５３フインチ）を有する。突出部５９は、Ｚ方向で、補強構造５７の外 側を向いた面５３基底部５３ａから突出部５９の末端５３ｂまで約０．８ミリメ ートル（０，００３インチ）伸びている。

各突出部５９は、その中心に配置され、突出部の末端から突出部の基底部まで伸 びるオリフィス６３を有するので、突出部の末端から補強構造５７まで液体が連 絡する。突出部５９の中心に位置する各オリフィス６３は、一般的に長円形であ り、長袖が約５．９ミリメートル（０，２３９インチ）で短軸が約４．１ミリメ ートル（０，１６０インチ）である。オリフィス６３は突出部５９の表面積の約 ２９％を占める。補強構造５７に接続された突出部５９により、成形ベルト４２ の空気透過性は、約１２．７ミリメードル（０，５インチ）水の差圧で毎分約４ ９０標準リツトル（毎分１３，９００標準立方フイート）である。

上記の成形ベルト４２により図１に示す繊維構造２０が製造される。しかし、上 記の実施例は本発明を制限するものではなく、補強構造、突出部５９、その中を 通る開口部６３、および／または隣接突出部５９間の環状部分６５に多くの変形 が可能であり、特許請求する本発明の範囲内にある。

図２に示す様に、本装置はさらに、液体担体およびその中に含まれるセルロース 性繊維を成形ベルト４２上に、より詳しくは分離した直立突出部５９を有する成 形ベルト４２０面５３上に、補強構造５７および突出部５９が繊維性スラリーに より完全に覆われる様に堆積させるための手段４４を含む。この分野で良く知ら れている様に、ヘッドボックス４４をこの目的に使用することができる。

この分野では何種類かのヘッドボックス４４が公知であるが、効果的であること が分かったへ・ソドボツクス４４は、一般的に繊維性スラリーを成形ベルト４２ の外側を向いた面５３上に連続塗布し、堆積させる、従来のフォドリニエールへ ラドボックス４４である。

繊維性スラリーを堆積させる手段４４および成形ベルト４２は、一般的に一定量 の液体担体および含まれるセルロース性繊維が成形ベルト４２上に連続工程で堆 積し得る様に、相対的に移動する。あるいは、液体担体および含まれるセルロー ス性繊維は成形ベルト４２上にバッチ製法で堆積させることができる。成形ベル ト４２と堆積手段４４の間の差動速度が増加する、または減少するにつれて、単 位時間あたり、それぞれより大量または少量の液体担体および含まれるセルロー ス性繊維が成形ベルト４２上に堆積し得る様に、透過性の成形ベルト４２上に繊 維性スラリーを堆積させる手段４４を調製できるのが好ましい。

また、少なくとも約９０％のコンシスチンシーを有する２次元的な繊維構造２０ を形成するために、繊維の未発達繊維構造２０から繊維性スラリーを乾燥させる 手段５０ｓおよび／または５０ｂを備えることもできる。繊維性スラリーの未発 達繊維構造２０の乾燥には、製紙業界で良く知られている好都合の乾燥手段５０ ｇおよび／または５０ｂを使用できる。例えば、それぞれ単独で、または組合せ て使用するプレスフェルト、熱フード、赤外放射、送風乾燥機５０ａ１およびヤ ンキー乾燥ドラム５０ｂが効果的であり、この分野で良く知られている。

特に好ましい乾燥方法は、送風乾燥機５０ａ、およびヤンキー乾燥ドラム５０ｂ を連続的に使用する。

所望により、本発明の装置はさらに図２に示す様なエマルションロール６６を含 むことができる。エマルションロール６６は、上記の工程の際に、有効量の化学 物質を成形ベルト４２または所望により二次ベルト４６に塗布する。この化学物 質は、繊維構造２０の成形ベルト４２または二次ベルト４６への好ましくない付 着を防止する剥離剤として作用する。さらに、エマルションロール６６は、成形 ベルト４２または二次ベルト４６に化学物質を塗布して処理し、それによってそ の有効寿命を延長させるのにも使用できる。好ましくは、エマルションは、成形 ベルト４２が繊維構造２０と接触していない時に、成形ベルト４２の外側を向い た幾何学的構造面５３に塗布する。一般的にこれは、繊維構造２０が成形ベルト ４２から移動し、成形ベルト４２が帰路にある時に行う。

エマルションに好適な化学物質には、水、Ｈｏｕｓｔｏｎ。

ＴｅｘａｓのＴｅｘａｃｏ　０１１　Ｃｏ５ｐａｎｙ、からＲ＆０６８　Ｃｏｄ ｅ　７０２の製品名で販売されているＲｅｇａｌ　Ｏｉｌ　として知られる高速 タービンオイル、Ｒｏｌｌｉｎｇ　Ｍｅａｄｏｗｓ、　１ｌｌｉｎｏｌｓのＳｈ ｅｒｅｘＣｈｅｍｉｃａｌ　Ｃｏｍｐａｎｙ、　Ｉｎｃ、からＡＯＧＥＮ　ＴＡ ｌｏｏとして販売されている塩化ジメチルジステアリルアンモニア、Ｃ１ｎｃｌ ｎｎａｔｌ、　０ｈｉｏのＰｒｏｃＬｅｒ　＆　Ｇａｍｂｌｅ　Ｃｏｍｐａｎｙ 製のセチルアルコール、およびＶａｙｎｅ、　Ｎｅｗ　ＪｅｒｓｅｙのＡｍｅｒ ｉｃａｎＣｙａｎａｓｌｄから販売されているＣｙａｎｏｘ　１７９０の様な酸 化防止剤を含む組成物がある。また、所望により、成形ベルト４２から繊維構造 ２ｏが移動した後に残留する繊維および他の残留物を成形ベルト４２がら清掃す るのに、クリーニングシャワーまたはスプレー（図には示していない）を使用す ることもできる。

本発明のセルロース性繊維構造２ｏの製造に所望により行うが、極めて好ましい 工程は、繊維構造２ｏが乾燥した後、それを短縮することである。ここで使用す る様に、「短縮」とは、繊維を再配列させ、繊維と繊維の結合を分離することに より、繊維構造２ｏの長さを短くすることである。短縮は、幾つかの良く知られ た方法で行うこともできるが、最も一般的で好ましい方法はクレープ処理である 。

クレープ処理の工程は、上記のヤンキー乾燥ドラム５０ｂを使用することにより 、乾燥工程と関連させて行うことができる。クレープ処理工程では、セルロース 性繊維構造２０を好ましくはヤンキー乾燥ドラム５０ｂの表面に付着させ、次い でその表面がら、ドクターブレード６８を使用し、ドクターブレード６８と繊維 構造２゜が付着している表面の相対的な運動により除去する。ドクターブレード ６８は、表面とドクターブレード６８間の相対的な運動の方向に対して直交する 部品で方向を決め、好ましくは実質的にそれと直交させる。

また、繊維構造２０の選択された部分に差圧をかける手段を備えることもできる 。差圧により区域２４．２６および２８を緻密化または脱緻密化させることがで きる。

差圧は、液体担体が過剰に排出される前のどの工程において作用させてもよいが 、好ましくは繊維構造２０が未発達の繊維構造２０である間に作用させる。差圧 をかける前に過剰の液体担体が排出されると、繊維が堅くなり過ぎ、突出部５９ のパターン化された列の幾何学的構造と十分に適合せず、上記の様な密度の異な った区域を有していない繊維構造２０が形成される。

所望により、繊維構造２０の選択された部分に差圧を作用させる手段を使用する ことにより、繊維構造２０の区域２４．２６および２８の多くをさらに密度によ り分割することができる。すなわち、特定の坪量を有する各区域２４．２６また は２８を、それらの区域が２種類以上の密度を有する様に、ここに記載する装置 および製法により操作することができる。

例えば、繊維と繊維の結合を増加させ、繊維構造２０の引張強度を高くしたい場 合、実質的に連続した網目横加させるのが有効である。これは、セルロース性繊 維構造２０を成形ベルト４２から、成形ベルト４２の分離した突出部５９と一致 していない突出部を有する二次ベルト４６に移動させることにより達成すること ができる。

移動の際（または後）、二次ベルト４６の突出部がセルロース性繊維構造２０の 区域２４．２６および２８の選択された箇所を圧縮し、その様な箇所を緻密化す る。

熱論、高坪量区域２４にはより多くの繊維が存在するので、中間坪量区域２６ま たは低坪量区域２８の箇所よりも、高坪量区域２４の箇所が緻密化される程度が 大きい。したがって、セルロース性繊維構造２０に適度の緻密化を選択的に行う ことにより、高坪量区域における選択された箇所だけを緻密化する、高および中 間坪量区域における選択された箇所を緻密化する、あるいは高、中間および低坪 量区域２４．２６および２８における選択された箇所を緻密化することができる 。

したがって、選択的な緻密化を行うことにより、４つの区域、すなわち特定の密 度を有する高坪量区域２４、高坪量区域２４の他の部分よりも比較的高い密度を 有する高坪量区域２４、中間坪量区域２６、および低坪量区域２８、を有する構 造を製造することができる。あるいは、５つの区域、すなわち第一の密度を有す る高坪量区域２４、および比較的高い密度を有する高坪量区域２４、第一の密度 を有する中間坪量区域２６、比較的高い密度を有する中間坪量区域２６、および 低坪量区域２８、を有する構造を製造することもできる。最後に、熱論、６つの 区域、すなわち第一の密度を有する高坪量区域２４、比較的高い密度を有する高 坪量区域２４、第一の密度を有する中間坪量区域２６、比較的高い密度を有する 中間坪量区域２６、第一の密度を有する低坪量区域２８および比較的高い密度を 有する低坪量区域２８、を有する構造を製造することもできる。

選択された箇所が二次ベルト４６の突出部により圧縮されると、その様な箇所は 緻密化され、繊維と繊維の結合が強くなる。その様な緻密化により、その様な箇 所の引張強度が増加し、セルロース性繊維構造２０全体の引張強度が増加する。

あるいは、様々な区域２４．２６または２８の選択された箇所を脱緻密化し、そ の様な箇所の厚さおよび吸収製を増加させることができる。脱緻密化は、セルロ ース性繊維構造２０を成形ベルト４２から、突出部５９またはセルロース性繊維 構造２０の各区域２４．２６および２８と一致しない真空透過性区域６３を有す る二次ベルト４６に移動させることにより、達成できる。セルロース性繊維構造 を二次ベルト４６に移動させた後、正または大気圧より低い流体差圧を二次ベル ト４６の真空透過性区域６３にかける。この流体差圧が、真空透過性区域６３と 一致する箇所の繊維の、二次ベルト４６と直角な平面内における偏りを引き起こ す。流体差圧にさらされる箇所の繊維が偏ることにより、繊維はセルロース性繊 維構造２０の面から離れる様に移動し、その厚さが増加する。

セルロース性繊維構造２０の、二次ベルト４６の真空透過性区域６３と一致する 箇所に流体差圧をかけるのに好適な装置は、二次ベルト４６の、セルロース性繊 維構造２０と接触しない面に大気圧より低い流体差圧をかける真空箱４７である 。

製法 本発明のセルロース性繊維構造２０の製法では、液体担体中に複数のセルロース 性繊維を入れる。セルロース性繊維は液体担体中に溶解させるのではなく、その 中に単に分散させるだけである。また、成形ベルト４２の様な液体透過性で繊維 保持性の成形機素、および液体担体および含まれるセルロース性繊維を成形ベル ト４２上に堆積させる手段４４も使用する。

成形ベルト４２は、それぞれ環状部分６５および開口部６３により限定される高 流量および低流量の液体透過性区域を有する。成形ベルト４２は直立した突出部 ５９をも有する。

液体担体および含まれるセルロース性繊維は、図２に示す様に成形ベルト４２上 に堆積させる。液体担体は２つの同時段階、つまり高流量段階および低流量段階 で成形ベルト４２を通って排出される。高流量段階では、液体担体は、与えられ た初期流量で液体透過性の高流量区域を通り、閉塞が起こる（または成形ベルト ４２のこの部分に液体担体が最早導入されなくなる）まで排出される。

低流量段階では、液体担体は、高流量区域を通る初期流量よりも低い、与えられ た初期流量で成形ベルトの低流量区域を通って排出される。

無線、成形ベルト４２中の高および低流量区域の両方を通る流量は、両区域の予 想される閉塞のために、時間と共に低下する。理論的な裏付けがあるわけではな いが、高流量区域が閉塞する前に低流量区域が選択的に閉塞することがある。

最初に起こる区域の閉塞は、流動面積、湿潤した周辺部、低流量区域の形状およ び分布の様なファクターに基づき、その様な区域の水圧半径が小さく、流動抵抗 が大きいためである場合がある。

低流量区域は、例えば、突出部５９を通る開口部６３を含むことができ、その開 口部６３は隣接する突出部５９間の液体透過性環状部分６５よりも大きな流動抵 抗を有する。

解析方法 不透明性 不透明性の相対的な差を定量するために、Ｎｅｗ　Ｙｏｒｋ。

Ｎｅｗ　ＹｏｒｋのＮ１ｋｏｎ　ＣＯｍｐａｎＹから販売されている旧ｋｏｎ立 体顕微鏡モデルＳＭＺ−２Ｔを、Ｃ固定Ｄａｇｅ　ＭＴＩモデルＮＣ−７０ビデ オカメラと共に使用することができる。顕微鏡から来る画像を接眼レンズを通し て立体的に観察するが、あるいはコンピュータモニター上で２次元的に観察する ことができる。顕微鏡に取り付けたカメラからのアナログ画像データを、Ｍａｒ ｌｂｏｒｏ、　ＭａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓのＤａｔａ　ＴｒａｎｓＩａｔｉＯ ｎ製のビデオカードによりデジタル化し、Ｃｕｐｅｒｔｌｎｏ、　Ｃａ１ｌｆ’ ｏｒｎｉａの＾ｐｐｌｅ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ｇｏ、製のＭａｃｌｎｔｏｓｈ　 ＩＩＸで解析することができる。デジタル化および解析に好適なソフトウェアは 、Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ、　Ｄ、Ｃ，のＮａｔｉｏｎａｌ　Ｉｎ５ｔｉｔｕｔｅ 　ｏｆ　Ｈｅａｌｔｈから入手可能なＩＭＡＧＥ　、　１．　３１版である。

顕微鏡の立体鏡能力を使用し、接眼レンズを通して試料を観察し、試料の、繊維 が実質的に試料の平面内にある面積、および繊維が試料の平面と直角に偏ってい る、試料の他の面積を測定する。繊維が試料の面に対して直角に偏っている区域 は、繊維が主として試料の面内に横たわっている区域よりも密度が低いと予想さ れる。上記の繊維分布のそれぞれを代表する２つの区域を、その後の解析のため に選択する。

使用者が試料の問題とする区域を識別し易い様に、分析すべき区域より僅かに大 きい透明窓を有する、手で支える不透明マスクを使用することができる。試料を 、問題の区域を中心にして顕微鏡の台上に載せる。透明窓を中央にして分析すべ き区域を捕らえる様に、マスクを試料の上に置く。次いで、この区域および窓を モニターの中央に置く。窓の半透明品質が分析に影響しない様に、マスクを除去 する。

試料が顕微鏡台の上にある間に、比較的細い繊維が見える様に、背後照明を調節 する。限界灰色水準を測定し、小さな毛細管と一致する様に設定する。０が完全 な白色外観を表し、２５５が完全に黒色の外観を表す、合計２５６の灰色水準が 、上記の様に、効果的であることが分かっている。ここに記載する試料に関して は、約Ｏ〜１２５の限界灰色水準が毛細管の検出に効果的であることが分かった 。

ここで選択した区域全体を、第一の色が検出された毛細管を分離した粒子として 表し、検出されない毛細管の存在を灰色水準の陰影として表す、２つの色に着色 する。

マウスまたはソフトウェア内にあるパーツエフトスフェアパターンを使用し、選 択した区域全体をカットし、試料の周囲部分からペーストする。ソフトウェアを 使用して、試料の厚さを通して入り込む毛細管の突出を表す、限界灰色水準の粒 子の数、およびそれらの大きさの平均（区域の単位で）を容易に表に表すことが できる。粒子径の単位は、画素で表すか、またはマイクロメーターで校正し、個 々の毛細管の実際の表面積を測定することができる。

この手順を、問題とする第二の区域で繰り返す。第二の区域をモニターの中央に 置き、次いで所望により手で支えるマスクを使用し、カットし、試料の残りの部 分からペーストする。再度、試料の厚さを通して入り込む毛細管の突出を表す、 限界の粒子を計数し、それらの大きさの平均を表に表す。

ここで、問題とする区域２４．２６および２８間の不透明性の差を定量する。上 記の様に、高坪量区域２４は、中間坪量区域２６よりも不透明性が大きく、中間 坪量区域は低坪量区域２８よりも不透明性が大きいことが予想される。

坪量 本発明のセルロース性繊維構造２０の坪量は、繊維構造２０の面に一般的に垂直 な方向で繊維構造２０を光学的観察（所望により拡大して）することにより定性 的に測定することができる。繊維の量、特にその面に対して垂直な線から観察し た量の変化が不規則でない、規則的な反復パターンで起こる場合、一般的に坪量 の変化が同様に起きていると言える。

特に、特定区域２４．２６または２８の坪量、または２つの区域２４．２６また は２８間の坪量の差を測定するには、積み重ねられた繊維の量を判断する。一般 的に、各区域２４．２６または２８間の坪量の差は、その様な区域２４．２６ま たは２８を通過する光の量の差に反比例する。

ある区域２４．２６または２８の、異なった区域２４．２６または２８に対する 坪量をより正確に測定する必要がある場合、その様な相対的な差の大きさは、軟 Ｘ線に複数回露出して試料の放射線画像を形成し、続いて画像解析することによ り、定量することができる。軟Ｘ線および画像解析技術の使用により、既知の坪 量を有する１組の標準を繊維構造２０の試料と比較する。この解析は３個のマス ク、つまり分離した低坪量区域２８を示すマスク、高坪量区域２４の連続網目構 造を示すマスク、および移行区域を示すマスクを使用する。以下に、メモリーチ ャネルについて説明する。しかし無線、これらの特定のメモリーチャネルは特別 な実施例に関連し、下記の坪りｎ＋定の説明はそれに限定されない。

比較のために、標準および試料を同時に軟Ｘ線にあて、試料の灰色水準画像を確 認し、校正する。軟Ｘ線を試料にあて、画像の強度を、Ｘ線の経路における繊維 構造２０中の繊維を代表する質量に比例して、フィルムに記録する。

所望により、軟Ｘ線照射は、Ｐａ１ｏ　Ａｌｔｏ、　Ｃａ１ｉｆｏｒｎｉａのＨ ｅｖｌｅｔｔ　Ｐａｃｋａｒｄ　Ｃｏｍｐａｎｙにより供給される１ｌｅｖｌｅ ｔｔＰａｃｋａｒｄ　ＦａｘｉｔｒｏｎＸ線装置により行うことができる。ｗＩ Ｉｓ！ｎｔｏｎ、　ＤｅｌａｗａｒｅのＥ、１．　ＤｕＰｏｎｔ　Ｎｅａ＋ｏｕ ｒｓ　＆　Ｃｏ、からＮＤＴ　３５として販売されるＸ線フィルムおよびＪＯＢ Ｏフィルムプロセッサーロータリーチューブ装置を使用して以下に記載する試料 の画像を効果的に現像することができる。

異なったＸ線装置間に予想される通常の変動のために、作業者は、各Ｘ線装置に 最適な露光条件を設定しなければならない。ここで使用する様に、Ｆａｘ１ｔｒ ｏｎ装置は、約０．５ミリメートルの大きさのＸ線源、０．６４ミリメートル厚 のベリリウム窓、３ミリアンペアの連続電流を有する。フィルムからＸ線源まで の距離は約６１センチメートルで、電圧は約８　ｋＶｐである。可変パラメータ は露出時間だけであり、これを、以下に記載する様にヒストグラム化した時にデ ジタル化した画像が最大のコントラストを与える様に調製する。

試料は約２．５ｘ約７．５センチメートル（１ｘ３インチ）の寸法に裁断する。

所望により、区別できる坪量を有する区域２４．２６および２８の位置を正確に 決定できる様に、試料に記号を付けることができる。好適な記号は、小さなポン チで３個の穴を試料に開けることにより、試料に取り入れることができる。ここ に説明する実施態様では、直径約１．０ミリメートル（０，０３９インチ）のポ ンチが効果的である。穴は直線的でも三角形のパターンに配置してもよい。

これらの記号を使用して、以下に説明する様に、特定の坪量を有する区域２４． ２６および２８を、厚さおよび／または密度の様な他の集中的な特性により区別 された区域２４．２６および２８に適合させることができる。

試料の上に記号を付けた後、試料を分析用天秤で４桁まで正確に計量する。

ＤｕＰｏｎｔ　ＮＤＴ　３５フイルムを、乳剤面を上にして、Ｆａｘ　ｉｔ　ｒ ａｎ　Ｘ線装置上に置き、そのフィルムの上に裁断した試料を置く。試料の画像 を露出し、現像する度に、正確な坪量対灰色水準の校正が行われる様に、坪量（ 試料の各区域２４．２６および２８の坪量に近似し、それらの坪量を限度内に止 める）および面積が既知の、約１５ミリメートルｘ１５ミリメートルの校正標準 も同時にＸ線装置の上に置く。空気を排除し、その結果、空気によるＸ線の吸収 が最小に抑えられる様に、調整装置を約１　ｐｓｉに設定し、Ｐａｘ　Ｉ　ｔ　 ｒｏｎ中にヘリウムを約５分間導入する。

装置の露出時間は約２分間に設定する。

試料室のヘリウム掃気に続いて、試料を軟Ｘ線に露出する。露出官僚後、フィル ムを安全箱に移し、Ｅ、１．　ＤｕＰｏｎｔ　Ｎｅ５ｏｕｒｓ　＆Ｃｏ、により 推奨される標準条件で現像し、Ｘ線写真画像を形成する。

上記の工程を、露出時間的２．２．２，５．３．０．３．５および４．０分間で 繰り返す。次いで、各露出時間により形成したフィルム画像を、Ｔｏｒｒｅｎｃ ｅ、　Ｃａ１ｊｆｏｒｎ１ａのＶｉｓｉｏｎ　Ｔｅｎ製の高解像度ラジオスコー プ１１ｎ２５ｃａｎｎｅ「を使用し、８ビツトモードでデジタル化する。画像は 、８．９ｘ８．９センチメートルのｘｌ写真を代表する１０２４ｘ１０２４分離 点の空間解像でデジタル化する。

この目的に好適なソフトウェアには、　Ｖｉｓｉｏｎ　Ｔｅｎ製のＲａｄｌｏｇ ｒａｐｈｉｃ　Ｉｍａｇｉｎｇ　Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ａｎｄ　Ａｒｃｈ ｌｖｅ（ＲＩＴＡ）がある。次いで画像をヒストグラム化し、各灰色水準値の起 こる頻度を記録する。各露出時間に対して標準偏差を記録する。

最大標準偏差を与える露出時間を下記の工程全体に使用する。露出時間が最大偏 差を与えない場合、露出時間の範囲を上記の範囲よりも広くする。拡大した露出 時間の画像に関連する標準偏差を再計算する。これらの工程を、明確な最大標準 偏差が明らかになるまで繰り返す。

最大標準偏差は、データの散乱により得られるコントラストを最大にするのに使 用する。図８〜１４に示す試料に関して、約２．５〜約３．０分間の露出時間が 最適であると判断される。

最適なＸ線写真を、高解像度Ｌｉｎｅ　５ｃａｎｎｅｒを使用して１２ビツトモ ードで再デジタル化し、画像を１０２４ｘ１０２４モニター上に１対１の縦横比 で表示し、Ｖ１ｓｌｏｎＴｅｒ＋製のＲａｄｉｏｇｒａｐｈｉｃ　Ｉｍａｇｉｎ ｇ　Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ａｎｄ　Ａｒｃｈｉｖｅソフトウェアにより画 像を保存、測定および表示する。スキャナーレンズは、１０２４画素あたり約８ ．９センチメートルの視界に設定する。ここで、フィルムを１２ビツトモードで 走査し、直線および高〜低索引表の両方を平均化し、画像を８ビツトモードに変 換し直す。

この画像を１０２４ｘ１０２４ラインモニター上に表示する。灰色水準値を検査 し、Ｘ線写真の、試料または校正標準により遮られていない露出区域を横切る勾 配を決定する。下記の３つの基準のいずれか１つを満たしていれば、Ｘ線写真は 合格と判定する。

フィルム背景が、側方から側方に、灰色水準値の勾配を含まない、 フィルム背景が、上から下に、灰色水準値の勾配を含まない、 勾配が１方向のみにある、すなわちＸ線写真の上部における側方から側方への灰 色値の差が、Ｘ線写真の底部における勾配の同じ差により適合している。

第三の条件に適合し得るか、否かを決定するための簡単な方法は、カバーが試料 画像に隣接する、Ｘ線写真の四隅に位置する画素の灰色水準値を検査することで ある。

残りの工程は、Ｆｒｅｓｏｎｔ、　Ｃａ１ｉｆｏｒｎｌａのＧｏｕｌｄ、　Ｉｎ ｃ。

製のＧｏｕｌｄ　Ｍｏｄｅｌ　ＩＰ９５４５　Ｉｍａｇｅ　Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ およびＬｌｂｒａｒｙ　ｏｒｌｓａｇｅ　Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ　Ｓｏｒｔｗａｒ ｅ（ＬＩＰＳ）のソフトウェアを使用するＤｉｇｌｉｌｚｅｄ　Ｅｑｕｉｐｍｅ ｎｔ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ　ＶＡＸ　８３５０コンピユータで行う。

フィルム背景の、上記の基準を代表する部分を、試料の重要な区域を選択するた めのアルゴリズムを使用して選択する。これらの区域を１０２４ｘ１０２４画素 の大きさに拡大してフィルム背景を模擬する。ガウスフィルター（マトリックス サイズ２９ｘ２９）を使用し、得られた画像を滑らかにする。次いで、試料また は標準を含まないとされるこの画像をフィルム背景として保存する。

このフィルム背景を、フィルム背景上に試料画像を含む副画像からデジタル的に 減算し、新しい画像を得る。

デジタル減算用のアルゴリズムは、０〜１２８の灰色水準値をゼロの値に設定し 、１２９〜２５５の灰色水準値を１〜１２７に改訂する（式ｘ−１２８を使用し て）ことを指令する。改訂により、減算された画像に起こる好ましくない結果が 補正される。最大、最小、標準偏差、中央値、平均および各画像区域の画素区域 を記録する。

試料および標準だけを含む新しい画像をその後の基準として保存する。次いで、 試料標準を含む画像区域のそれぞれに対して、個別に限定された画像区域を選択 的に設定するためのアルゴリズムを使用する。各標準に対して、灰色水準ヒスト グラムを測定する。次いでこれらの個別に限定された区域をヒストグラム化する 。

次いで、上記の工程から得たヒストグラムデータを使用し、質量と灰色水準の関 係を表し、質量／灰色水準の等式に対する係数を計算する、回帰等式を展開する 。独立変数は平均灰色水準である。従属変数は質量／各校正標準における画素で ある。ゼロの灰色水準値は、ゼロ質量を有すると定義されるので、回帰等式は必 然的にゼロのｙインターセプトを有することになる。この等式は一般的なスプレ ッド・シートプログラムを使用し、一般的なデスクトップパーソナルコンピュー タで処理することができる。

次いで、試料だけを含む画像の区域を限定するためのアルゴリズムを使用する。

メモリーチャネル１に示すこの画像をその後の基準に保存し、各灰色水準が発生 する数に対して分類する。次いで、回帰等式を、分類された画像データと共に使 用し、総計算質量を決定する。回帰等式の形は Ｙ−ＡＸＸＸＮ （式中、Ｙは各灰色水準箱に関する質量に等しく、Ａは回帰解析からの係数に等 しく、Ｘは灰色水準（範囲０〜２５５）に等しく、Ｎは各箱内の画素の数（分類 された画像から決定）に等しい。） である。Ｙ値の総合計は総計算質量を与える。精度を確、認するために、この値 を、計量によりめた実際の試料の質量と比較する。

メモリーチャネル１の校正画像をモニターに表示し、画像の２５６Ｘ２５６画素 区域を解析するためのアルゴリズムを使用する。次いでこの区域を各方向で等し く６倍する。その後の画像はすべて、この得られた画像から形成される。

所望により、メモリーチャネル６に示される、得られた画像の、各区域２４．２ ６および２８の約１０個の不規則でない反復パターンを含む区域を、各区域２４ ．２６または２８の分割に選択することができる。メモリーチャネルに示される 、得られた画像はその後の基準に保存する。ライトペンを備えたデジタル化タブ レットを使用し、インターアクティブ　グラフィックス　マスキングルーチンを 使用して高坪量区域２４と低坪量区域２８の間の移行区域を限定することができ る。オペレーターは主観的に、および手動により、ライトペンで、分離区域２６ と連続区域２４および２８の中間点で分離区域２６を取り囲み、これらの区域２ ６を充填する。オペレーターはそれぞれの取り囲まれた区域２６の周囲に閉じた ループが形成されていることを確認する。この工程により、分離区域２６の周囲 およびそれらの間に、灰色水準強度の変化により区別することができる境界が形 成される。

次いで、前の工程で作られたグラフィックマスクを、ビットブレーンを通して複 写し、すべてのマスクされた値（区域２６における様な）をゼロの値に設定し、 すべてのマスクされていない値（区域２４および２８における様な）を１２８の 値に設定する。このマスクはその後の基準に保存する。次いで、分離区域２６を カバーするこのマスクを、それぞれのマスクされた区域２６の周囲で、外側に４ 画素広げる。

次いでメモリーチャネル６の上記の拡大画像を広げたマスクを通して複写する。

これによって、メモリーチャネル４に示す、浸蝕された高坪量区域２４の連続網 目構造だけを有する画像が形成される。メモリーチャネル４の画像をその後の基 準に保存し、各灰色水準値の発生数として分類する。

本来のマスクを、灰色値を０〜１２８から１２８〜０に再傾斜させる索引表によ り複写する。この再傾斜には、マスクを逆転させる効果がある。次いで、このマ スクを、オペレーターが描いた境界の周囲で内側に４画素広げる。

これによって、分離区域２６が浸蝕される。

メモリーチャネル６の拡大画像を、第二の広げたマスクを通して複写し、浸蝕さ れた低坪量区域２８を得る。

その結果得られる、メモリーチャネル３に示される画像を、その後の基準に保存 し、各灰色水準の発生数に対して分類する。

移行区域、すなわち高および低坪量区域２８の両方の中に広げた２つの４画素幅 の区域の画素値を得るために、メモリーチャネル３および５に示される、広げた マスクから造られた２つの浸蝕画像を組み合わせる。これは、まず浸蝕画像の一 方を一つのメモリーチャネルの中に入れ、別の浸蝕画像をもう一つのメモリーチ ャネルの中に入れることにより達成される。

メモリーチャネル２の画像をマスクとして使用し、メモリーチャネル２の画像を メモリーチャネル４の画像の上に複写する。メモリーチャネル４の第二の画像は マスクチャネルとして使用したので、非ゼロ画素だけがメモリーチャネル４の画 像上に複写される。この工程により、浸蝕された高坪量区域２４、浸蝕された低 坪量区域２８を含むが、９画素幅（それぞれ広げた際の４画素およびオペレータ ーが区域２６を取り囲む際の１画素）の移行区域は含まない画像が得られる。メ モリーチャネル２に示される、移行区域を含まないこの画像をその後の基準に保 存する。

メモリーチャネル２の移行区域画像における移行区域に対する画素値はすべてゼ ロの値を有し、画像は１２７を超える灰色水準値を含み得ないことが分かってい るので、（減算アルゴリズムから）、すべてのゼロ値は２５５の値に設定される 。メモリーチャネル２の画像における、浸蝕された高および低坪量区域２８から の非ゼロ値はすべてゼロの値に設定される。これによって作られる画像を、その 後の基準に保存する。

移行区域の灰色水準値を得るために、メモリーチャネル６の画像を、メモリーチ ャネル５の画像を通して複写し、９画素幅の移行区域だけを得る。メモリーチャ ネル３に示されるこの画像を、その後の基準に保存し、灰色水準の発生数に対し て分類する。

次いで、低坪量区域２８、高坪量区域２４、および移行区域に対する坪量の相対 的な差を測定できる様に、上記の分類された画像およびメモリーチャネル３．５ および４中に示される画像のそれぞれから得たデータを、試料標準に由来する回 帰等式と共に使用する。区域２４．２６または２８の総質量は、画像ヒストグラ ムからの灰色水準箱あたりの質量の総計により決定される。坪量は、倍率を考慮 して、質量値を画素区域で割ることにより計算される。

メモリーチャネル３〜５および７の各区域に対する分類された画像データ（頻度 ）は、ヒストグラムとして表示し、頻度分布を縦座標にとり、質量（灰色水準） に対してプロットすることができる。得られた曲線が単相であれば、区域の選択 およびマスクの主観的な製作は精確に行われたと見なすことができる。画像は、 下記の表を色分けのテンプレートとして、各色が坪量の狭い範囲に対応する様に 、疑似着色することもできる。

この工程から得られた画像を、灰色水準の範囲に基づいて疑似着色する。下記の 灰色水準の表が、セルロース性繊維構造２０のクレープ処理していない試料に好 適であることが分かった。

灰色水準範囲　色 Ｏ黒 １〜５　暗青 ６〜１０　明青 ２１〜２５赤 ２６＋白 クレープ処理した試料は一般的に、類似のクレープ処理していない試料よりも高 い坪量を有する。下記の表が、セルロース性繊維構造２０のクレープ処理した試 料に好適であることが分かった。

灰色水準範囲　色 ８〜１４　明青 得られた画像をプリンター／プロッターにかけることもできる。所望により、カ ーソル線を上記の画像のいずれかを横切って引き、灰色水準のプロファイルを得 ることができる。突出部５９が定性的に反復ノくターンを与える場合、これはさ らに、繊維構造２０の試料中に坪量の不規則でない反復パターンが存在すること を示している。

所望により、坪量の差は、上記の軟Ｘ線の代りに、電子線源を使用して測定する こともできる。坪量の画像形成および測定に電子線を使用するのが望ましい場合 、好適な手順は、繊維構造２０の各区域２４．２６および２８の坪量の差を測定 するための好適な方法を示す目的でここに参考として含める、Ｌｕｎｅｒらの名 前で１９９０年１０月２４日に公開されたヨーロッパ特許出願第０゜３９３．３ ０５Ａ２に記載されている。

変形 分離した中間坪量区域２６を有するセルロース性繊維構造２０の代りに、実質的 に連続した中間坪量区域２６の網目構造を有するセルロース性繊維構造２０を形 成することも可能であろう。その様なセルロース性繊維構造２０は、図５に示す 様な突出部５９を有する成形ベルト４２°を使用して製造することができよう。

図５の成形ベルト４２゛では、隣接する突出部５９間の液体透過性環状部分６５ °の水圧半径がより小さくなり、そのために液体担体中に含まれるセルロース性 繊維がその中により堆積し難くなる様に、選択された突出部５９が相互により密 接して群を形成する。

選択された突出部５９のその様な群５８は、別の群５８を形成する他の突出部５ ９から間隔をおいて配置される。隣接する突出部５９の群５８間の液体透過性環 状部分６５°゛は、より密に配置された突出部５９間の液体透過性の環状部分６ ５°よりも流動抵抗が低い。上記の様に、成形ベルト４２−′の突出部５９の群 ５８は基盤目状に配置され、不規則でない反復パターンを形成する。

隣接する突出部５９間に異なった間隔をおくことにより、群５８間の間隔に逆比 例する流動抵抗を有する液体透過性環状部分６５°および６５°°が成形ベルト ４２に達成される。無線、繊維構造２０の区域２４．２６または２８の坪量はそ れでも、任意の液体透過性環状部分６５゛または６５°′の流動抵抗に一般的に 逆比例する。

図３の成形ベルト４２により製造される繊維構造２０と、図５の成形ベルト４２ ゛により製造される繊維構造２０の間に予想される違いは、成形ベルト４２°に より製造される繊維構造２０の中間坪量区域２６の繊維は、中間坪量区域２６の 中央に対して、または低坪量区域２８に対して放射状に配向するのではなく、一 般的に繊維構造２０の製造工程の主方向と整列することである。

成形ベルト４２および４２゛におけるパターンにセルロース性繊維を保持するた めの上記の手段は、図６に示す様に組み合わせることができる。図６に、隣接す る突出部５９間の分離した環状部分６５゛および６５゛が異なった流動抵抗を有 する様に、隣接する突出部５９が群をなして配置された成形ベルト４２°°を示 す。さらに、突出部５９は、隣接する突出部間の液体透過性環状部分６５°また は６５°°の流動抵抗と一般的に同等の、あるいは隣接する突出部間の液体透過 性環状部分６５′または６５“°の流動抵抗と異なった流動抵抗を有する開口部 ６３°を備えている。

複合変形も可能である。例えば、所望の突出部５９にある大きさのオリフィス６ ３を備え、他の突出部５９に第二の大きさのオリフィス６３（およびさらに第二 の大きさのオリフィス６３）を備えた成形ベルト４２（図には示していない）が 可能である。さらに別の変形では、同じ突出部の中に大きさの異なったオリフィ ス６３を設ける。例えば、菱形の突出部５９が、菱形の頂点近くに２個の小さな オリフィス６３および菱形の中央部に１個の大きなオリフィス６３を有すること ができる。

さらに、隣接する突出部５９間にある空間を有する突出部５９の群、隣接する群 間に第二の空間、および隣接する群の集団間に第三の空間を有する成形ベルト４ ２（図には示していない）も可能である。

熱論、突出部５９間隔の複合変形とオリフィス６３の大きさの複合変形により、 さらに別の組合せを得ることもできる。その様な変形および修正は、下記の請求 項に記載する様に、すべて本発明の範囲内に入る。

Ｆｉｇ、　２ Ｆｉｇ、　４ Ｆｉｇ、　６ Ｔｈｉ＋＋　−ｍｌ−１ｂｅ−−ｂｍＭＦ亜−昨一一鴫一一一一頼−−禦一一− −−帛一−−−ｉ浦帽１−愉！帆ＴＩ＋ｅ＋ｗｍｓｗｗｅ　ｍｅ□１ｓａｓ　Ｅ ｗ−ｐｍ−ｏ−ＥＤＰ＆軸１階−Ｐｍｌ−一器一畔−１＋１ｅｂｒ−一−−ｗｅ −ｇｍｍｈｅ−一＊１−０８／１０／９２フロントページの続き （８１）指定回　ＥＰ（ＡＴ、ＢＥ、ＣＨ，ＤＥ。

ＤＫ、ＥＳ、ＦＲ，ＧＢ、ＧＲ，ＩＴ、ＬＵ、ＭＣ，ＮＬ、　ＳＥ）、０Ａ（Ｂ Ｆ、ＢＪ、ＣＦ、ＣＧ、ＣＩ、ＣＭ、ＧＡ、ＧＮ、ＭＬ、ＭＲ，ＳＮ、ＴＤ、Ｔ Ｇ）、ＡＵ、　ＢＢ、　ＢＧ、　ＢＲ，ＣＡ、　Ｃ３，ＦＩ、　ＨＵ、ＪＰ。

ＫＰ、　ＫＲ，ＬＫ、　ＭＧ、　ＭＮ、　ＭＷ、　Ｎｏ、　ＰＬ、　Ｒ○、ＲＵ 、５Ｄ （７２）発明者　ヒユーストン、ラリ−リーロイアメリカ合衆国オハイオ州、ウ ェスト、チェスター、マドックス、ドライブ、８１７４

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．不規則でない反復パターンで配置された少なくとも３つの区域、すなわち 比較的高い坪量を有し、実質的に連続的な網目構造を含む第一区域、 比較的低い、またはゼロの坪量を有し、前記第一区域により取り囲まれ、前記第 一区域に隣接する第二区域、および 前記第一および前記第二区域の坪量に対して中間の坪量を有し、前記第二区域と 並置された第三区域を含むことを特徴とする、単一薄層セルロース性繊維構造。
2. ２．少なくとも４つの区域を含み、前記比較的高い坪量を有する第一区域が相互 に異なった密度を有する２つの比較的高い坪量の区域を含み、前記高坪量区域の それぞれが実質的に連続的な網目構造を含むことを特徴とする、および好ましく は前記セルロース性繊維構造が少なくとも５つの区域を含むことを特徴とし、前 記比較的高い坪量を有する第一区域が相互に異なった密度を有する２つの比較的 高い坪量の区域を含み、前記中間坪量の第三区域が相互に異なった密度を有する ２つの中間坪量区域を含むことを特徴とする、およびより好ましくは前記セルロ ース性繊維構造が少なくとも６つの区域を含むことを特徴とし、前記比較的高い 坪量を有する第一区域が相互に異なった密度を有する２つの比較的高い坪量の区 域を含み、前記中間坪量の第三区域が相互に異なった密度を有する２つの中間坪 量区域を含み、前記低坪量の第二区域が相互に異なった密度を有する２つの低坪 量区域を含むことを特徴とする、請求項１に記載のセルロース性繊維構造。
3. ３．前記第二区域が前記第三区域と実質的に連続していることを特徴とし、好ま しくは前記第二区域が前記第三区域を実質的に取り囲んでいることを特徴とする 、請求項１および２に記載のセルロース性繊維構造。
4. ４．前記第二区域の前記繊維が実質的に放射状に配向していることを特徴とする 、請求項１〜３のいずれか１項に記載のセルロース性繊維構造。
5. ５．不規則でない反復パターンで配置された少なくとも３つの区域、すなわち 第一の、実質的に連続的な、負荷を支える網目構造区域、 第二の、前記第一区域よりも単位面積あたりの繊維が少ない、分離された区域、 および 第三の、前記第一網目構造区域を前記第二の分離された区域に対して放射状に橋 かけしている区域を含むことを特徴とする、単一薄層セルロース性繊維構造。
6. ６．単一薄層セルロース性繊維構造の製造方法であって、 −液体担体中に分散された複数のセルロース性繊維を用意する工程、 −流体透過性区域を有する、繊維保持性の成形機素を用意する工程、 −前記繊維および前記担体を前記成形機素上に堆積させる手段を用意する工程、 −前記繊維および前記担体を前記成形機素上に堆積させる工程、および −前記担体を前記成形機素を通して２段階、すなわち高流量段階および低流量段 階で排出し、前記高流量段階および前記低流量段階が相互に異なった初期材料流 量を有し、好ましくは前記排出工程の前記第二段階が、前記非選択区域が前記セ ルロース性繊維で閉塞されることにより起こることを特徴とする方法。
7. ７．不規則でない反復パターンで配置された、少なくとも３つの相互に異なった 坪量を有するセルロース性繊維構造の製造装置であって、 −そこを通してセルロース性繊維を含む流体を排出できる区域を有する、流体透 過性で繊維保持性の成形機素、および −液体担体が前記成形機素を通して２つの段階で順次排出される、すなわち第一 段階で前記担体が前記機素を通って限界流量である時間排出され、同時に前記液 体担体が前記成形機素を通って、前記限界流量未満の流量を有する第二段階でよ り短い時間排出されることにより、前記成形機素の予め決められた区域を前記セ ルロース性繊維で閉塞する手段を含むことを特徴とする装置。
8. ８．前記選択的閉塞手段が、異なった水圧半径を有する区域を含み、そこを通っ て前記セルロース性繊維を含む前記流体が排出されることを特徴とする、請求項 ７に記載の装置。
9. ９．前記選択的閉塞手段が、有孔の、流体透過性の補強構造およびそこに基底部 で接続され、外側に向かってそれぞれの末端まで伸びた突出部のパターン化され た列を含み、複数の前記突出部がその中を通る少なくとも１個の流体透過性オリ フィスを有するので、前記補強構造の前記オリフィスと重なった部分が前記突出 部の前記末端と流体連絡し、前記突出部のそれぞれが液体透過性環状部分により 取り囲まれ、好ましくは前記突出部を通る前記オリフィスの前記水圧半径が前記 突出部間と隣接する突出部の間の環状部分の水圧半径よりも小さいことを特徴と する、請求項８に記載の装置。
10. １０．前記閉塞手段が、有孔の、流体透過性の補強構造およびそこに基底部で接 続され、外側に向かってそれぞれの末端まで伸びた突出部のパターン化された列 を含み、前記パクーン化された列に、第一の突出部が、隣接する第二の突出部か ら、補強構造の面に対して平行にとった第一の間隔をおいて配置され、前記第一 の突出部が、隣接する第三の突出部から、補強構造の面に対して平行にとった第 二の間隔をおいて配置され、前記第一の間隔と前記第二の間隔が相互に等しくな く、前記突出部のそれぞれが液体透過性環状部分により取り囲まれ、好ましくは 前記第一突出部と第二突出部の間の環状部分の前記水圧半径が前記第一突出部と 前記第三突出部の間の環状部分の水圧半径よりも小さいことを特徴とする、請求 項８に記載の装置。