JP2015516034A - 補強材を有するらせん状に巻回された材料ストリップを含む産業用ファブリック - Google Patents

Abstract

不織布の製造に使用するための無端ベルトまたはスリーブのような産業用ファブリック、およびその作成の方法が開示される。産業用ファブリックは産業用ストラップ材またはリボン材のようなポリマー材料のストリップをらせん状に巻回し、ストリップ材の隣接する辺を超音波溶着またはレーザ溶着の技法を使用して接合することによって製造される。ファブリックは空気および／または水に透過性とするために次いで適当な技法を使用して穿孔されてよい。

Description

［関連出願の相互参照］
本出願は、２００９年９月２９日に出願された米国仮特許出願第６１／２４６，８１２号、２００９年９月２９日に出願された米国仮特許出願第６１／２４６，８０１号、２００９年１月２７日に出願された米国仮特許出願第６１／１４７，６３７号、および２００８年１２月１２日に出願された米国仮特許出願第６１／１２１，９９８号の優先権を主張する、２００９年１２月１０日に出願された米国特許出願公開第１２／６３５，３６７号の一部継続出願である。

［参照による組み込み］
本明細書で言及する特許、特許出願、文書、参考文献、任意の製品に関する製造者の指示書、説明書、製品仕様書および製品シートのすべては、参照によって本明細書に組み込まれ、本発明の実施において使用できる。

本発明は無端のファブリックを対象とし、詳細には不織布製品の製造に使用される産業用ファブリックを対象とする。より詳細には、本発明はパターンまたはマークの入った不織布製品の製造に使用されるベルトまたはスリーブのような支持部材を対象とする。さらに、本発明は、エアレイ方式、メルトブロー方式、スパンボンド方式、および水流絡合方式のような不織布の製造に使用されるベルトおよび／またはスリーブとして使用することができる。

不織布製品を作成する工程は何年も前から知られている。ある工程では、繊維のバットまたはウェブを水流またはウォータージェットで処理して繊維を互いに絡合させウェブの強度などの物理的特性を改善する。ウォータージェットによるそのような処理の技法は数十年前から知られており、米国特許第３，２１４，８１９号、米国特許第３，５０８，３０８号、および米国特許第３，４８５，７０６号の開示から知ることができる。

一般的には、この方法は加圧されたウォータージェットの作用によって基本繊維を交絡させることを含み、ウォータージェットは繊維構造に針のように作用しウェブを形成する繊維の一部を厚さ方向に再配向させることを可能にする。

そのような技術は、現時点でも広く開発されており、特に医療分野および医療施設における用途のため、拭き取りのため、フィルタリングのため、ならびにティーバッグの包装のためなど、繊維品使用のための、「スパンレース」構造体または「水流絡合」構造体として知られているものを製造するためにとどまらず使用されており、また得られる物品は、米国特許第３，５０８，３０８号の開示から知られるようにばらつきがなく均質であり、また必要に応じて繊維の再配向のもたらすデザインを含むが、このことは米国特許第３，４８５，７０６号の開示から知られるように美的な目的にとって非常に重要である。

「スパンレース」型または「水流絡合」型の製造に関して、材料の混合物を製造することによって、たとえば、天然繊維、人工繊維、もしくは合成繊維製など、様々な種類の繊維から成る複数のウェブ、または繊維が事前に混合された平坦なウェブ（「スパンボンド」型のウェブなど）を、不織布構造中に組み込み可能な補強材と組み合わせて、製品の最終的な特性を適合可能であることがかなり以前から知られている。

米国特許第５，７１８，０２２号および米国特許第５，７６８，７５６号にそれぞれ対応する、フランス特許第ＦＲ−Ａ−２ ７３０ ２４６号およびフランス特許第ＦＲ−Ａ−２ ７３４ ２８５号は、疎水性の繊維またはこれらの繊維の混合物を、ウォータージェットによって、他の親水性の繊維または完全に天然繊維から成る平坦なウェブとともに首尾よく処理することを可能にする解決法について説明している。

これらの文献の教示によれば、処理は一般に、同じ種類または異なる種類の基本繊維から構成される基礎ウェブを処理すること、この基礎ウェブを圧縮し湿らせること、および次いで基礎ウェブに作用する高圧の水の連続的なジェットの少なくとも１つのラックにより繊維を織り交ぜることを含む。

この目的のために、基礎ウェブは動いている無端の多孔性の支持体上で積極的に前進させられ、内部に部分真空が適用される有孔の回転式円筒ドラムの表面上に運ばれる。基礎ウェブは、いずれも実質的に同じ速度で前進する多孔性の支持体と回転式ドラムとの間で機械的に圧縮される。圧縮区域のすぐ下流では、ウェブ上にウォーターカーテンが向けられ、ウォーターカーテンは多孔性の支持体、圧縮された基礎ウェブ、および支持する有孔ドラムを連続して貫通し、有孔ドラムでは真空源によって余分な水を除去する。

基本繊維は、依然として回転式円筒ドラム上で、圧縮され濡らされたウェブが高圧の水のジェットの少なくとも１つのラックの作用を受けることによって、連続的に織り交ぜられる。一般に、結合は、ウェブの同一面上にまたは交互に２つの面に対して作用する、ウォータージェットの複数の連続したラックによって行われ、ラック内の圧力および放出されるジェットの速度はあるラックから次のラックへと変化し、変化は通常漸進的である。

ＦＲ２７３４２８５号から知られるように、有孔のローラー／ドラムが無作為に分布する微細孔を含みうることに留意することが重要である。必要に応じて、最初の結合処理の後で、多孔性の不織布構造体に、反対面に適用される第２の処理を施してもよい。

スパンレース不織布製品または水流絡合不織布製品の製造の工程において、完成品上にパターンまたはマークを付与し、そのことによって製品に所望のデザインを作り出すことが望まれる場合が多い。このパターンまたはマークは通常は、不織布シートの形成および巻き上げ工程とは別個の２次工程を使用して発現され、この場合エンボス加工／パターン形成されたカレンダロールが使用される。これらのロールは通常は高価であり、また多孔性のウェブの特定の領域を圧縮して要求されるパターンまたはマークを作り出すという原理に基づいて機能する。しかし、不織布製品上にパターンまたはマークを作り出すために別個の工程を使用することの欠点がいくつか存在する。たとえば、カレンダロールへの高い初期投資が要求されることが考えられ、このことは製造者が経済的に妥当とすることができる生産運転の長さを限定する可能性がある。第２に、別個のパターン形成またはマーク形成段階に起因して、より高い処理コストが発生することが考えられる。第３に、カレンダにかけるステップでの圧縮後に製品のキャリパ（厚さ）を維持するために、最終製品が必要を上回る材料含有量を有することが考えられる。最後に、カレンダ処理中の高圧圧縮に起因して、２段階の工程により完成品の体積が所望より小さくなることが考えられる。これらの知られているパタ−ン形成工程を用いて作成された先行技術の不織布は、明確で良好に画定された***した部分を有しておらず、従って所望のパターンを見るのは難しい。さらに、先行技術のエンボス加工された不織布製品の***した部分は寸法が安定しておらず、これらの***した部分は用途に応じてある時間の経過後応力がかかるとそれらの３次元構造を失う傾向にある。

米国特許第５，０９８，７６４号および米国特許第５，２４４，７１１号は、不織布ウェブまたは不織布製品を製造するためのさらに最近の方法における支持部材の使用を開示している。支持部材はトポグラフィカルな特徴の構成と開口のアレイとを有する。この工程において、始点となる繊維のウェブはトポグラフィカルな支持部材上に位置付けられる。支持部材は多孔性のウェブを表面に有し、典型的には水である高圧の流体のジェット下で通過される。水のジェットにより、繊維は、支持部材のトポグラフィカルな構成に基づいて、特定のパターンで互いに縒り合い絡合する。

支持部材のトポグラフィカルな特徴および開口のパターンは、結果として得られる不織布製品の構造にとって極めて重要である。さらに支持部材は、流体ジェットが繊維を再配置しその繊維を安定したファブリックを提供するためのそれらの新しい構成で絡合させる間、多孔性のウェブを支持するのに充分な、構造的完全性および強度を有していなければならない。支持部材は流体ジェットの力の下で実質的な歪みを何ら受けてはならない。また、支持部材は、効果的な絡合の妨げとなるであろう多孔性のウェブの「浸水（ｆｌｏｏｄｉｎｇ）」を防ぐために、比較的大量の絡合用の水を除去するための手段を有していなければならない。通常は、支持部材は排出開口を含み、排出開口は、多孔性のウェブの完全性を維持しかつ形成表面を介した繊維の消失を防ぐために、大きさが充分小さくなければならない。さらに、支持部材は、絡合した多孔性の不織布をそこから取り外す際に妨げとなる可能性のあるバリ、鉤状部、または類似の凹凸部を、実質的に有するべきでない。同時に、支持部材は、その表面に加工されている多孔性のウェブの繊維が、流体ジェットの影響下で洗い流されないような（すなわち良好な繊維保持および支持）ものでなければならない。

不織布の製造中に生じる主要な問題の１つは、不織布製品に対象とする用途に応じた強度特性を与えるために、体積、手ざわり、外観などのような特定の物理的特性を維持または付与しつつ、不織布を構成する繊維の結束を実現するという問題である。

体積、吸水性、強度、柔軟性、および美的外観の特性は多くの製品にとって、意図した目的で使用されるときに真に重要である。これらの特性を有する不織布製品を製造するために、支持部材は多くの場合、シート接触表面がトポグラフィカルな変化を呈するように構築されることになる。

これらの支持部材（ファブリック、ベルト、スリーブ）が無端ループの形態をとってよく、またコンベヤーの様式で機能してよいことが評価されるべきである。不織布の製造がかなりの速度で進行する連続的な工程であることがさらに評価されるべきである。つまり、基本繊維またはウェブは、形成区間内の形成用ファブリック／ベルト上に連続的に配設され、その間新たに絡合された不織布ファブリックは支持部材から後続の工程へと連続的に移送され続けている。

本発明は、上で検討した先行技術の特許／特許出願によって対処された問題への代替の解決法を提供する。

本発明は、従来のベルトまたはスリーブの代わりに機能する改善されたベルトまたはスリーブを提供し、またその上で製造される不織布製品に体積、外観、テクスチャ、吸水性、強度および手ざわりなどの所望の物理的特性を付与する。

従って本発明の主要な目的は、貫通した空洞を所望のパターンで有するベルトまたはスリーブのような、スパンレース用のまたは水流絡合用の支持部材を提供することである。

さらなる目的は、たとえばサンディング、グレービング、エンボス加工、またはエッチングのような、当技術分野で知られている手段のいずれかを使用して作出されたトポグラフィまたはテクスチャを、一方の表面または両表面に有しうるベルトまたはスリーブを提供することである。これらのおよび他の対象物ならびに利点が本発明により提供される。限定するものではないが、先行技術の織布ファブリックに対して、改善された繊維の支持および取り外し（取り残しなし）、ならびに基本繊維を捕えるための糸の交差がない結果としての洗浄の容易さのような、他の利点が提供される。

ベルト／スリーブが表面テクスチャを有する場合、より効果的なパターン形成／テクスチャが不織布に転移され、またこの結果より良い体積／吸水性などの物理的特性がもたらされることにもなる。

本発明は、ベルトまたはスリーブのような、スパンレース工程または水流絡合工程において天然繊維、人工繊維、または合成繊維を支持し搬送するための無端支持部材に関する。本発明の多孔性の構造体、ベルト、またはスリーブはカレンダ処理技術に対して以下の非限定的な利点を呈する。すなわち、ファブリックスリーブが比較的高価でない物品であり固定設備における大きな資本投資を伴わないこと、パターン形成が絡合工程自体の間に達成され、別個のカレンダ処理工程の必要性が排除されること、キャリパ／厚さが圧縮により劣化しないので最終製品におけるより低い材料含有量が実現されること、完成品がカレンダ処理段階で圧縮されないため、完成品をより大きな体積で製造できることである。不織布ロール製品の製造者にとって、これらの工程の利点は更に、最終製品の、所望のパターン、マーク、またはテクスチャを有するより低コストのスパンレースウェブまたは水流絡合ウェブという利点；特定の製品の生産運転のサイズ／長さを低減できるので製品のカスタマイズが可能となるという利点；消費者用途において大きな価値のあるより高い吸水性という特性付与する大きな体積を有する製品のような、より高性能の製品の製造という利点、につながる。

例示的な実施形態では、無端ベルトまたは無端スリーブは、２つのロールの周りに隣り合って当接する様式でらせん巻回されたストリップ材から形成される。ストリップは適当な方法で互いにしっかりと付着されて、特定の使用にとっての所望の長さおよび幅で無端のループを形成する。スリーブの場合、その上でスリーブが使用されることになるドラムのおよその直径サイズおよびＣＤ長さの、単一ロールまたはマンドレルの表面周りにストリップが巻回されてよい。材質として使用されるストリップは通常、産業用ストラップ材として生産される。ストラップ、特に可塑性のストラップ材は、通常は対象物を一緒に固定または挟持するために使用される比較的薄い可塑性の帯と定義される。驚くべきことに、この種類の可塑性材料は進歩性のあるベルトまたはスリーブを形成するための材料ストリップとなるのに適した特性を有することが発見された。

（可塑性の）ストラップ材とモノフィラメントとの間の定義の違いは大きさ、形状、および用途に関連している。ストラップ材とモノフィラメントとはいずれも、押し出し、単軸配向、および巻き取りという同じ基本ステップを有する押し出し工程によって作成される。モノフィラメントは一般にストラップよりも大きさが小さく、通常は丸い形状である。モノフィラメントは釣り糸、および製紙機械布を含む産業用ファブリックのような幅広い様々な用途で使用される。ストラップは一般にモノフィラメントよりも大きさがはるかに大きく、主軸に沿って基本的に常により幅広であり、従って、その意図する目的のための長方形の形状である。

押し出しの技術においては可塑性のストラップが押し出し工程によって作成されることはよく知られている。またこの工程が押し出し形成された材料の単軸配向を含むこともよく知られている。また単軸配向を使用する２つの基本的な押し出し工程があることもよく知られている。一つの工程は、個々のストラップ細長く切断される幅広のシートの押し出しおよび配向である。他方の工程は配向された個々のストラップ材の押し出しである。この第２の工程はモノフィラメントを作成する工程と非常によく似ており、このことは両工程のための設備が類似していることから明らかである。

ストラップ材を使用することのモノフィラメントに対する利点は、ファブリックを製造するために必要ならせん巻回の数である。モノフィラメントは通常、それらの最大軸において５ｍｍを超えない糸であると考えられる。製紙機械布および上述のその他の使用のために使用される単軸モノフィラメントの大きさは、それらの最大軸において１．０ｍｍを超えることはほとんどない。使用されるストラップ材は通常、少なくとも幅１０ｍｍであり、幅１００ｍｍを超える場合もある。幅が１０００ｍｍに上るストラップ材も使用しうることが想定される。使用されうるストラップ材の供給業者にはＳｉｇｎｏｄｅのような企業が含まれる。

さらに別の利点は、引っ張り係数に対する厚さである。たとえば、先行技術のポリエステル（ＰＥＴ）フィルムは、長軸（または機械方向すなわちＭＤ）において約３．５ＧＰａの引っ張り係数を有する。ＰＥＴストラップ（またはリボン）材は１０ＧＰａから１２．５ＧＰａの範囲の引っ張り係数を有する。フィルムに関して同じ係数を実現するためには、構造体が３〜３．６倍の厚さでなければならない。

従って本発明は、１つの例示的な実施形態によれば、これらのらせん巻回されたリボンから単一層もしく多層の構造体として形成された、ファブリック、ベルト、またはスリーブである。ファブリック、ベルト、またはスリーブは平面上の滑らかな上部表面および底部表面を有する。ベルトまたはスリーブはまた、たとえばサンディング、グレービング、エンボス加工、またはエッチングのような、当技術分野で知られている手段のいずれかを用いて、何らかの様式でテクスチャを施される。ベルトまたはスリーブは空気および／または水に対して不透過性とすることができる。ベルトまたはスリーブはまた、空気および／または水に対して透過性となりうるように、何らかの機械的または熱的（レーザ）手段によって穿孔することもできる。

別の例示的な実施形態では、リボンは互いに組み合わされた外形を有するように形成される。ベルトまたはスリーブはこれらの組み合わされたストリップをらせん状に巻回することによって形成され、隣接するリボンストリップの平行なおよび／または直交する辺を単に当接させるよりも大きな完全性を有すると考えられる。このベルトまたはスリーブは空気および／または水に対して不透過性とすることも、穿孔して透過性とすることもできる。

上の実施形態はらせん状に巻回されたリボンのストリップの単一の層に関するものであるが、２つ以上の層のベルトまたはスリーブを形成する様々な幾何学形状を有するストリップを使用する利点が存在する場合がある。従って、１つの例示的な実施形態によれば、ベルトまたはスリーブは、２つ以上の層が機械的に組み合わされるかまたは当業者に知られている他の手段によって一緒に付着させられるかするように、そこにストリップが形成されうる２つ以上の層を有していてもよい。ここでも構造体は、空気および／もしくは水に対して不透過性であるかまたは穿孔して透過性とするかのいずれかとすることができる。

別の例示的な実施形態は、ベルトまたはスリーブの完全性をさらに改善するために使用される「溶着ストリップ」の概念を使用して形成された多層構造体である。構造体は空気および／もしくは水に対して不透過性であるかまたは穿孔して透過性とすることができる。

本発明を特徴付ける様々な新規な特徴が、本開示に添付されその一部を形成する特許請求の範囲において詳しく指摘される。本発明、その運用上の利点、およびその使用によって得られる具体的な対象物をより良く理解するために、本発明の好ましいが非限定的である実施形態が、対応する構成要素が同じ参照符号によって識別される添付の図面において例示される、添付の説明的事項を参照する。

ファブリックおよびファブリック構造体という用語が使用されるが、ファブリック、ベルト、コンベヤー、スリーブ、支持部材、およびファブリック構造体は、本発明の構造体を説明するために入れ替え可能に使用される。同様に、ストラップ、リボン、ストリップ材、および材料ストリップという用語は、説明の全体を通して入れ替え可能に使用される。

本開示における「備えている」および「備える」という用語は、「含んでいる」および「含む」を意味することができ、または米国特許法で「備えている」もしくは「備える」という用語に通常与えられる意味を有することができる。「から本質的に成っている」または「から本質的に成る」という用語は、特許請求の範囲で使用される場合、米国特許法においてこれらに割り当てられた意味を有する。本発明の他の態様は、以下の開示において説明されるか、または以下の開示から明らかである（とともに、本発明の範囲内にある）。

付随する図面は、本発明のさらなる理解を提供するために含められており、本明細書に組み入れられ、本明細書の一部を構成する。本明細書に提示する図面は本発明の様々な実施形態を例示し、説明と併せて本発明の原理を説明する役割を果たす。

本発明の一態様によるファブリック、ベルト、またはスリーブの斜視図である。 本発明のファブリック、ベルト、またはスリーブを構築できる方法を例示する図である。 進歩性のあるファブリック、ベルト、またはスリーブを製造するために使用されるストリップ材のいくつかの実施形態の幅方向から見た断面図である。 進歩性のあるファブリック、ベルト、またはスリーブを製造するために使用されるストリップ材のいくつかの実施形態の幅方向から見た断面図である。 進歩性のあるファブリック、ベルト、またはスリーブを製造するために使用されるストリップ材のいくつかの実施形態の幅方向から見た断面図である。 進歩性のあるファブリック、ベルト、またはスリーブを製造するために使用されるストリップ材のいくつかの実施形態の幅方向から見た断面図である。 進歩性のあるファブリック、ベルト、またはスリーブを製造するために使用されるストリップ材のいくつかの実施形態の幅方向から見た断面図である。 進歩性のあるファブリック、ベルト、またはスリーブを製造するために使用されるストリップ材のいくつかの実施形態の幅方向から見た断面図である。 進歩性のあるファブリック、ベルト、またはスリーブを製造するために使用されるストリップ材のいくつかの実施形態の幅方向から見た断面図である。 進歩性のあるファブリック、ベルト、またはスリーブを製造するために使用されるストリップ材のいくつかの実施形態の幅方向から見た断面図である。 進歩性のあるファブリック、ベルト、またはスリーブを製造するために使用されるストリップ材のいくつかの実施形態の幅方向から見た断面図である。 進歩性のあるファブリック、ベルト、またはスリーブを製造するために使用されるストリップ材のいくつかの実施形態の幅方向から見た断面図である。 進歩性のあるファブリック、ベルト、またはスリーブを製造するために使用されるストリップ材のいくつかの実施形態の幅方向から見た断面図である。 進歩性のあるファブリック、ベルト、またはスリーブを製造するために使用されるストリップ材のいくつかの実施形態の幅方向から見た断面図である。 進歩性のあるファブリック、ベルト、またはスリーブを製造するために使用されるストリップ材のいくつかの実施形態の幅方向から見た断面図である。 進歩性のあるファブリック、ベルト、またはスリーブを製造するために使用されるストリップ材のいくつかの実施形態の幅方向から見た断面図である。 進歩性のあるファブリック、ベルト、またはスリーブを製造するために使用されるストリップ材のいくつかの実施形態の幅方向から見た断面図である。 進歩性のあるファブリック、ベルト、またはスリーブを製造するために使用されるストリップ材のいくつかの実施形態の幅方向から見た断面図である。 進歩性のあるファブリック、ベルト、またはスリーブを製造するために使用されるストリップ材のいくつかの実施形態の幅方向から見た断面図である。 進歩性のあるファブリック、ベルト、またはスリーブを製造するために使用されるストリップ材のいくつかの実施形態の幅方向から見た断面図である。 進歩性のあるファブリック、ベルト、またはスリーブを製造するために使用されるストリップ材のいくつかの実施形態の幅方向から見た断面図である。 進歩性のあるファブリック、ベルト、またはスリーブを製造するために使用されるストリップ材のいくつかの実施形態の幅方向から見た断面図である。 進歩性のあるファブリック、ベルト、またはスリーブを製造するために使用されるストリップ材のいくつかの実施形態の幅方向から見た断面図である。 進歩性のあるファブリック、ベルト、またはスリーブを製造するために使用されるストリップ材のいくつかの実施形態の幅方向から見た断面図である。 進歩性のあるファブリック、ベルト、またはスリーブを製造するために使用されるストリップ材のいくつかの実施形態の幅方向から見た断面図である。 進歩性のあるファブリック、ベルト、またはスリーブを製造するために使用されるストリップ材のいくつかの実施形態の幅方向から見た断面図である。 進歩性のあるファブリック、ベルト、またはスリーブを製造するために使用されるストリップ材のいくつかの実施形態の幅方向から見た断面図である。 進歩性のあるファブリック、ベルト、またはスリーブを製造するために使用されるストリップ材のいくつかの実施形態の幅方向から見た断面図である。 進歩性のあるファブリック、ベルト、またはスリーブを製造するために使用されるストリップ材のいくつかの実施形態の幅方向から見た断面図である。 ２軸配向材料（フィルム）および押し出された材料（成形された部分）に対する、単軸配向材料（ストラップ／リボン）を使用する利点を示す棒グラフである。 本発明のファブリック、ベルト、またはスリーブを構築できる方法に含まれるステップを例示する図である。 本発明のファブリック、ベルト、またはスリーブを構築できる方法に含まれるステップを例示する図である。 本発明のファブリック、ベルト、またはスリーブを構築できる方法に含まれるステップを例示する図である。 本発明のファブリック、ベルト、またはスリーブを構築できる方法に含まれるステップを例示する図である。 本発明の一態様によるファブリック、ベルト、またはスリーブを形成する際に使用できる装置の概略図である。 本発明の一態様によるファブリック、ベルト、またはスリーブを形成する際に使用できる装置の概略図である。 本発明の一態様によるファブリック、ベルト、またはスリーブを形成する際に使用できる装置の概略図である。 本発明の一態様によるファブリック、ベルト、またはスリーブの断面図である。 本発明の一態様によるファブリック、ベルト、またはスリーブの製造に使用される装置の断面図である。 本発明の支持部材を使用して不織布ウェブを製造するための種類の異なる装置の概略図である。 本発明の支持部材を使用して不織布ウェブを製造するための種類の異なる装置の概略図である。

ここで本発明を、本発明の好ましい実施形態が示された添付の図面を参照して、以降でより充分に説明する。しかし本発明は多くの様々な形態で実現でき、本発明に記載の例示された実施形態に限定されるものと解釈されるべきではない。むしろ、これらの例示された実施形態は、本開示が徹底的かつ完全であるように、かつ当業者に本発明の範囲を充分に伝えるように提供される。

本発明は、たとえば図１５に示すような装置で使用するための無端ベルトのような、連続的な支持部材を提供する。不織布支持部材は従来の織布支持部材の代わりとして機能し、その上で製造される不織布製品に所望のテクスチャ、手ざわり、および体積を付与する。本発明の支持部材は不織布の製造に関連する製造時間および費用を低減しうる。

図１５は本発明による支持部材を使用して不織布ファブリックを連続的に製造するための装置を示す。図１５の装置は、実際には本発明によるトポグラフィカルな支持部材としての役割を果たすコンベヤーベルト８０を含む。当技術分野でよく知られているように、ベルトは１対の離間したローラーの周りを反時計回り方向に連続的に移動する。ベルト８０の上方には、オリフィスの複数のラインまたはグループ８１を接続する流体吐出マニホールド７９が配置されている。各グループは非常に微細な直径のオリフィスの１つまたは複数の列を有し、それぞれ直径約０．００７インチのオリフィスが１インチあたり３０個ある。オリフィスのグループ８１には所定の圧力で水が供給され、水はオリフィスから非常に微細な、実質的に柱状の、枝分かれのない水流または水のジェットの形態で吐出される。マニホールドは、オリフィスの各ラインまたはグループを調節するための圧力ゲージ８８および制御弁８７を備える。各オリフィスラインまたはグループの下方には、余分な水を除去し領域を不適切な浸水から防ぐための吸引箱８２が配置されている。不織布製品として形成されることになる繊維ウェブ８３は、本発明のトポグラフィカルな支持部材のコンベヤーベルトに給送される。適切なノズル８４を通して繊維状ウェブ上に水が噴霧されて、入ってくるウェブ８３を事前に濡らすとともに繊維が流体吐出マニホールドの下を通過するときの繊維の制御を助ける。この水ノズルの下方に余分な水を除去するための吸引スロット８５が設置されている。繊維状ウェブは流体吐出マニホールドの下を反時計回り方向に通過する。オリフィスの任意の所与のグループ８１を作動させる圧力はオリフィスの任意のその他のグループ８１を作動させる圧力から独立して設定することができる。しかし通常は、噴霧ノズル８４に最も近いオリフィスのグループ８１は、たとえば１００ｐｓｉなど比較的低圧で作動される。このことは入ってくるウェブを支持部材の表面上に定置する際に助けとなる。図１５でウェブが反時計回り方向に通過するとき、オリフィスのグループ８１を作動させる圧力は通常は大きくなる。続くオリフィスの各グループ８１をその時計回り方向隣のグループより高い圧力で作動させる必要はない。たとえば、オリフィスの２つ以上の隣接するグループ８１は同じ圧力で作動させることができ、その後、次に続くオリフィスのグループ８１（反時計回り方向）は異なる圧力で作動させることができる。非常に典型的には、ウェブが取り去られる場所であるコンベヤーベルト端部での作動圧力は、ウェブがコンベヤーベルトの中に最初に給送される作動圧力よりも高い。図１５にはオリフィスの６つのグループ８１が示されているが、この数はそれほど重要ではなく、使用されるウェブの重量、速度、圧力、各グループにおける穴の列の数などによることになる。流体吐出マニホールドと吸引マニホールドとの間を通過した後、この時点で形成されている不織布ファブリックは、余分な水を除去するために追加の吸引スロット８６の上を通される。オリフィスのグループ８１の下側表面から繊維状ウェブ８３の上側表面までの距離は通常は約０．５インチから約２．０インチの範囲であり、約０．７５インチから約１．０インチまでの範囲が好ましい。ウェブは、ウェブがマニホールドに接触するほどマニホールドに近接して配置させることができないことは明らかであろう。他方で、オリフィスの下側表面とウェブの上側表面との間の距離が大きすぎると、流体の流れはエネルギーを失い工程の効率性が低下することになる。

本発明の支持部材を使用して不織布ファブリックを製造するための好ましい装置は図１６に概略的に示されている。この装置において、トポグラフィカルな支持部材は回転可能なドラムスリーブ９１である。ドラムスリーブ９１の下のドラムは反時計回り方向に回転する。ドラムスリーブ９１の外側表面は所望のトポグラフィカルな支持構成を含む。ドラムの周縁の一部位の周りに配置されているのは、湾曲したプレートの外側の表面上に設置された繊維状ウェブ９３に水または他の流体をかけるための複数のオリフィスストリップ９２が接続されたマニホールド８９である。各オリフィスストリップは、本明細書で先に述べたような微細な直径の穴または開口の列を１つまたは複数含んでよい。通常は、その開口の呼び径は、例えば、およそ０．００５インチから０．０１インチである。目的に適していれば、他の大きさ、形状、および配向は当然に利用可能である。また、たとえば、所望であれば１インチあたり５０個または６０個もの、あるいはさらに多くの穴が存在してもよい。水または他の流体がオリフィスの列を通して方向付けられる。一般に、また上で説明したように、各オリフィスグループにおける圧力は通常、繊維状ウェブが下を通過する第１のグループから最後のグループへと大きくなる。圧力は適切な制御弁９７によって制御されかつ圧力ゲージ９８によって監視される。ドラムは集水孔９４に接続されるが、集水孔９４に対して真空引きを行って水の除去を助け、領域を浸水から防ぐようにしてもよい。図１６に見られるように、繊維状ウェブ９３は動作時、水吐出マニホールド８９の前でトポグラフィカルな支持部材の上側表面上に設置される。繊維状ウェブはオリフィスストリップの下方を通過し不織布製品として形成される形成された不織布は次いで装置９５のオリフィスストリップのない区間９５の上を通過するが、真空は継続して適用される。ファブリックは脱水後ドラムから取り去られ、一連の乾燥シリンダ９６の周りを通されてファブリックが乾燥される。

ここで支持部材、ベルト、またはスリーブの構造に目を向けると、支持部材は貫通した空洞のパターンを有することができる。貫通した空洞は、たとえば支持部材、ベルト、またはスリーブ上で製造するときに、不織布製品またはウェブのトポグラフィおよび体積を向上させる、幾何学的特徴をとりわけ含んでよい。本発明の支持部材の他の利点には、ウェブの取り外しがより容易であること、汚染耐性の改善、および繊維の取り残しの減少が含まれる。さらに別の利点は、貫通した空洞を任意の所望の位置にまたは任意の所望のパターンで設置することができるため、この支持部材は従来の織機の制約および必要性を回避するということである。支持部材はまた、一方または両方の表面に、サンディング、グレービング、エンボス加工、またはエッチングなど、当技術分野で知られている手段のいずれかを使用して製造されるテクスチャを有してもよい。

「貫通した空洞」という用語は「貫通孔」という用語と同義であり、ベルトまたはスリーブのような支持部材を完全に貫通する任意の開口部を表すことが評価されるであろう。本明細書で参照される支持部材には、限定するものではないが、特に不織布の製造に使用されるベルトまたはコンベヤーおよびスリーブまたは円筒状のベルトのような、産業用ファブリックが含まれる。先に述べたように、ファブリックおよびファブリック構造体という用語は好ましい実施形態を説明するために使用されるのに対して、ファブリック、ベルト、コンベヤー、スリーブ、支持部材、およびファブリック構造体は本発明の構造体を説明するために入れ替え可能に使用される。

図１は本発明の産業用ファブリック、ベルト、またはスリーブ１０の斜視図である。ファブリック、ベルト、またはスリーブ１０は、内側表面１２および外側表面１４を有し、たとえば産業用ストラップ材などのポリマー材料のストリップ１６を、当接して相互に隣接する複数の巻きで、らせん状に巻回することによって形作られる。ストリップ材１６は、ファブリック、ベルト、またはスリーブ１０が構築されるらせん形の様式に基づいて、ファブリック、ベルト、またはスリーブ１０の長さ周りに実質的に長手方向にらせん巻きされる。

図２にファブリック、ベルト、またはスリーブ１０を製造できる例示的な方法を例示する。装置２０は、第１処理ロール２２および第２処理ロール２４を含み、これら両方がその長手軸の周りで回転可能である。第１処理ロール２２および第２処理ロール２４は互いに平行であり、かつある距離によって分離されており、この距離は、それらのロール上で製造されることになるファブリック、ベルト、またはスリーブ１０の、その周りで長手方向に測定したときの全長を決定する。第１処理ロール２２の側方に、軸周りに回転可能に取り付けられ処理ロール２２および２４に平行に変位可能な供給リール（図示せず）が設けられている供給リールは、リール巻きされて供給されるたとえば幅１０ｍｍ以上のストリップ材１６を収容する。供給リールは、たとえば第１処理ロール１２の左手端部に最初に位置付けられ、その後右側または他の側に所定の速度で連続的に変位される。

ファブリック、ベルト、またはスリーブ１０の製造を開始するにあたって、ポリマーストラップ材１６のストリップの始まりの部分が、第１処理ロール２２からぴんと張った状態で延ばされて、第２処理ロール２４に向けられ、第２処理ロール２４を回り、第１処理ロール２２に戻り、閉じたらせん２６の第１コイルを形成する。閉じたらせん２６の第１コイルを閉じるために、ストリップ材１６の始まりの部分はポイント２８でその第１のコイルの端部に接合される。下で検討するように、らせん状に巻回されたストリップ材１６の隣接する巻きは機械的手段および／または接着手段によって互いに接合される。

従って、連続する閉じたらせん２６のコイルは、ストリップ材１６を第１処理ロール２２上に給送しつつ、第１処理ロール２２および第２処理ロール２４を図２の矢印で示される共通の方向に回転させることによって製造される。同時に、第１処理ロール２２上に新たに巻回されているストリップ材１６は、たとえば機械的手段および／もしくは接着手段または任意の他の適当な手段によって、すでに第１処理ロール２２および第２処理ロール２４の上にあるストリップ材に連続的に接合されて、閉じたらせん２６の追加のコイルが製造される。

この工程は、第１処理ロール２２または第２処理ロール２４に沿って軸方向に測定したときに閉じたらせん２６が所望の幅を有するまで継続される。その点で、第１処理ロール２２および第２処理ロール２４上にまだ巻回されていないストリップ材１６は切断され、また、それらから製造された閉じたらせん２６は、第１処理ロール２２および第２処理ロール２４から取り去られて、本発明のファブリック、ベルト、またはスリーブ１０が提供される。

本明細書では２つのロールの装置が説明されているが、本発明のファブリック、ベルト、またはスリーブを形成するために、ストリップが単一のロールまたはマンドレルの表面の周りに巻回されてよいことは当業者には明らかでありうる。適切な大きさのロールまたはマンドレルは、製造されることになるファブリック、ベルト、またはスリーブの所望の寸法に基づいて選択しうる。

ファブリック、ベルト、またはスリーブ１０を製造するための本方法は、汎用性が非常に高くかつ、不織のおよび／または産業用の、様々な長手方向および横切る方向の寸法のファブリック、ベルト、またはスリーブの製造に適合可能である。つまり、製造者は、本発明を実施することによって、所与の不織布製造機械にとって適切な長さおよび幅の織布ファブリックを製造する必要がもはやなくなる。むしろ、製造者は、適切なファブリック、ベルト、またはスリーブ１０の適切な長さを決定するために第１処理ロール２２および第２処理ロール２４を適切な距離で分離し、閉じたらせん２６が所望の適切な幅に達するまでストリップ材１６を第１処理ロール２２および第２処理ロール２４の上に巻回すればよいだけである。

さらに、ファブリック、ベルト、またはスリーブ１０はポリマーストラップ材１６のストリップをらせん状に巻回することによって製造され、織布ファブリックではないため、ファブリック、ベルト、またはスリーブ１０の外側表面１２は滑らかで連続的とすることができ、また織布ファブリックの表面が完全に滑らかであることを妨げるナックルがない。しかし本発明のファブリック、ベルト、またはスリーブは、その上で製造された不織布製品のトポグラフィおよび体積を向上させる。本発明の支持部材の他の利点には、ウェブの取り外しがより容易であること、汚染耐性の改善、および繊維の取り残しの減少が含まれる。さらに別の利点は、貫通した空洞を任意の所望の位置にまたは任意の所望のパターンで設置することができるため、この支持部材は従来の織機の制約および必要性を回避するということである。ファブリック、ベルト、またはスリーブは、一方または両方の表面に、たとえばサンディング、グレービング、エンボス加工、またはエッチングなど、当技術分野で知られている手段のいずれかを使用して製造されるテクスチャを有してもよい。代替として、ファブリック、ベルト、またはスリーブは一方または両方の表面が滑らかであってよい。

図３Ａから図３Ｉは、本発明のファブリック、ベルト、またはスリーブを製造するために使用されるストリップ材のいくつかの実施形態の幅方向から見た断面図である。各実施形態は、平坦（平面状）かつ互いに平行であってよいか、または特定の用途に適するよう意図されたある外形を有してよい、上側表面および下側表面を含む。図３Ａに目を向けると、本発明の一実施形態によれば、材料ストリップ１６は、上側表面１５、下側表面１７、第１の平面状側面１８、および第２の平面状側面１９を備える。上側表面１５および下側表面１７は平坦（平面状）かつ互いに平行であってよく、第１の平面状側面１８および第２の平面状側面１９は、らせん状に巻回されたストリップ材１６のそれぞれの第１の平面状側面１８が、その直前の巻きの第２の平面状側面１９に対して密接に当接するように、平行な方向に傾斜していてよい。ストリップ材１６の巻きのそれぞれは、その隣接する巻きに、それらのそれぞれの第１の平面状側面１８および第２の平面状側面１９をたとえば接着剤によって互いに接合することによって接合され、この接着剤は熱活性、室温硬化（ＲＴＣ）もしくは熱溶融接着剤、または任意の他の適当な手段であってよい。

図３Ｂでは、材料ストリップ１６は、らせん状に形成されたファブリック、ベルト、またはスリーブにおける隣接するストリップ材１６を接合するための機械的な組み合いが可能となる断面構造を有してよい。隣接するストリップ材１６は同じもしくは異なる大きさおよび／または外形とすることができるが、図３Ｂに示すように、それぞれがロック位置を有する。機械的な組み合い構造の他の例が、個々のストリップ材１６の断面が例示された図３Ｃから図３Ｇに示されている。それぞれの場合において、ストリップ材１６の一方の側面は、隣接するストリップ材１６の他方の側面と組み合うかまたは接続するように設計されてよい。たとえば、図３Ｇに示す実施形態を参照すると、ストリップ材１６は、上側表面４２、下側表面４４、一方側の舌部４６、および他方側の溝部４８を有してよい。舌部４６は、ストリップ１６のらせん状に巻回された巻きのそれぞれにある舌部４６がその直前の巻きの溝部４８の中に嵌合するように、溝部４８の寸法に対応する寸法を有してよい。ストリップ材１６の巻きのそれぞれは、その隣接する巻きに、舌部４６を溝部４８の中に固着することによって接合される。上側表面４２および下側表面４４は、平坦（平面状）かつ互いに平行であってよく、または用途に応じて平面状でなくかつ平行でなくてよく、または図３Ｆに示すように、それらの幅方向において凸状もしくは凹状に丸みを帯びてさえいてよい。同様に、ストリップのそれぞれの側面が、同じ曲率半径を有する凸状円筒型かまたは凹状円筒型に形成されてよい。

図３Ｈは本発明の別の実施形態を示す。

対向する半球または上記の外形を有する押し出し形成されたストリップ材を有することに加えて、***したレール部を有する嵌り合う縁部を有するように、他の様々な形状を押し出し形成するかまたは矩形の押し出し材から機械加工することができ、このことによって、機械的手段および／または接着手段による結合を容易にすることができる。本発明の１つの例示的な実施形態によるそのような構造の１つが図３Ｉに示されている。代替として、材料ストリップは嵌り合うまたは１つに接合する左右の側面を必要としない場合もある。たとえば、図４Ａに示すように、ストリップ材１６の断面はその上側表面上もしくは上部側に組み合う溝部を有してよく、または図４Ｂに示すように、その下側表面上もしくは底部側に組み合う溝部を有してよい。

たとえば図４Ｃは、組み合うように位置付けられた図４Ａおよび図４Ｂの材料ストリップを示す。図４Ｃの矢印はたとえば、溝部を係合させ２つのストリップを組み合わせるために材料ストリップ１６のそれぞれが移動されねばならないであろう方向を示す。図４Ｄは１つに組み合わされたまたは接合された後の２つの材料ストリップ１６を示す。例示的な実施形態では嵌り合う材料ストリップが２つのみ示されているが、最終的なファブリック、ベルト、またはスリーブが１つに組み合わされた材料ストリップのいくつかから形成されることに留意すべきである。らせん巻回する工程において材料ストリップを組み合わせる場合には無端ループの形態のシート材を形成できることは明らかである。機械的な組み合いが示されているが、組み合いの強さは、たとえば熱的結合によって、特に「Ｃｌｅａｒｗｅｌｄ」（ｗｗｗ．ｃｌｅａｒｗｅｌｄ．ｃｏｍ参照）として知られている工業用の工程に例示されるような選択的結合として知られている技法によって改善できることにも留意すべきである。

図５Ａは上部側と底部側の両方に溝部を有する材料ストリップ１６の断面図を示す。図５Ｂは、図５Ａに示す断面形状を有する２つの材料ストリップ１６をどのようにして組み合わせることができるかを示す。組み合わされた構造は結果的に最終製品の上部表面および底部表面上の溝部となる。

図５Ｃに示す実施形態を参照すると、図５Ｃは図５Ａおよび図４Ｂに示す２つの材料ストリップ１６の組み合いを示す。これは結果として底部表面上に溝部を有し上部表面が平坦なシート製品になる。同様に、上部表面上に溝部を有し底部表面が平坦な構造体を形成することもできる。

別の例示的な実施形態は、機械的な設計に起因するより強い組み合いを形成する瘤状の組み合いまたは「積極的な」ロック部を有する材料ストリップ１６から形成されたファブリック、ベルト、またはスリーブである。この設計は、ピンおよびピンの受容体が、リボンを１つに接合するかまたはそれらを分離するかのいずれかのためにかなりの力を必要とする機械的な干渉を有するという意味において、「積極的な」組み合いを有する。たとえば図６Ａは、個々のリボン状の材料ストリップ１６における、瘤状の組み合いの特徴を例示する。図６Ｂは、図６Ａに示す構造と組み合うように設計された反対の構成の個々のリボン状の材料ストリップ１６における、瘤状の組み合いの特徴を例示する。図６Ｃは、組み合うように位置付けられた図６Ａおよび図６Ｂの個々のリボン状の材料ストリップ１６を示す。ここで上部リボンおよび底部リボンの位置が互い違いであるのは反対の構成のもう１つの材料ストリップ１６を収容するためであることに留意すべきである。最後に、図６Ｄは、一緒に押されて組み合わされた構造を形成した後の、これらの同じストリップを例示する。これらのようないくつかのリボン状の材料ストリップは、１つに組み合わされて最終的なファブリック、ベルト、またはスリーブを形成しうる。

別の例示的な実施形態は、たとえば図７Ａに示すように、上部側と底部側の両方に溝部を有する材料ストリップ１６から形成されたファブリック、ベルト、またはスリーブである。これらの２つのリボン状の材料ストリップ１６は、図７Ｂに示すように、１つに接合されて積極的な組み合いを形成するように設計されている。上部表面および底部表面がいずれもそれらのそれぞれの表面に溝部を保持していることに留意すべきである。また、図７Ａおよび図７Ｂを見ると、３つのストリップを連結して３層の構造を作成することは当業者には明らかでありえ、または、ただ２つのストリップが使用される場合は、上部ストリップにおける溝部の溝の外形は上部側と底部側とでは異ならせることができる。同様に、下部ストリップにおける溝部の溝の外形は、それぞれの側で同じとすることも異ならせることもできる。先に指摘したように、本発明に記載の実施形態はらせん状に巻回されたリボンまたはストリップの単一の層に関するものであるが、２つ以上の層のベルトを形成する様々な幾何学形状を有するストリップを使用する利点が存在する場合がある。従って、１つの例示的な実施形態によればベルトは２つ以上の層を有してよく、そこでは２つ以上の層が機械的に組み合うようにストリップを形成しうる。各層は、さらなる強度を提供するように、反対方向にまたはＭＤにおいて角度を付けて、らせん状に巻回されてよい。

たとえば、図７Ｃは結果として溝の付いた底部表面および平坦な上部表面をもたらす組み合わされた構造を示し、一方図７Ｄは結果として平坦な底部表面および溝の付いた上部表面をもたらす組み合わされた構造を示す。

当業者には明らかでありうるように、上記のような積極的な組み合いを作成するために多くの形状が考慮されうる。たとえば、先のいくつかの実施形態は丸形の瘤状の突出部および丸形の受入部に注目した。しかし、同じ効果を達成するために他の形状を使用することも可能である。そのような形状を有する積極的な組み合いの例が図８Ａに示されている。代替として、積極的な組み合いを達成するために形状を混在させることができる。混在した形状の例が図８Ｂと図８Ｃに示されている。

上の実施形態において説明したように隣接するストリップ材の間でこのように形成された機械的な組み合いは、らせん巻回された基礎ファブリックまたは基礎構造体を作成できる容易さを高めるが、その理由は、そのようなロックがなければ、らせん状に巻回されたファブリックの作成の工程中に隣接するストリップ材が迷走し分離する可能性があるからである。隣接するらせん巻きを機械的に組み合わせることによって、隣接するらせん巻き同士の間の迷走および分離を防ぐことができる。さらに、ファブリックの機械的にロックされた区域内に熱的溶着部も形成することができるので、接合強度のために機械的なロックの強度のみに頼る必要がないようにすることができる。本発明の一実施形態によれば、このことは近赤外線または赤外線またはレーザを吸収する染料を雄／雌構成要素を１つにロックする前に設置し、その後、機械的なロック部の区域の外部の材料を融解させることなく機械的なロック部の熱的溶着を引き起こす近赤外線もしくは赤外線エネルギーまたはレーザ源に、機械的なロック部を当てることによって達成される。

上の実施形態において説明されたストリップ材は、たとえばポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂などの、当業者に知られている任意のポリマー樹脂材料から押し出し形成されてよい。産業用ストラップ材は、それが単軸配向されていること、すなわち、それが２軸配向材料（フィルム）の少なくとも２倍の引っ張り係数、および押し出し材料（成形品）の最大１０倍の引っ張り係数を有することを考えれば、基礎材料として魅力的であるが、任意の他の適当な材料を使用できる。つまり、単軸配向材料から結果的にもたらされる構造体は、２軸配向材料（フィルム）の半分未満の厚さ、および押し出し材料（成形品）の１０分の１未満の厚さしか必要としない。この特徴は図９に例示されており、そこでは固定された幅に対して特定の力およびひずみを得るように設計された部分を設計することに関する結果が示されている。この設計問題で使用される式は応力とひずみとの間の関係であり、以下の通りである。

力 ＝（係数×ひずみ）
（幅×厚さ）

この実例において、力（または負荷）は幅およびひずみとともに一定に保たれる。式は必要とされる厚さが材料の引っ張り係数と反比例することを示す。この式は不織布の製造機械の布を寸法が安定するように設計する問題を表し、すなわち負荷が既知であり、最大ひずみが既知であり、かつ機械の幅は固定である。結果は、用いられる材料の引っ張り係数に応じて必要とされる、部分の最終的な厚さによって示されている。図９によって示されるように、ストラップ材またはリボンのような単軸材料は明らかに、フィルムおよび成形ポリマーに対して著しい優位性を有する。しかし本発明の支持部材、ベルト、またはスリーブは、ストラップ材の単軸配向もしくは２軸配向のいずれかまたは両方が本発明の実施において使用されうるという点において、これらの配向に限定されない。

１つの例示的な実施形態によれば、上の実施形態において説明されたストリップ材またはストラップ材は、全体的な構造の機械的強度を改善するための補強材を含んでよい。たとえば、補強材は、ストラップ材の長さに沿って、ファブリック、スリーブ、またはベルトのＭＤに配向できる、繊維、糸、モノフィラメント、またはマルチフィラメント糸であってよい。補強材は、ストリップ材またはストラップ材を形成する材料とともに繊維もしくは糸が押し出されるかまたは引き出される、押し出し成形工程または引き出し成形工程を通して含ませることができる。それらはストラップの材料内に完全に埋め込むことができるか、またはストラップ材の一方のもしくは両方の表面上に部分的に埋め込むことができるか、あるいはそれらの両方である。補強繊維または糸は、たとえば限定するものではないがＫｅｖｌａｒ（登録商標）およびＮｏｍｅｘ（登録商標）を含むアラミドなどの高弾性率材料で形成されてよく、またさらなる強度、引っ張り係数、引き裂き耐性および／またはひび割れ耐性、耐摩耗性および／または化学的劣化への耐性を、ストリップ-またはストラップ材に提供することができる。大まかに言うと、補強繊維または糸は熱可塑性および／または熱硬化性のポリマーから作成することができる。適当な繊維材料の非限定的な例には、ガラス、炭素、ポリエステル、ポリウレタン、および鋼のような金属が含まれる。さらなる実施形態によれば、前記補強繊維もしくは糸の融解温度は前記ストリップ材もしくはストリップ材の融解温度よりも高くてもよく、またはその逆でもよい。

ストラップは通常は連続的な長さで供給され、この製品は矩形の断面を有する。ストラップは、丈夫で汎用性があり通常は未処理の、優れた取り扱い性を有するポリエステルストリップであり、このことはストラップを多くの産業用途に適したものとしている。先に指摘したようにストラップは優れた機械的強度および寸法安定性を有し、また通常の条件下では経年により脆化しない。ストラップは湿気およびほとんどの化学物質に耐性があり、また摂氏７０度から摂氏１５０度までのまたはそれを上回る温度に耐えることができる。本発明で使用できるストラップ材の通常の断面寸法は、たとえば厚さ０．３０ｍｍ（またはそれを超える）、幅１０ｍｍ（またはそれを超える）である。ストラップ材はらせん状に巻回することができるが、一緒に保持されるべき組み合いの手段を有していないストラップ材の隣接する巻き付けは、何らかの様式で溶着または接合する必要がある場合がある。そのような場合、強度などの機械横断方向（「ＣＤ」）の特性を改善し、隣り合う材料ストリップの分離のリスクを低減するために、レーザ溶着または超音波溶着を使用して隣接するリボンもしくは材料ストリップを１つに固定または溶着することができる。

単軸ストラップ材が最大ＭＤ引っ張り係数を有することが見出される一方、引っ張り係数以外の特性もまた重要でありうる。たとえば、ストラップ材に対してＭＤ引っ張り係数が高すぎると、最終的な構造体のひび割れ耐性および曲げ疲労耐性が容認できないものとなる場合がある。代替として、最終的な構造体のＣＤ特性もまた重要でありうる。たとえば、ＰＥＴ材料および同じ厚さの材料ストリップを参照すると、配向されていないストリップは約３ＧＰａの典型的なＭＤ引っ張り係数および約５０ＭＰａの典型的なＭＤ強度を有する場合がある。他方で、２軸で、２軸配向ストリップは約４．７ＧＰａのＭＤ引っ張り係数および約１７０ＭＰａのＭＤ強度を有する場合がある。ＭＤ引っ張り係数が６〜１０ＧＰａでありえ、かつＭＤ強度が２５０ＭＰａ以上でありえるように単軸ストリップの処理を修正することにより、結果としておよそ１００ＭＰａに近づくＣＤ強度を有するストリップがもたらされることが見出される。さらに材料は脆性がより低くなりえ、すなわち繰り返し曲げられてもひび割れないことが可能であり、またストリップを１つに接合するとき良好に処理できる。ストリップ同士の間の結合もまた、製造機械上での意図する使用の間、分離に耐えることができる。

隣接するストリップを一緒に保持する１つの方法は、本発明の一実施形態によれば、隣接するストリップを縁部同士超音波で溶着しつつ、同時に横向きの圧力を提供して縁部を互いに接触状態に保つことである。たとえば、溶着デバイスの一部分は、一方のストリップ、好ましくはすでにらせん状に巻回されているストリップを、支持ロールに押し付けて下方に保持することができ、一方、デバイスの別の部分は、他方のストリップ、好ましくは巻かれていないストリップを、下方に保持されているストリップに接触させて押すことができる。この縁部同士の溶着は、たとえば図１１Ａに例示されている。

超音波ギャップ溶着の適用により結果として特に強い結合がもたらされる。対照的に、時間モードまたはエネルギーモードのいずれかでの超音波溶着は、従来の超音波溶着として知られているが、脆性であると説明できる結合を結果としてもたらす。従って、超音波ギャップ溶着によって形成される結合は、従来の超音波溶着と比べて好ましいと結論付けることができる。

隣接するストリップを一緒に保持する別の例示的な方法は、本発明の一実施形態によれば、接着剤３０を隣接するストリップ１６、１６の端部３４、３６に適用し、それらを接合することであり、この方法は図１０Ａ〜図１０Ｄに示されている。充填材料３２を使用してストリップが互いに接触しないギャップまたは部分を充填できることに留意すべきである。

隣接するストリップ材または機能性ストリップを一緒に保持する別の方法は、本発明の一実施形態によれば、ストリップ材と同じ基礎材料から成る「溶着ストリップ」を使用することである。たとえば、この溶着ストリップは図１１Ｂではストリップ材の上方および下方に見えている薄い材料として示されている。そのような配置では、溶着ストリップは、組み立てられた構造体が図１１Ａに示した縁部同士の溶着に依存しないようにストリップ材を溶着するための材料を提供する。溶着ストリップの方法を使用して、結果として縁部同士の溶着がもたらされる場合もあるが、このことは必須でもなければ好ましくもない。図１１Ｂに示すように、溶着ストリップの方法を使用して、ストリップ材の水平な表面が溶着ストリップの水平な表面に溶着された状態で、「サンドイッチ」または積層型の構造体が形成されうる。ここで、溶着ストリップはストリップ材の上方のみまたは下方のみのいずれかに配設されてもよいという意味で、溶着ストリップがストリップ材の上方および下方の両方に配設される必要はないということに留意すべきである。一態様によれば溶着ストリップは、ストリップ材が溶着ストリップの上方および／または下方にある状態で、サンドイッチ状の構造体の中心部分であってもよい。さらに、溶着ストリップはストリップ材よりも薄いものとして、かつストリップ材と同じ幅であるとして示されているが、このことは単に例示の目的のためである。溶着ストリップはストリップ材よりも狭くても広くてもよく、またストリップ材と同じ厚さでもよくまたはストリップ材よりも厚くさえあってよい。溶着ストリップはまた、溶着ストリップの目的のためだけに作成された特別な材料でなく、ストリップ材の別の一片であってもよい。溶着ストリップはまた、溶着作業のために溶着ストリップを所定の位置に保持するのを助けるために、その一方の表面に接着剤が適用されてもよい。しかし、そのような接着剤が使用される場合、接着剤が溶着ストリップに表面全体に対して部分的に適用されるのが好ましく、その理由は、部分的な適用により、超音波溶着またはレーザ溶着ストリップの際に、ストリップ材および溶着ストリップの類似の材料（たとえば、ポリエステル同士）の間の強い溶着を促進できるからである。

溶着ストリップが配向されていない押し出しポリマーから作成される場合、溶着ストリップがストリップ材よりもはるかに薄いことが好ましいが、その理由は、本開示で先に例示したように、配向されていない押し出し溶着ストリップは最終的な構造体の寸法安定性を維持する能力が、より低いからである。しかし、溶着ストリップが配向されたポリマーから作成される場合、ストリップ材と組み合わされる溶着ストリップが可能な限り薄いことが好ましい。先に指摘したように、溶着ストリップはストリップ材の別の一片であってよい。しかし、この場合は、個々の材料の厚さが、サンドイッチまたは積層体の全体の厚さを最小化できるように選択されることが好ましい。これも先に指摘したように、溶着ストリップは構造体をさらなる処理のために一緒に保持するために使用される接着剤で被覆されてよい。一態様によれば、たとえば接着剤を有する溶着ストリップを使用して、直接穿孔ステップへと進む構造体を作り出してよく、この穿孔ステップは超音波結合を何ら伴わないレーザ穴あけとすることができ、これによりレーザ穴あけまたはレーザ穿孔はサンドイッチ構造体を一緒に保持できるスポット溶着を生じる。

隣接するストリップ材を一緒に保持する別の方法は、本発明の一実施形態によれば、レーザ溶着技法を使用して隣接するストリップを溶着することである。

図１４は、本発明の一態様による、レーザ溶着工程で使用できる例示的な装置３２０を例示する。この工程では、図１４に示すファブリック、ベルト、またはスリーブ３２２は、最終的なファブリック、ベルト、またはスリーブの全長の比較的短い部分であると理解されるべきである。ファブリック、ベルト、またはスリーブ３２２は無端であるが、非常に実際的にはそれは図示しないが当業者には知られている１対のロールの周りに取り付けられてよい。そのような配置では、装置３２０は、２つのロールの間のファブリック３２２の２つの表面の一方、非常に好都合には上部表面上に配置されてよい。無端であるかどうかに関わらず、ファブリック３２２は好ましくは工程中適切な緊張度の下で設置されてよい。さらに、たるみを防ぐために、ファブリック３２２はそれが装置３２０を通って移動するとき水平な支持部材によって下方から支持されてよい。

ここで図１４をより具体的に参照すると、図１４では、本発明の方法が実施されているとき、ファブリック３２２は装置３２０を通って上向きの方向に移動するものとして示されている。溶着工程で使用されるレーザヘッドはファブリックをＣＤすなわち幅「Ｘ」方向に横断でき、その間ファブリックはＭＤすなわち「Ｙ」方向に移動できる。ファブリックが機械的に固定されたレーザ溶着ヘッドに対して３次元的に移動するシステムを構築することもまた可能である。

超音波溶着に対するレーザ溶着の利点は、超音波溶着が分速約１０メートルの上限速度を有するのに対し、レーザ溶着は分速１００メートルの範囲内の速度で達成できることである。光吸収性染料またはインク吸収剤をストリップの縁部に加えることによってレーザの熱効果の集中を助けることもできる。吸収剤は黒色インク、またはたとえば「Ｃｌｅａｒｗｅｌｄ」によって利用されるような人間の目には見えないＩＲ染料とすることができる。（ｗｗｗ．ｃｌｅａｒｗｅｌｄ．ｃｏｍ参照）

最終的なファブリック、ベルト、またはスリーブが作成されファブリック、ベルト、またはスリーブ内の隣接するストリップが何らかの様式で溶着または接合されると、レーザ穴あけのような手段によってファブリックの一方側からファブリックの他方側に流体（空気および／または水）が通過することを可能にする穴または穿孔を設けることができる。ファブリックの一方側から他方側に流体が通過することを可能にするこれらの貫通孔または穿孔はらせん巻回工程および接合工程の前か後のいずれかに作成しうるということに留意すべきである。そのような穴または穿孔はレーザ穴あけまたは任意の他の適当な穴／穿孔作成工程を介して作成でき、また意図する使用に応じて任意の大きさ、形状、形態および／またはパターンとすることができる。例示的な実施形態が図１３に示されているが、これは本発明のファブリック８０の横切る、すなわち機械を横断する方向の断面であり、またストリップ材８２にはそれらの全長に沿って空気および／または水の通過のための複数の穴８４が設けられている。

本発明のファブリックは、先に指摘したように、エアレイ工程、メルトブロー工程、スパンボンド工程、または水流絡合工程で使用されるベルトまたはスリーブとして使用できる。進歩性のあるファブリック、ベルト、またはスリーブは、補強ではなく単に機能性を提供するために、基材の上または下にストリップ材を使用して形成される１つまたは複数の追加の層を含むことができる。たとえば、空所を作り出すためにＭＤ糸アレイがベルトまたはスリーブの裏側に積層されてよい。代替として、１つまたは複数の層がストラップ材の２つの層の間に設けられてもよい。使用される追加の層は、織布材料もしくは不織布材料、ＭＤ糸アレイもしくはＣＤ糸アレイ、ファブリックの幅よりも小さい幅を有するらせん状に巻回された織布材料のストリップ、繊維状ウェブ、フィルム、またはこれらの組み合わせのいずれかであってよく、当業者に知られている任意の適当な技法で基材に取り付けることができる。ニードルパンチ、熱的結合および化学的結合などはごく一部の例である。本発明のファブリック、ベルト、またはスリーブはまた、いずれかの側に機能性のための被覆を有することができる。本発明のファブリック、ベルト、またはスリーブ上のテクスチャは、機能性の被覆を適用する前または後に作出することができる。上述したように、ファブリック、ベルト、またはスリーブ上のテクスチャは、たとえばサンディング、グレービング、エンボス加工またはエッチングなどの、当技術分野で知られている手段のいずれかを用いて作出することができる。

本明細書で本発明の好ましい実施形態およびそれらの変形例について詳しく説明したが、本発明はそれらの厳密な実施形態や変形例に限定されず、また当業者は、添付の特許請求の範囲によって定義される本発明の精神および範囲から逸脱することなく他の変形や修正を行うことができる。

Claims (36)

1. １つまたは複数のらせん状に巻回されたポリマー材料のストリップを備える、不織布の製造において使用するためのベルトまたはスリーブであって、前記１つまたは複数のポリマー材料のストリップが産業用ストラップ材またはリボン材である、ベルトまたはスリーブ。
2. 前記ベルトまたはスリーブがエアレイ工程、メルトブロー工程、スパンボンド工程、または水流絡合工程で使用される、請求項１に記載のベルトまたはスリーブ。
3. 前記産業用ストラップ材またはリボン材が０．３０ｍｍ以上の厚さ、および１０ｍｍ以上の幅を有する、請求項１に記載のベルトまたはスリーブ。
4. 前記ベルトまたはスリーブが空気および／もしくは水に対して透過性または不透過性である、請求項１に記載のベルトまたはスリーブ。
5. 前記ベルトまたはスリーブが空気および／または水に対して透過性であり、前記ベルトまたはスリーブ内の貫通した空洞もしくは穴は、機械的または熱的な手段を使用して作り出されたものである、請求項４に記載のベルトまたはスリーブ。
6. 前記貫通した空洞または穴が所定の大きさ、形状、または配向で形成されている、請求項５に記載のベルトまたはスリーブ。
7. 前記貫通した空洞または穴が０．００５インチから０．０１インチ以上の範囲の呼び径を有する、請求項６に記載のベルトまたはスリーブ。
8. 織布材料もしくは不織布材料、ＭＤまたはＣＤ糸アレイ、前記ベルトもしくはスリーブの幅よりも小さい幅を有するらせん状に巻回された織布材料のストリップ、繊維状ウェブ、フィルム、またはこれらの組み合わせの１つあるいは複数の層をさらに備える、請求項１に記載のベルトまたはスリーブ。
9. 隣接するポリマー材料のストリップが機械的に組み合わされる、請求項１に記載のベルトまたはスリーブ。
10. 前記ベルトまたはスリーブが一方または両方の表面にテクスチャを有する、請求項１に記載のベルトまたはスリーブ。
11. 前記テクスチャがサンディング、グレービング、エンボス加工、またはエッチングによって設けられる、請求項１０に記載のベルトまたはスリーブ。
12. 前記ベルトまたはスリーブの一方もしくは両方の表面が滑らかである、請求項１に記載のベルトまたはスリーブ。
13. 前記ベルトまたはスリーブが、互いに反対方向にまたはＭＤに対して反対に、らせん状に巻回されたストラップ材の少なくとも２つの層を備える、請求項１に記載のベルトまたはスリーブ。
14. 前記ベルトまたはスリーブの一方側もしくは両側に機能性の被覆をさらに備える、請求項１に記載のベルトまたはスリーブ。
15. 前記１つまたは複数の層が、前記ベルトまたはスリーブの一方側もしくは両側に、あるいはストラップ材の２つの層の間に設けられる、請求項８に記載のベルトまたはスリーブ。
16. 前記機能性の被覆がその上部表面上にテクスチャを有する、請求項１４に記載のベルトまたはスリーブ。
17. 前記産業用ストラップ材またはリボン材が、繊維、糸、モノフィラメント、およびマルチフィラメント糸から成るグループから選択された、ファブリック、スリーブ、またはベルトのＭＤに配向された補強材を含む、請求項１に記載のベルトまたはスリーブ。
18. 前記繊維、糸、モノフィラメント、およびマルチフィラメント糸がアラミド、熱可塑性ポリマー、熱硬化性ポリマー、ガラス、炭素、および鋼から成るグループから選択された材料で作成される、請求項１７に記載のファブリック、ベルト、またはスリーブ。
19. 複数のロールの周りに１つまたは複数のポリマー材料のストリップをらせん状に巻回するステップであって、前記１つまたは複数のポリマー材料のストリップが産業用ストラップ材またはリボン材である巻回するステップと、所定の技法を使用して隣接するストリップ材の縁部を接合するステップと、を含む、不織布の製造で使用するためのベルトまたはスリーブを形成するための方法。
20. 前記所定の技法がレーザ溶着、赤外線溶着、または超音波溶着である、請求項１９に記載の方法。
21. 前記産業用ストラップ材またはリボン材が０．３０ｍｍ以上の厚さ、および１０ｍｍ以上の幅を有する、請求項１９に記載の方法。
22. 前記ベルトまたはスリーブが空気および／もしくは水に対して透過性または不透過性とされる、請求項１９に記載の方法。
23. 前記ベルトまたはスリーブが、機械的または熱的な手段を使用して前記ベルトまたはスリーブに貫通した空洞または穴を作り出すことによって、空気および／または水に対して透過性とされる、請求項２２に記載の方法。
24. 前記貫通した空洞または穴が所定の大きさ、形状、または配向で形成される、請求項２３に記載の方法。
25. 前記貫通した空洞または穴が０．００５インチから０．０１インチ以上の範囲の呼び径を有する、請求項２４に記載の方法。
26. 前記ベルトまたはスリーブの上側表面もしくは下側表面に、織布材料もしくは不織布材料、ＭＤ又はＣＤ糸アレイ、前記ベルトもしくはスリーブの幅よりも小さい幅を有するらせん状に巻回された織布材料のストリップ、繊維状ウェブ、フィルム、またはこれらの組み合わせの１つあるいは複数の層を適用するステップをさらに含む、請求項１９に記載の方法。
27. 隣接するポリマー材料のストリップが機械的に組み合わされる、請求項１９に記載の方法。
28. 前記ベルトまたはスリーブの一方もしくは両方の表面にテクスチャが設けられる、請求項１９に記載の方法。
29. 前記テクスチャがサンディング、グレービング、エンボス加工、またはエッチングによって設けられる、請求項２８に記載の方法。
30. 前記ベルトまたはスリーブの一方もしくは両方の表面が滑らかである、請求項１９に記載の方法。
31. 前記ベルトまたはスリーブが、互いに反対方向にまたはＭＤに対して反対に、らせん状に巻回されたストラップ材の少なくとも２つの層を備える、請求項１９に記載の方法。
32. 前記ベルトまたはスリーブの一方側もしくは両側に機能性の被覆を被覆するステップをさらに含む、請求項１９に記載の方法。
33. 前記１つまたは複数の層が、前記ベルトまたはスリーブの一方側もしくは両側に、あるいはストラップ材の２つの層の間に設けられる、請求項２６に記載の方法。
34. 前記機能性の被覆にテクスチャを設けるステップをさらに含む、請求項３２に記載の方法。
35. 前記産業用ストラップ材またはリボン材を、繊維、糸、モノフィラメント、またはマルチフィラメント糸を用いて、ファブリック、スリーブ、またはベルトのＭＤに補強するステップをさらに含む、請求項１９に記載の方法。
36. 前記繊維、糸、モノフィラメント、またはマルチフィラメント糸がアラミド、熱可塑性ポリマー、熱硬化性ポリマー、ガラス、炭素、および鋼から成るグループから選択される材料で作成される、請求項３５に記載の方法。

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