WO2012132966A1 - 不織布の製造方法 - Google Patents
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Definitions
- This invention relates to the manufacturing method of a nonwoven fabric which manufactures a nonwoven fabric from the fiber sheet containing a water
- a fiber suspension added with a wet paper strength enhancer is supplied from a papermaking raw material supply head onto a paper layer forming belt to deposit fibers on the paper layer forming belt to form a wet fiber sheet, and a suction box
- a method for producing a bulky paper in which a fiber sheet is dehydrated and then steam is sprayed onto the fiber sheet from a steam spray nozzle to give a predetermined pattern to the fiber sheet is known as a prior art (for example, Patent Document 1). ). According to this method for producing a bulky paper, it is possible to produce a bulky paper having a large thickness, a high absorbency, excellent softness, and appropriate strength.
- the fiber suspension discharged from the papermaking raw material head is formed into a fiber sheet with a paper layer forming belt, and the moisture content of the fiber sheet by the suction box Since the steam is blown immediately after the adjustment is performed, the fiber sheet may be broken by the steam. In addition, when steam is strongly applied, the paper layer is damaged, the strength of the fiber sheet is lowered, and it may be difficult to carry it to the drying process. Further, when used in a wet state, the strength of the fiber sheet is greatly reduced, so that it is necessary to add a binder or a paper strength enhancer to the papermaking raw material, which may increase the cost of the papermaking raw material.
- the steam application step is provided before the drying step to increase the bulk of the fiber sheet, the steam application is performed in a state where the moisture content of the paper layer is high, so that steam energy is consumed for shaping, and the fiber sheet is generated by the steam. There is little effect to increase the drying efficiency.
- the present invention solves the above-mentioned conventional problems, and an object thereof is to provide a nonwoven fabric having high strength, bulkiness, and flexibility.
- the method for producing a nonwoven fabric of the present invention comprises a step of supplying a papermaking raw material containing moisture onto a support and forming a paper layer on the support, and a high-pressure steam is applied to the paper layer using a steam nozzle. And the step of spraying high-pressure water vapor onto the paper layer is performed by spraying high-pressure water vapor onto the paper layer after the moisture content of the paper layer is 10 to 45%.
- FIG. 1 is a diagram for explaining a nonwoven fabric manufacturing apparatus used in a method for manufacturing a nonwoven fabric according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a high-pressure water flow nozzle.
- FIG. 3 is a diagram for explaining the principle that the fibers in the paper layer are entangled by the high-pressure water flow.
- FIG. 4 is a cross-sectional view in the width direction of the paper layer on which the high-pressure water flow is jetted.
- FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a steam nozzle.
- FIG. 6 is a diagram for explaining the principle that the fibers of the paper layer are loosened by the high-pressure steam and the bulk of the paper layer is increased.
- FIG. 1 is a diagram for explaining a nonwoven fabric manufacturing apparatus used in a method for manufacturing a nonwoven fabric according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a high-pressure water flow nozzle.
- FIG. 7 is a diagram for explaining a change in the thickness of the paper layer between the paper layer before jetting high-pressure steam and the paper layer after jetting.
- FIG. 8 is a cross-sectional view in the width direction of a paper layer on which high-pressure steam is jetted.
- FIG. 9 is a diagram for explaining a modification of the nonwoven fabric manufacturing apparatus used in the nonwoven fabric manufacturing method according to one embodiment of the present invention.
- Drawing 10 is a figure for explaining the modification of the nonwoven fabric manufacturing device used for the manufacturing method of the nonwoven fabric in one embodiment of the present invention.
- FIG. 11 is a diagram for explaining a modification of the nonwoven fabric manufacturing apparatus used in the nonwoven fabric manufacturing method according to the embodiment of the present invention.
- FIG. 12 is a diagram for explaining a nonwoven fabric manufacturing apparatus used for manufacturing Comparative Example 4.
- FIG. 1 is a view for explaining a nonwoven fabric manufacturing apparatus 1 used in a nonwoven fabric manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
- the fibers used for the papermaking raw material are preferably short fibers having a fiber length of 10 mm or less.
- Examples of such short fibers include wood pulp such as soft and hardwood chemical pulp, semi-chemical pulp and mechanical pulp, mercerized pulp and cross-linked pulp obtained by chemically treating these wood pulp, and non-wood fibers such as hemp and cotton.
- cellulosic fibers such as regenerated fibers such as rayon fibers, and synthetic fibers such as polyethylene fibers, polypropylene fibers, polyester fibers and polyamide fibers.
- the fibers used for the papermaking raw material are particularly preferably cellulosic fibers such as wood pulp, non-wood pulp, and rayon fiber.
- the papermaking raw material is supplied onto the paper layer forming belt of the paper layer forming conveyor 16 by the raw material supply head 11 and deposited on the paper layer forming belt.
- the paper layer forming belt is preferably a support having air permeability through which steam can pass.
- a wire mesh, a blanket, etc. can be used for the paper layer forming belt.
- the papermaking raw material deposited on the paper layer forming belt is appropriately dehydrated by the suction box 15 to form the paper layer 23.
- the paper layer 23 is jetted from the two high-pressure water nozzles 12 arranged on the paper layer forming belt and the high-pressure water nozzle 12 arranged at a position facing the high-pressure water nozzle 12 across the paper layer forming belt. It passes between two suction boxes 15 for collecting the collected water. At this time, the paper layer 23 is sprayed with a high-pressure water flow from the high-pressure water flow nozzle 12, and a groove is formed on the upper surface (the surface on the high-pressure water flow nozzle 12 side).
- the high-pressure water flow nozzle 12 injects a plurality of high-pressure water flows 31 arranged in the width direction (CD) of the paper layer 23 toward the paper layer 23. As a result, a plurality of grooves 32 extending in the machine direction (MD) along the width direction of the paper layer 23 are formed on the upper surface of the paper layer 23.
- the groove portion 32 is formed in the paper layer 23 as described above, and the fibers of the paper layer 23 are entangled with each other, and the strength of the paper layer 23 is increased.
- the principle that the fibers of the paper layer 23 are entangled when the paper layer 23 receives a high-pressure water flow will be described with reference to FIG. 3, but this principle does not limit the present invention.
- the high-pressure water flow nozzle 12 ejects the high-pressure water flow 31, the high-pressure water flow 31 passes through the paper layer forming belt 41.
- the fibers of the paper layer 23 are drawn around the portion 42 where the high-pressure water flow 31 passes through the paper layer forming belt 41.
- the fibers of the paper layer 23 gather toward the portion 42 where the high-pressure water stream 31 passes through the paper layer forming belt 41, and the fibers are entangled.
- the fibers of the paper layer 23 are entangled with each other and the strength of the paper layer 23 is increased, even if high-pressure steam is sprayed onto the paper layer 23 in a later step, a hole is opened, torn, or blown away. Less. Further, the wet strength of the paper layer 23 can be increased without adding a paper strength enhancer to the papermaking raw material.
- the hole diameter of the high-pressure water flow nozzle 12 is preferably 90 to 150 ⁇ m.
- the hole diameter of the high-pressure water flow nozzle 12 is smaller than 90 ⁇ m, there may be a problem that the nozzle is easily clogged.
- the hole diameter of the high-pressure water flow nozzle 12 is larger than 150 ⁇ m, there may be a problem that the processing efficiency is deteriorated.
- the hole pitch of the high-pressure water nozzle 12 (distance between the centers of adjacent holes) is preferably 0.5 to 1.0 mm. If the hole pitch of the high-pressure water nozzle 12 is smaller than 0.5 mm, the pressure resistance of the nozzle may be reduced, causing a problem of breakage. Moreover, when the hole pitch of the high-pressure water flow nozzle 12 is larger than 1.0 mm, the problem that fiber entanglement becomes insufficient may arise.
- FIG. 4 shows a cross section in the width direction of the paper layer 23 at a position after passing between the two high-pressure water flow nozzles 12 and the two suction boxes 13 (position 24 in FIG. 1). Grooves 32 are formed on the upper surface of the paper layer 23 by the high-pressure water flow.
- the paper layer 23 is transferred to the paper layer transport conveyor 18 by the suction pickup 17.
- the paper layer 23 receives pressure in the thickness direction, and the bulk of the paper layer 23 decreases.
- the paper layer 23 is transferred to the paper layer transport conveyor 19. Also during this transfer, the paper layer 23 receives pressure in the thickness direction, and the bulk of the paper layer 23 decreases.
- it is transferred to the drying dryer 20. Also during this transfer, the paper layer 23 receives pressure in the thickness direction, and the bulk of the paper layer 23 decreases.
- the drying dryer 20 is, for example, a Yankee dryer, and attaches the paper layer 23 to a drum heated to about 120 ° C. by steam to dry the paper layer 23.
- the moisture content of the paper layer 23 is preferably 10 to 45% and more preferably 20 to 40% by drying with the drying dryer 20.
- the moisture content is the amount of water contained in the paper layer when the mass of the paper layer 23 is 100%.
- the moisture content of the paper layer 23 is smaller than 10%, the hydrogen bonding force between the fibers of the paper layer 23 becomes strong, and the energy required to loosen the fibers of the paper layer 23 by high-pressure steam described later becomes very high.
- the moisture content of the paper layer 23 is higher than 45%, the energy required for drying the paper layer 23 to a predetermined moisture content or less by high-pressure steam described later becomes very high.
- the paper layer 23 moves onto the mesh-shaped outer peripheral surface of the cylindrical suction drum 13.
- high-pressure steam is jetted onto the paper layer 23 from one steam nozzle 14 disposed above the outer peripheral surface of the suction drum 13.
- the suction drum 13 has a built-in suction device, and water vapor ejected from the steam nozzle 14 is sucked by the suction device.
- a groove is formed on the upper surface of the paper layer 23 (the surface on the steam nozzle 14 side) by the high-pressure steam sprayed from the steam nozzle 14.
- the high-pressure steam sprayed from the steam nozzle 14 may be steam composed of 100% water, or steam containing other gas such as air. However, the high-pressure steam sprayed from the steam nozzle 14 is preferably steam composed of 100% water.
- FIG. 14 An example of the steam nozzle 14 disposed above the suction drum 13 is shown in FIG.
- the steam nozzle 14 injects a plurality of high-pressure steams 51 arranged in the width direction (CD) of the paper layer 23 toward the paper layer 23.
- a plurality of grooves 52 extending in the machine direction (MD) along the width direction of the paper layer 23 are formed on the upper surface of the paper layer 23.
- the paper layer 23 has a groove formed by the high-pressure water flow, but in order to make the groove formed by the high-pressure water vapor 51 easily visible, the groove formed by the high-pressure water flow is omitted in FIG.
- the high-pressure steam 51 hits the suction drum 13. Most of the high-pressure steam 51 is returned to the suction drum 13. As a result, the fibers of the paper layer 23 are rolled up and loosened. Further, the fibers of the paper layer 23 are scraped by the high-pressure steam 51, and the scraped fibers move and gather in the width direction side of the portion 53 corresponding to the suction drum 13, and the bulk of the paper layer 23 increases. .
- FIG. 7 is a diagram for explaining a change in the thickness of the paper layer between the paper layer before jetting high-pressure steam and the paper layer after jetting.
- FIG. 7A is a photograph of the cross section of the paper layer before jetting high-pressure steam
- FIG. 7B is a photograph of the cross section of the paper layer after jetting high-pressure steam.
- the thickness of the paper layer before jetting the high-pressure steam was 0.30 mm, but when the high-pressure steam was jetted, the thickness of the paper layer was as thick as 0.57 mm. From this, it can be seen that the paper layer increased in volume when high-pressure steam was jetted, and the fibers of the paper layer were loosened.
- the vapor pressure of the high-pressure steam injected from the steam nozzle 14 is preferably 0.3 to 1.5 MPa. If the vapor pressure of the high-pressure steam is smaller than 0.3 MPa, the bulk of the paper layer 23 may not be so high due to the high-pressure steam. Further, when the vapor pressure of the high-pressure steam is higher than 1.5 MPa, a hole may be formed in the paper layer 23, or the paper layer 23 may be torn or blown off.
- the suction force by which the suction drum 13 sucks the paper layer 23 by the suction device built in the suction drum 13 that sucks the steam ejected from the steam nozzle 14 is preferably ⁇ 1 to ⁇ 12 kPa. If the suction force of the suction drum 13 is smaller than ⁇ 1 kPa, there is a case where the steam cannot be sucked and a blow-up occurs, which is dangerous. Further, if the suction force of the suction drum 13 is larger than ⁇ 12 kPa, there may be a problem that the fibers are dropped into the suction.
- the distance between the tip of the vapor nozzle 14 and the upper surface of the paper layer 23 is preferably 1.0 to 10 mm. If the distance between the tip of the steam nozzle 14 and the upper surface of the paper layer 23 is smaller than 1.0 mm, there may be a problem that a hole is formed in the paper layer 23, the paper layer 23 is torn or blown off. is there. Further, if the distance between the tip of the steam nozzle 14 and the upper surface of the paper layer 23 is greater than 10 mm, the force for forming grooves on the surface of the paper layer 23 in high-pressure steam is dispersed, and the paper layer 23. The efficiency of forming the groove on the surface of the film becomes worse.
- the hole diameter of the steam nozzle 14 is preferably larger than the hole diameter of the high-pressure water nozzle 12, and the hole pitch of the steam nozzle 14 is preferably larger than the hole pitch of the high-pressure water nozzle 12.
- the groove portion 52 is formed in the paper layer 23 by the high-pressure steam injected from the steam nozzle 14 while leaving the groove portion 32 formed by the high-pressure water flow injected from the high-pressure water flow nozzle 12. be able to.
- FIG. 8 is a view showing a cross section in the width direction of the paper layer 23 after the high-pressure steam is jetted (position 25 in FIG. 1).
- a region 54 where a plurality of groove portions 32 formed by high-pressure water flow exists is a region where the strength of the paper layer 23 is strong, and a portion 55 where the groove portion 53 is formed by high-pressure steam is a region 55.
- This is a region where the strength is slightly weakened compared to the region 54 by high-pressure steam.
- the hole diameter of the steam nozzle 14 is preferably 150 to 500 ⁇ m. If the hole diameter of the steam nozzle 14 is smaller than 150 ⁇ m, there may be a problem that energy is insufficient and fibers cannot be scraped sufficiently. Moreover, when the hole diameter of the steam nozzle 14 is larger than 500 ⁇ m, there may be a problem that the energy is too large and the base material damage becomes too large.
- the hole pitch of the steam nozzle 14 (distance between the centers of adjacent holes) is preferably 2.0 to 5.0 mm. If the hole pitch of the steam nozzle 14 is smaller than 2.0 mm, the pressure resistance of the nozzle is lowered, which may cause a problem of breakage. Moreover, when the hole pitch of the steam nozzle 14 is larger than 5.0 mm, the problem that a softness
- the temperature of the high-pressure steam is higher than the temperature of the drying dryer 20. Is preferably high.
- the temperature of the high-pressure steam is preferably 130 to 220 ° C.
- the moisture content of the paper layer 23 after jetting high-pressure steam is preferably 45% or less, and more preferably 40% or less.
- the moisture content of the paper layer 23 after jetting high-pressure steam is greater than 45%, the moisture content of the paper layer 23 may not be reduced to 5% or less by drying with a drying dryer described later. In this case, additional drying is required, and the production efficiency of the nonwoven fabric is deteriorated.
- a groove is formed on the upper surface of the paper layer 23 by the high-pressure steam, and the lower surface of the paper layer 23 (the surface of the paper layer 23 on the paper layer forming belt 41 side) is not shown corresponding to the pattern of the outer peripheral surface of the suction drum 13. Unevenness is formed.
- the image is transferred to a drying dryer 22 different from the drying dryer 20.
- the drying dryer 22 is also a Yankee dryer, for example, and attaches the paper layer 23 to a drum heated to about 150 ° C. by steam to dry the paper layer 23.
- the paper layer 23 after passing through the drying dryer 22 needs to be sufficiently dried. Specifically, the moisture content of the paper layer 23 after passing through the drying dryer 22 is 5% or less. Is preferred.
- the dried paper layer 23 is wound around the winder 21 as a nonwoven fabric.
- the nonwoven fabric manufacturing apparatus used for the nonwoven fabric manufacturing method according to the above embodiment can be modified as follows.
- symbol is attached
- the nonwoven fabric manufacturing apparatus 1 In the nonwoven fabric manufacturing apparatus 1 according to one embodiment of the present invention, high-pressure steam is jetted onto the paper layer on the suction drum 13. However, in the nonwoven fabric manufacturing apparatus 1A shown in FIG. 9, high-pressure steam is jetted onto the paper layer on the paper layer forming conveyor 16A.
- PPS polyphenylene sulfide
- aramid are preferable as the material for the paper layer forming belt of the paper layer forming conveyor 16A.
- As the paper layer forming belt of the paper layer forming conveyor 16A for example, a 5 mesh aramid mesh wire (manufactured by Nippon Filcon Co., Ltd.) can be used.
- a suction box 15 for sucking the steam ejected from the steam nozzle 14 is provided at a position facing the steam nozzle 14 provided above the paper layer forming conveyor 16A.
- the paper layer on which the high-pressure steam is jetted by the paper layer conveyor 16 ⁇ / b> A is transferred to the drying dryer 22.
- the moisture content of the paper layer is less than 10%, the hydrogen bonding force between the fibers of the paper layer becomes strong, and the energy required to loosen the fibers of the paper layer by high-pressure steam described later becomes very high. Further, if the moisture content of the paper layer is larger than 20%, it may be difficult to make the moisture content of the paper layer 5% or less using high-pressure steam. In order to dry the paper layer better, instead of the high-pressure steam, a heated high-pressure gas containing high-pressure steam (a high-pressure gas having a moisture content smaller than that of the high-pressure steam) may be jetted onto the paper layer.
- a heated high-pressure gas containing high-pressure steam a high-pressure gas having a moisture content smaller than that of the high-pressure steam
- the moisture content of the paper layer before steam spraying, the moisture content of the paper layer after steam spraying, the moisture content of the paper layer during winding, the basis weight of the paper layer, the dry thickness, the density, the dry tensile strength, and the dry tensile elongation The wet tensile strength and wet tensile elongation were measured as follows.
- Paper layer moisture content during winding The paper layer passed through the drying dryer 22 is sampled to a size of 30 cm ⁇ 30 cm, the weight (W3) after winding is measured, and then the sample piece is left in a thermostatic bath at 105 ° C. for 1 hour. After drying completely, the weight (D3) is measured.
- Paper layer weight The basis weight of the paper layer was calculated from the absolute dry sample weight (D3) when measuring the moisture content of the paper layer during winding.
- the post-press dry bulk density was calculated from the paper layer basis weight and the dry thickness of the paper layer after the press described above.
- the dry thickness of the paper layer after pressing was measured as follows. The paper layer after pressing is impregnated with liquid nitrogen and frozen, then cut with a razor, returned to room temperature, and then pressed at a magnification of 50 times using an electron microscope (for example, KEYENCE VE7800). The thickness of the paper layer was measured. The reason for freezing the absorbent article is to prevent the thickness from fluctuating due to compression during cutting with a razor. Then, the density was calculated by dividing the thickness of the absorbent body before pressing by the thickness.
- a strip-shaped test piece with a width of 25 mm whose longitudinal direction is the machine direction of the paper layer and a strip-shaped test piece with a width of 25 mm whose longitudinal direction is the width direction of the paper layer are cut from the manufactured nonwoven fabric.
- a sample was prepared. Samples for measurement in the machine direction and width direction were each for three measurements using a tensile tester (manufactured by Shimadzu Corporation, Autograph Model AGS-1kNG) equipped with a load cell with a maximum load capacity of 50N. For the sample, the tensile strength was measured under the conditions of a distance between grips of 100 mm and a tensile speed of 100 mm / min. The average value of the tensile strength of each of the three measurement samples of the measurement sample in the machine direction and the width direction was defined as the dry tensile strength in the machine direction and the width direction.
- a strip-shaped test piece with a width of 25 mm whose longitudinal direction is the machine direction of the paper layer and a strip-shaped test piece with a width of 25 mm whose longitudinal direction is the width direction of the paper layer are cut from the manufactured nonwoven fabric.
- a sample was prepared. Samples for measurement in the machine direction and width direction were each for three measurements using a tensile tester (manufactured by Shimadzu Corporation, Autograph Model AGS-1kNG) equipped with a load cell with a maximum load capacity of 50N. The sample was measured for tensile elongation under the conditions of a distance between grips of 100 mm and a tensile speed of 100 mm / min.
- the tensile elongation is a value obtained by dividing the maximum elongation (mm) when the measurement sample is pulled by a tensile tester by the distance between grips (100 mm).
- the average value of the tensile elongation of each of the three measurement samples of the measurement sample in the machine direction and the width direction was defined as the dry tensile elongation in the machine direction and the width direction.
- the tensile strength was measured under the conditions of a distance between grips of 100 mm and a tensile speed of 100 mm / min.
- the average value of the tensile strength of each of the three measurement samples of the measurement sample in the machine direction and the width direction was defined as the wet tensile strength in the machine direction and the width direction.
- the tensile elongation was measured under the conditions of a distance between grips of 100 mm and a tensile speed of 100 mm / min.
- the average value of the tensile elongation of each of the three measurement samples of the measurement sample in the machine direction and the width direction was defined as the wet tensile elongation in the machine direction and the width direction.
- Example 1 was produced using the nonwoven fabric manufacturing apparatus 1 in one embodiment of the present invention.
- a papermaking raw material containing 70% by weight of softwood bleached kraft pulp (NBKP) and 30% by weight of rayon (Corona manufactured by Daiwabo Rayon Co., Ltd.) having a fineness of 1.1 dtex and a fiber length of 7 mm was prepared.
- the basis weight of the papermaking raw material was 50 g / m 2 .
- the papermaking raw material was supplied on the paper layer formation belt (Nippon Filcon Co., Ltd. OS80) using the raw material head, and the papermaking raw material was spin-dry
- the paper layer moisture content of the paper layer at this time was 80%.
- High-pressure water flow energy (kW / m 2 ) 1.63 x injection pressure (kg / cm 2 ) x injection flow rate (m 3 / min) / treatment time (m / min)
- injection pressure (kg / cm 2 ) 750 ⁇ total orifice opening area (m 2 ) ⁇ injection pressure (kg / cm 2 ) ⁇ 0.495
- the distance between the tip of the high-pressure water flow nozzle and the top surface of the paper layer was 10 mm. Furthermore, the hole diameter of the high-pressure water flow nozzle was 92 ⁇ m, and the hole pitch was 0.5 mm.
- the paper layer was transferred to two paper layer conveyors, then transferred to a Yankee dryer heated to 120 ° C. and dried.
- high-pressure steam was jetted onto the paper layer using one steam nozzle.
- the vapor pressure of the high-pressure steam at this time was 0.7 MPa, and the vapor temperature was 175 ° C.
- the distance between the tip of the steam nozzle and the top surface of the paper layer was 2 mm.
- the hole diameter of the steam nozzle was 300 ⁇ m, and the hole pitch was 2.0 mm.
- the suction force with which the suction drum sucked the paper layer was -1 kPa.
- a stainless steel 18 mesh perforated sleeve was used on the outer periphery of the suction drum.
- the paper layer was transferred to a Yankee dryer heated to 150 ° C. and dried.
- the dried paper layer is Example 1.
- the papermaking speed when producing Example 1 was 70 m / min.
- Example 2 is manufactured by a method similar to the manufacturing method of Example 1 except that the paper layer is dried using a Yankee dryer so that the moisture content of the paper layer before steam spraying is 10%. It was.
- Example 3 uses a Yankee dryer to determine the point at which the paper layer was dried so that the moisture content of the paper layer before steam spraying was 40%, and the distance between the tip of the steam nozzle and the top surface of the paper layer. It was manufactured by the same method as the manufacturing method of Example 1 except that it was 10 mm.
- Example 4 was carried out except that the high-pressure water stream was not jetted onto the paper layer and that the paper layer was dried using a Yankee dryer so that the moisture content of the paper layer before steam spraying was 40%. Produced by a method similar to that of Example 1.
- Example 5 uses a non-woven fabric manufacturing apparatus 1A of FIG. 9 using a 5-mesh aramid mesh wire as a paper layer support when jetting high-pressure steam onto the paper layer, and uses a Yankee dryer Then, it was manufactured by the same method as the manufacturing method of Example 1 except that the paper layer was dried so that the moisture content of the paper layer before steam spraying was 40%.
- Example 6 is a point manufactured using the nonwoven fabric manufacturing apparatus 1B of FIG. 10, a point where the paper layer was dried using a Yankee dryer so that the moisture content of the paper layer before steaming was 40%, and steam. It was manufactured by the same method as the manufacturing method of Example 1 except that the nozzle hole diameter was 500 ⁇ m. The two steam nozzles and the two suction drums were the same as the steam nozzle and the suction drum used in the manufacture of Example 1.
- Example 7 uses a Yankee dryer to dry the paper layer so that the moisture content of the paper layer before steam spraying is 40%, the point that the steam pressure of the high-pressure steam is 0.5 MPa, It was manufactured by the same method as the manufacturing method of Example 1 except that the steam temperature was 140 ° C. and the hole diameter of the steam nozzle was 500 ⁇ m.
- Example 8 was manufactured using the nonwoven fabric manufacturing apparatus 1C of FIG. 11, a paper layer was dried using a Yankee dryer so that the moisture content of the paper layer before steam spraying was 20%, and steam. It was manufactured by the same method as the manufacturing method of Example 1 except that the nozzle hole diameter was 500 ⁇ m. The two steam nozzles were the same as those used in the manufacture of Example 1.
- Example 9 was manufactured by the same method as the manufacturing method of Example 1, except that the vapor pressure of the high-pressure steam was 0.3 MPa.
- Example 10 uses a Yankee dryer to determine the point at which the paper layer was dried so that the moisture content of the paper layer before steam spraying was 40%, and the distance between the tip of the steam nozzle and the top surface of the paper layer. It was manufactured by the same method as the manufacturing method of Example 1 except that it was 12 mm.
- Example 11 was manufactured by the same method as that of Example 1 except that the vapor pressure of the high-pressure steam was 0.2 MPa.
- Comparative Example 1 is manufactured by a method similar to the manufacturing method of Example 1 except that the paper layer is dried using a Yankee dryer so that the moisture content of the paper layer before steam spraying is 0%. It was.
- Comparative Example 2 Comparative Example 2 was produced by a method similar to the production method of Example 1 except that the paper layer was dried using a Yankee dryer so that the moisture content of the paper layer before steam spraying was 60%. It was.
- Comparative Example 3 Comparative Example 3, except that the high-pressure steam was not jetted onto the paper layer, and the paper layer was dried using a Yankee dryer so that the moisture content of the paper layer before steam spraying was 30%, It was manufactured by the same method as the manufacturing method of Example 1.
- Comparative Example 4 The comparative example 4 was manufactured by the method similar to the manufacturing method of Example 1 except the point manufactured using the nonwoven fabric manufacturing apparatus 1D of FIG. In the nonwoven fabric manufacturing apparatus 1D used for manufacturing Comparative Example 4, high-pressure steam was jetted onto the paper layer before drying with the drying dryer 20. The conditions of the high pressure steam injected from the steam nozzle 14 and the steam nozzle 14 were the same as the conditions of the high pressure steam injected from the steam nozzle 14 and the steam nozzle 14 used in the manufacture of Example 1.
- Table 1 shows the production conditions of the above examples and comparative examples.
- the moisture content of the paper layer before steam spraying the moisture content of the paper layer after steam spraying, the moisture content of the paper layer during winding, the basis weight of the paper layer, the dry thickness, the density, the dry tensile strength, and the dry tension Table 2 shows the elongation, wet tensile strength and wet tensile elongation.
- the paper layer moisture content during winding was 5% or less, the dry thickness was 0.50 mm or more, and the density was 0.10 g / cm 3 or less.
- the paper layer moisture content during winding was 5% or less, but the dry thickness was smaller than 0.50 mm and the density was larger than 0.10 g / cm 3 .
- the dry thickness was 0.50 mm or more and the density was 0.10 g / cm 3 or less, but the paper layer moisture content was larger than 5%.
- Examples 1 to 9 By comparing Examples 1 to 9 with Comparative Example 3, it was found that the paper layer can be increased in volume and density can be decreased by jetting high-pressure steam onto the paper layer. Further, by comparing Examples 1 to 9 with Comparative Examples 1, 2, and 4, it was found that the moisture content before the steam spraying was 10 to 45%. Further, by comparing Examples 1 to 9 with Comparative Example 4, rather than injecting high-pressure steam onto the paper layer before drying, the high-pressure steam is reduced after drying the paper layer so as to have a predetermined moisture content. It was found that the volume of the paper layer can be increased by spraying onto the paper layer. Further, by comparing Examples 1 to 9 with Example 10, it was found that the preferred distance between the tip of the steam nozzle and the top surface of the paper layer was 10 mm or less. Further, by comparing Examples 1 to 9 and Example 11, it was found that the preferable vapor pressure of the high-pressure steam was 0.3 MPa or more.
- Example 4 Even if a high-pressure water stream is not jetted onto the paper layer, by controlling the moisture content of the paper layer, the high-pressure steam causes holes in the paper layer, the paper layer is torn, or blows away. It was found that can be prevented. This is because the strength of the paper layer is increased by hydrogen bonding between the fibers of the paper layer, which becomes stronger when the paper layer is dried. Also, since the strength of the paper layer is increased, it is necessary to provide a net on the paper layer to prevent the paper layer from being blown off by the high-pressure steam when the high-pressure steam is jetted onto the paper layer. Absent. Therefore, the processing efficiency of the paper layer with high-pressure steam is increased. Moreover, since it is not necessary to provide the said net
- Non-woven fabric production apparatus 11
- Raw material supply head 12
- Suction drum 14 Steam nozzle 15
- Suction box 16 16A Paper layer forming conveyor 17
- Suction pickup 18 19
- Paper layer conveying conveyor 20 22
- Drying dryer 21 Winding Machine 23
- Paper layer 31 High-pressure water flow 32
- Groove part 41 Paper layer forming belt 51
- High-pressure steam 52 Groove part
Landscapes
- Nonwoven Fabrics (AREA)
- Paper (AREA)
- Treatment Of Fiber Materials (AREA)
Abstract
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。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16上に供給して、支持体16上に紙層23を形成する工程と、蒸気ノズ14を使用して、紙層23に高圧水蒸気を噴射する工程とを含み、紙層23に高圧水蒸気を噴射する工程は、紙層23の水分率を10~45%にした後に紙層23に高圧水蒸気を噴射する。
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。
しかしながら、特許文献1に記載されているような嵩高紙の製造方法では、抄紙原料ヘッドから排出された繊維懸濁液を紙層形成ベルトで繊維シートを形成し、吸引ボックスによる繊維シートの水分率調整が行われた後すぐに蒸気を吹き付けているため、蒸気によって繊維シートが破れてしまうおそれがある。また、蒸気を強く当てると、紙層にダメージを与えてしまい繊維シートの強度が落ち、乾燥工程までの搬送が困難になる場合がある。さらに、ウエット状態で使用する場合は、繊維シートの強度低下が大きいため、抄紙原料にバインダーや紙力増強剤などの添加が必要になり、抄紙原料のコストが高くなる場合がある。また、繊維シートが蒸気によって吹き飛ばされるのを防ぐために、紙層搬送コンベアのネットを通してしか繊維シートに蒸気を当てることができないため、ネットで蒸気の勢いが弱められるために、強い蒸気を繊維シートに当てる必要があるので非効率である。また、蒸気付与工程では、コンベアネットを介して当てているために、パターンネットとは別にもう1台のコンベアネットが必要になり、製造装置のコストが高くなる。さらに、乾燥工程の前に蒸気付与工程を設けて繊維シートの嵩を高くしているため、蒸気付与工程によって嵩を出した後にプレス工程などの繊維シートの嵩が潰れる工程を通過して、巻取りまで繊維シートの嵩が維持できない場合がある。また、乾燥工程の前に蒸気付与工程を設け繊維シートの嵩を高くしているため、紙層水分率が高い状態で蒸気付与を行うため、蒸気エネルギーが賦型に消費され、蒸気によって繊維シートの乾燥効率を高める効果が少ない。
本発明は、上述の従来の課題を解決するものであり、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、支持体上に紙層を形成する工程と、蒸気ノズルを使用して、紙層に高圧水蒸気を噴射する工程とを含み、紙層に高圧水蒸気を噴射する工程は、紙層の水分率を10~45%にした後に紙層に高圧水蒸気を噴射する。
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、支持体上に紙層を形成する工程と、蒸気ノズルを使用して、紙層に高圧水蒸気を噴射する工程とを含み、紙層に高圧水蒸気を噴射する工程は、紙層の水分率を10~45%にした後に紙層に高圧水蒸気を噴射する。
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。
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15により適度に脱水され、紙層23が形成する。紙層23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15との間を通過する。このとき、紙層23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12は、紙層23の幅方向(CD)に並んだ複数の高圧水流31を紙層23に向けて噴射する。その結果、紙層23の上面には、紙層23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23が高圧水流を受けると、上述のように紙層23に溝部32が形成されるとともに紙層23の繊維同士が交絡し、紙層23の強度が高くなる。紙層23が高圧水流を受けると、紙層23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23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23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23の繊維同士が交絡することにより紙層23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23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23の湿潤強度を増加させることができる。
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24の位置)の紙層23の幅方向の断面を図4に示す。高圧水流によって紙層23の上面に溝部32が形成される。
その後、図1に示すように、紙層23は、吸引ピックアップ17によって紙層搬送コンベア18に転写される。この転写のとき、紙層23は厚み方向に圧力を受け、紙層23の嵩は低くなる。さらに、紙層23は紙層搬送コンベア19に転写される。この転写のときも、紙層23は厚み方向に圧力を受け、紙層23の嵩は低くなる。次に、乾燥ドライヤー20に転写される。この転写のときも、紙層23は厚み方向に圧力を受け、紙層23の嵩は低くなる。乾燥ドライヤー20は、たとえば、ヤンキードライヤーであり、蒸気により約120℃に加熱されたドラムに紙層23を付着させて、紙層23を乾燥させる。
この乾燥ドライヤー20による乾燥によって紙層23の水分率は、10~45%になることが好ましく、20~40%になることがより好ましい。ここで、水分率とは、紙層23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。紙層23の水分率が10%よりも小さいと、紙層23の繊維間の水素結合力が強くなり、後述の高圧水蒸気によって紙層23の繊維をほぐすために必要なエネルギーが非常に高くなる。一方、紙層23の水分率が45%よりも大きくなると、後述の高圧水蒸気によって紙層23を所定の水分率以下に乾燥させるために必要なエネルギーが非常に高くなる。
次に、紙層23は、円筒状のサクションドラム13のメッシュ状の外周面上に移動する。このとき、サクションドラム13の外周面の上方に配置された1台の蒸気ノズル14から高圧水蒸気が紙層23に噴射される。サクションドラム13は吸引装置を内蔵しており、蒸気ノズル14から噴射された水蒸気は吸引装置によって吸引される。蒸気ノズル14から噴射された高圧水蒸気によって、紙層23の上面(蒸気ノズル14側の面)に溝部が形成される。
蒸気ノズル14から噴射される高圧水蒸気は、100%の水からなる水蒸気でもよいし、空気などの他の気体を含んだ水蒸気でもよい。しかし、蒸気ノズル14から噴射される高圧水蒸気は、100%の水からなる水蒸気であることが好ましい。
サクションドラム13の上方に配置された蒸気ノズル14の一例を図5に示す。蒸気ノズル14は、紙層23の幅方向(CD)に並んだ複数の高圧水蒸気51を紙層23に向けて噴射する。その結果、紙層23の上面には、紙層23の幅方向にならび、機械方向(MD)に延びる複数の溝部52が形成される。紙層23には、高圧水流によって形成された溝部が存在するが、高圧水蒸気51によって形成された溝部を見えやすくするために、図5では高圧水流によって形成された溝部を省略している。
紙層23に高圧水蒸気が噴射されると、紙層23の繊維はほぐれ、そして紙層23の嵩は高くなる。これにより、転写のときの圧力および高圧水流で堅くなった紙層23は、柔軟性が高まり、紙層23の触感が改善される。紙層23が高圧水蒸気を受けると、紙層23の繊維がほぐれ、紙層23の嵩が高くなる原理を、図6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6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はサクションドラム13にあたる。高圧水蒸気51は、大部分はサクションドラム13にはね返される。これにより紙層23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23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がサクションドラム13にあたる部分53の幅方向側に移動して集まり、紙層23の嵩が高くなる。
高圧水流によって紙層23の強度は高められているので、高圧水蒸気51を紙層23に噴射するとき、紙層23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23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23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7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(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7(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23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23に穴が開いたり、紙層23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、サクションドラム13に内蔵された吸引装置により、サクションドラム13が紙層23を吸引する吸引力は、-1~-12kPaであることが好ましい。サクションドラム13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、サクションドラム13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23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23の上面との間の距離が1.0mmよりも小さいと、紙層23に穴が開いたり、紙層23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23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23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23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8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23に溝部52を形成することができる。図8は、高圧水蒸気を噴射した後(図1の符号25の位置)の紙層23の幅方向の断面を示す図である。紙層23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23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23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23に強度の強い領域54と強度が弱い領域55とを形成すことによって、紙層23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23の嵩が高くなって紙層23の保水性が改善されるとともに、紙層23の湿潤強度も改善される。さらに、紙層23の強度低下を抑えながら、高圧水蒸気によって紙層23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。
高圧水蒸気を噴射した後の紙層23の水分率が、高圧水蒸気を噴射する前の紙層23の水分率よりもできるだけ大きくしないようにするため、高圧水蒸気の温度は、乾燥ドライヤー20の温度よりも高いことが好ましい。たとえば、高圧水蒸気の温度は、130~220℃であることが好ましい。これにより、高圧水蒸気を紙層23に噴射しているときも紙層23の乾燥は進むことになり、紙層23は、嵩が高くなるのと同時に乾燥する。紙層23が乾燥すると紙層23の繊維同士の水素結合が強くなるので、紙層23の強度は高くなり、紙層23の高くなった嵩はつぶれにくくなる。また、紙層23の強度は高くなることによって、高圧水蒸気の噴射により紙層23に穴が開いたり、切れたりすることが防止される。
高圧水蒸気を噴射した後の紙層23の水分率は、45%以下であることが好ましく、40%以下であることがより好ましい。高圧水蒸気を噴射した後の紙層23の水分率が45%よりも大きいと、後述の乾燥ドライヤーによる乾燥によって紙層23の水分率を5%以下にすることができない場合がある。この場合、さらに追加の乾燥が必要であり、不織布の製造効率が悪くなる。
高圧水蒸気によって紙層23の上面に溝部が形成されるとともに、紙層23の下面(紙層23の紙層形成ベルト41側の面)にサクションドラム13の外周面のパターンに対応した不図示の凹凸が形成される。
その後、図1に示すように、乾燥ドライヤー20とは別の乾燥ドライヤー22に転写される。乾燥ドライヤー22も、たとえば、ヤンキードライヤーであり、蒸気により約150℃に加熱されたドラムに紙層23を付着させて、紙層23を乾燥させる。乾燥ドライヤー22を通過した後の紙層23は十分に乾燥していることが必要であり、具体的には、乾燥ドライヤー22を通過した後の紙層23の水分率は5%以下であることが好ましい。
乾燥した紙層23は、不織布として巻き取り機21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)
本発明の一実施形態における不織布製造装置1では、サクションドラム13上で紙層に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1Aでは、紙層形成コンベア16A上で紙層に高圧水蒸気を噴射する。紙層形成コンベア16Aの紙層形成ベルトの材質として、PPS(ポリフェニレンサルファド)およびアラミドが好ましい。紙層形成コンベア16Aの紙層形成ベルトには、たとえば、5メッシュのアラミドメッシュワイヤー(日本フィルコン(株)製)を使用することができる。紙層形成コンベア16Aの上方に設けられた蒸気ノズル14に対向した位置に、蒸気ノズル14から噴射される蒸気を吸引するための吸引ボックス15が設けられている。紙層搬送コンベア16Aで高圧水蒸気を噴射された紙層は、乾燥ドライヤー22に転写される。
本発明の一実施形態における不織布製造装置1では、サクションドラム13上で紙層に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1Aでは、紙層形成コンベア16A上で紙層に高圧水蒸気を噴射する。紙層形成コンベア16Aの紙層形成ベルトの材質として、PPS(ポリフェニレンサルファド)およびアラミドが好ましい。紙層形成コンベア16Aの紙層形成ベルトには、たとえば、5メッシュのアラミドメッシュワイヤー(日本フィルコン(株)製)を使用することができる。紙層形成コンベア16Aの上方に設けられた蒸気ノズル14に対向した位置に、蒸気ノズル14から噴射される蒸気を吸引するための吸引ボックス15が設けられている。紙層搬送コンベア16Aで高圧水蒸気を噴射された紙層は、乾燥ドライヤー22に転写される。
(不織布製造装置の変形例2)
本発明の一実施形態における不織布製造装置1では、1つのサクションドラム13上で1台の蒸気ノズル14から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1Bでは、2つのサクションドラム13上で、それぞれ1台の蒸気ノズル14から紙層に高圧水蒸気を噴射した。このとき、一方の蒸気ノズル14から紙層の一方の面に蒸気が噴射され、他方の蒸気ノズル14から紙層の他方の面に蒸気が噴射される。これにより、紙層の表面および裏面に溝部が形成されることになる。高圧水蒸気を噴射された紙層は、乾燥ドライヤー22に転写される。
本発明の一実施形態における不織布製造装置1では、1つのサクションドラム13上で1台の蒸気ノズル14から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1Bでは、2つのサクションドラム13上で、それぞれ1台の蒸気ノズル14から紙層に高圧水蒸気を噴射した。このとき、一方の蒸気ノズル14から紙層の一方の面に蒸気が噴射され、他方の蒸気ノズル14から紙層の他方の面に蒸気が噴射される。これにより、紙層の表面および裏面に溝部が形成されることになる。高圧水蒸気を噴射された紙層は、乾燥ドライヤー22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、1つのサクションドラム13上で1台の蒸気ノズル14から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1Cでは、1つのサクションドラム13C上で2台の蒸気ノズル14,14Cから紙層に高圧水蒸気を噴射する。高圧水蒸気を噴射された紙層は、乾燥ドライヤーを経ずに巻き取り機21に巻き取られる。したがって、紙層は、高圧水蒸気によって乾燥されることになる。この場合、乾燥ドライヤー20で乾燥した紙層の水分率は10~20%であることが好ましい。紙層の水分率が10%よりも小さいと、紙層の繊維間の水素結合力が強くなり、後述の高圧水蒸気によって紙層の繊維をほぐすために必要なエネルギーが非常に高くなる。また、紙層の水分率が20%よりも大きいと、高圧水蒸気を使用して紙層の水分率を5%以下にすることが難しい場合がある。紙層をよりよく乾燥させるために、高圧水蒸気の代わりに、水蒸気を含み加熱された高圧気体(高圧水蒸気よりも水分の割合が小さい高圧気体)を紙層に噴射されるようにしてもよい。
本発明の実施形態における不織布製造装置1では、1つのサクションドラム13上で1台の蒸気ノズル14から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1Cでは、1つのサクションドラム13C上で2台の蒸気ノズル14,14Cから紙層に高圧水蒸気を噴射する。高圧水蒸気を噴射された紙層は、乾燥ドライヤーを経ずに巻き取り機21に巻き取られる。したがって、紙層は、高圧水蒸気によって乾燥されることになる。この場合、乾燥ドライヤー20で乾燥した紙層の水分率は10~20%であることが好ましい。紙層の水分率が10%よりも小さいと、紙層の繊維間の水素結合力が強くなり、後述の高圧水蒸気によって紙層の繊維をほぐすために必要なエネルギーが非常に高くなる。また、紙層の水分率が20%よりも大きいと、高圧水蒸気を使用して紙層の水分率を5%以下にすることが難しい場合がある。紙層をよりよく乾燥させるために、高圧水蒸気の代わりに、水蒸気を含み加熱された高圧気体(高圧水蒸気よりも水分の割合が小さい高圧気体)を紙層に噴射され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。
実施例および比較例において、蒸気吹付け前紙層水分率、蒸気吹付け後紙層水分率、巻き取り時紙層水分率、紙層目付、乾燥厚み、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。
(蒸気吹付け前紙層水分率)
乾燥ドライヤー20で乾燥した紙層を30cm×30cmのサイズにサンプリングし、乾燥ドライヤー20の出口重量(W1)を測定し、その後サンプル片を105℃の恒温槽に1時間静置し絶乾させたのち重量(D1)を測定する。蒸気吹付け前紙層水分率は、N=10での測定値の平均値である。
蒸気吹付け前紙層水分率=(W1-D1)/W1×100(%)
乾燥ドライヤー20で乾燥した紙層を30cm×30cmのサイズにサンプリングし、乾燥ドライヤー20の出口重量(W1)を測定し、その後サンプル片を105℃の恒温槽に1時間静置し絶乾させたのち重量(D1)を測定する。蒸気吹付け前紙層水分率は、N=10での測定値の平均値である。
蒸気吹付け前紙層水分率=(W1-D1)/W1×100(%)
(蒸気吹付け後紙層水分率)
1つのサクションドラム13上で1台の蒸気ノズル14から紙層に高圧水蒸気を噴射した紙層を30cm×30cmのサイズにサンプリングし、蒸気ノズル14通過後の重量(W2)を測定し、その後サンプル片を105℃の恒温槽に1時間静置し絶乾させたのち重量(D2)を測定する。蒸気吹付け後紙層水分率は、N=10での測定値の平均値である。
蒸気吹付け後紙層水分率=(W2-D2)/W2×100(%)
1つのサクションドラム13上で1台の蒸気ノズル14から紙層に高圧水蒸気を噴射した紙層を30cm×30cmのサイズにサンプリングし、蒸気ノズル14通過後の重量(W2)を測定し、その後サンプル片を105℃の恒温槽に1時間静置し絶乾させたのち重量(D2)を測定する。蒸気吹付け後紙層水分率は、N=10での測定値の平均値である。
蒸気吹付け後紙層水分率=(W2-D2)/W2×100(%)
(巻き取り時紙層水分率)
乾燥ドライヤー22を通過し、巻き取られた紙層を30cm×30cmのサイズにサンプリングし、巻き取り後の重量(W3)を測定し、その後サンプル片を105℃の恒温槽に1時間静置し絶乾させたのち重量(D3)を測定する。巻き取り時紙層水分率は、N=10での測定値の平均値である。
巻き取り時後紙層水分率=(W3-D3)/W3×100(%)
乾燥ドライヤー22を通過し、巻き取られた紙層を30cm×30cmのサイズにサンプリングし、巻き取り後の重量(W3)を測定し、その後サンプル片を105℃の恒温槽に1時間静置し絶乾させたのち重量(D3)を測定する。巻き取り時紙層水分率は、N=10での測定値の平均値である。
巻き取り時後紙層水分率=(W3-D3)/W3×100(%)
(紙層目付)
紙層の目付は、巻き取り時紙層水分率を測定した際の絶乾サンプル重量(D3)より算出した。紙層目付は、N=10での測定値の平均値である。
紙層の目付は、巻き取り時紙層水分率を測定した際の絶乾サンプル重量(D3)より算出した。紙層目付は、N=10での測定値の平均値である。
(乾燥厚み)
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、製造した不織布の厚みを測定した。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。
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、製造した不織布の厚みを測定した。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。
(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。
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)
製造した不織布から、長手方向が紙層の機械方向である25mm幅の短冊状の試験片と、長手方向が紙層の幅方向である25mm幅の短冊状の試験片とを切り取って、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。
製造した不織布から、長手方向が紙層の機械方向である25mm幅の短冊状の試験片と、長手方向が紙層の幅方向である25mm幅の短冊状の試験片とを切り取って、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)
製造した不織布から、長手方向が紙層の機械方向である25mm幅の短冊状の試験片と、長手方向が紙層の幅方向である25mm幅の短冊状の試験片とを切り取って、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。
製造した不織布から、長手方向が紙層の機械方向である25mm幅の短冊状の試験片と、長手方向が紙層の幅方向である25mm幅の短冊状の試験片とを切り取って、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)
製造した不織布から長手方向が紙層の機械方向である25mm幅の短冊状の試験片と、長手方向が紙層の幅方向である25mm幅の短冊状の試験片とを切り取って、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。
製造した不織布から長手方向が紙層の機械方向である25mm幅の短冊状の試験片と、長手方向が紙層の幅方向である25mm幅の短冊状の試験片とを切り取って、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)
製造した不織布から長手方向が紙層の機械方向である25mm幅の短冊状の試験片と、長手方向が紙層の幅方向である25mm幅の短冊状の試験片とを切り取って、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。
製造した不織布から長手方向が紙層の機械方向である25mm幅の短冊状の試験片と、長手方向が紙層の幅方向である25mm幅の短冊状の試験片とを切り取って、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。抄紙原料の坪量は50g/m2であった。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。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。2台の高圧水流ノズルを使用して紙層に噴射した高圧水流の高圧水流エネルギーは0.2846kW/m2であった。ここで、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
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。抄紙原料の坪量は50g/m2であった。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。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。2台の高圧水流ノズルを使用して紙層に噴射した高圧水流の高圧水流エネルギーは0.2846kW/m2であった。ここで、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
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。
紙層は、2台の紙層搬送コンベアに転写された後、120℃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。
次に、1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であり、蒸気温度は175℃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、サクションドラムが紙層を吸引する吸引力は、-1kPaであった。サクションドラムの外周にはステンレス製の18メッシュ開孔スリーブを使用した。
そして、紙層は、150℃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/分であった。
(実施例2)
実施例2は、ヤンキードライヤーを使用して、蒸気吹付け前紙層水分率が10%になるように紙層を乾燥した点を除いて、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2は、ヤンキードライヤーを使用して、蒸気吹付け前紙層水分率が10%になるように紙層を乾燥した点を除いて、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3)
実施例3は、ヤンキードライヤーを使用して、蒸気吹付け前紙層水分率が40%になるように紙層を乾燥した点、および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3は、ヤンキードライヤーを使用して、蒸気吹付け前紙層水分率が40%になるように紙層を乾燥した点、および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4)
実施例4は、高圧水流を紙層に噴射しなかった点、ヤンキードライヤーを使用して、蒸気吹付け前紙層水分率が40%になるように紙層を乾燥した点を除いて、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4は、高圧水流を紙層に噴射しなかった点、ヤンキードライヤーを使用して、蒸気吹付け前紙層水分率が40%になるように紙層を乾燥した点を除いて、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)
実施例5は、高圧水蒸気を紙層に噴射するときの紙層の支持体として5メッシュのアラミドメッシュワイヤーを使用した、図9の不織布製造装置1Aを用いて製造した点、およびヤンキードライヤーを使用して、蒸気吹付け前紙層水分率が40%になるように紙層を乾燥した点を除いて、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、高圧水蒸気を紙層に噴射するときの紙層の支持体として5メッシュのアラミドメッシュワイヤーを使用した、図9の不織布製造装置1Aを用いて製造した点、およびヤンキードライヤーを使用して、蒸気吹付け前紙層水分率が40%になるように紙層を乾燥した点を除いて、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)
実施例6は、図10の不織布製造装置1Bを用いて製造した点、ヤンキードライヤーを使用して、蒸気吹付け前紙層水分率が40%になるように紙層を乾燥した点、および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。2台の蒸気ノズルおよび2台のサクションドラムは、実施例1の製造に使用した蒸気ノズルおよびサクションドラムと同じであった。
実施例6は、図10の不織布製造装置1Bを用いて製造した点、ヤンキードライヤーを使用して、蒸気吹付け前紙層水分率が40%になるように紙層を乾燥した点、および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。2台の蒸気ノズルおよび2台のサクションドラムは、実施例1の製造に使用した蒸気ノズルおよびサクションドラムと同じであった。
(実施例7)
実施例7は、ヤンキードライヤーを使用して、蒸気吹付け前紙層水分率が40%になるように紙層を乾燥した点、高圧水蒸気の蒸気圧力が0.5MPaである点、高圧水蒸気の蒸気温度が140℃である点および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7は、ヤンキードライヤーを使用して、蒸気吹付け前紙層水分率が40%になるように紙層を乾燥した点、高圧水蒸気の蒸気圧力が0.5MPaである点、高圧水蒸気の蒸気温度が140℃である点および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8)
実施例8は、図11の不織布製造装置1Cを用いて製造した点、ヤンキードライヤーを使用して、蒸気吹付け前紙層水分率が20%になるように紙層を乾燥した点、および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。2台の蒸気ノズルは、実施例1の製造に使用した蒸気ノズルと同じであった。
実施例8は、図11の不織布製造装置1Cを用いて製造した点、ヤンキードライヤーを使用して、蒸気吹付け前紙層水分率が20%になるように紙層を乾燥した点、および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。2台の蒸気ノズルは、実施例1の製造に使用した蒸気ノズルと同じであった。
(実施例9)
実施例9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9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10)
実施例10は、ヤンキードライヤーを使用して、蒸気吹付け前紙層水分率が40%になるように紙層を乾燥した点、および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10は、ヤンキードライヤーを使用して、蒸気吹付け前紙層水分率が40%になるように紙層を乾燥した点、および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11)
実施例11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。
実施例11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、ヤンキードライヤーを使用して、蒸気吹付け前紙層水分率が0%になるように紙層を乾燥した点を除いて、実施例1の製造方法と同様な方法によって製造された。
比較例1は、ヤンキードライヤーを使用して、蒸気吹付け前紙層水分率が0%になるように紙層を乾燥した点を除いて、実施例1の製造方法と同様な方法によって製造された。
(比較例2)
比較例2は、ヤンキードライヤーを使用して、蒸気吹付け前紙層水分率が60%になるように紙層を乾燥した点を除いて、実施例1の製造方法と同様な方法によって製造された。
比較例2は、ヤンキードライヤーを使用して、蒸気吹付け前紙層水分率が60%になるように紙層を乾燥した点を除いて、実施例1の製造方法と同様な方法によって製造された。
(比較例3)
比較例3は、高圧水蒸気を紙層に噴射しなかった点、およびヤンキードライヤーを使用して、蒸気吹付け前紙層水分率が30%になるように紙層を乾燥した点を除いて、実施例1の製造方法と同様な方法によって製造された。
比較例3は、高圧水蒸気を紙層に噴射しなかった点、およびヤンキードライヤーを使用して、蒸気吹付け前紙層水分率が30%になるように紙層を乾燥した点を除いて、実施例1の製造方法と同様な方法によって製造された。
(比較例4)
比較例4は、図12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。比較例4を製造するために使用された不織布製造装置1Dでは、乾燥ドライヤー20で乾燥する前に高圧水蒸気を紙層に噴射した。蒸気ノズル14および蒸気ノズル14から噴射される高圧水蒸気の条件は、実施例1の製造に使用された蒸気ノズル14および蒸気ノズル14から噴射される高圧水蒸気の条件と同じであった。
比較例4は、図12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。比較例4を製造するために使用された不織布製造装置1Dでは、乾燥ドライヤー20で乾燥する前に高圧水蒸気を紙層に噴射した。蒸気ノズル14および蒸気ノズル14から噴射される高圧水蒸気の条件は、実施例1の製造に使用された蒸気ノズル14および蒸気ノズル14から噴射される高圧水蒸気の条件と同じであった。
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、蒸気吹付け前紙層水分率、蒸気吹付け後紙層水分率、巻き取り時紙層水分率、紙層目付、乾燥厚み、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。
実施例1~9は、すべて、巻き取り時の紙層水分率が5%以下であり、乾燥厚みが0.50mm以上であり、密度は0.10g/cm3以下であった。比較例1,3,4は、巻き取り時の紙層水分率は5%以下であったものの、乾燥厚みは0.50mmよりも小さく、密度は0.10g/cm3よりも大きかった。比較例2は、乾燥厚みが0.50mm以上であり、密度は0.10g/cm3以下であったものの、紙層水分率が5%よりも大きかった。
実施例1~9と比較例3とを比較することによって、高圧水蒸気を紙層に噴射することにより紙層の嵩を高くし密度を低くすることができることがわかった。また、実施例1~9と比較例1,2,4とを比較することによって、好ましい蒸気吹付け前紙層水分量は、10~45%であることがわかった。さらに、実施例1~9と比較例4とを比較することによって、乾燥前に高圧水蒸気を紙層に噴射するよりも、所定の水分率になるように紙層を乾燥させた後に高圧水蒸気を紙層に噴射する方が、紙層の嵩を高くすることができることがわかった。また、実施例1~9と実施例10とを比較することによって、蒸気ノズルの先端と紙層の上面との間の好ましい距離は10mm以下であることがわかった。さらに、実施例1~9と実施例11とを比較することによって、高圧水蒸気の好ましい蒸気圧力は、0.3MPa以上であることがわかった。
実施例4から、高圧水流を紙層に噴射しなくても、紙層の水分率を制御することによって、高圧水蒸気によって、紙層に穴が開いたり、紙層が破れたり、吹き飛んだりするのを防止できることがわかった。これは、紙層が乾燥すると強くなる紙層の繊維同士の水素結合によって、紙層の強度が増加したためである。また、紙層の強度は高められているので、この場合も高圧水蒸気を紙層に噴射するとき、紙層が高圧水蒸気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の上に設ける必要がない。したがって、高圧水蒸気による紙層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。
実施例5,6,8より、上述の変形例1~3の不織布製造装置1A~1Cを使用しても、強度が高く、嵩高であり、かつ柔軟性を有する不織布を製造できることがわかった。とくに、上述の変形例1~3の不織布製造装置1A~1Cを使用しても、巻き取り時の紙層水分率が5%以下であり、乾燥厚みが0.45mm以上であり、密度は0.10g/cm3以下である不織布を製造できることがわかった。
1,1A~1D 不織布製造装置
11 原料供給ヘッド
12 高圧水流ノズル
13 サクションドラム
14 蒸気ノズル
15 吸引ボックス
16,16A 紙層形成コンベア
17 吸引ピックアップ
18,19 紙層搬送コンベア
20,22 乾燥ドライヤー
21 巻き取り機
23 紙層
31 高圧水流
32 溝部
41 紙層形成ベルト
51 高圧水蒸気
52 溝部
11 原料供給ヘッド
12 高圧水流ノズル
13 サクションドラム
14 蒸気ノズル
15 吸引ボックス
16,16A 紙層形成コンベア
17 吸引ピックアップ
18,19 紙層搬送コンベア
20,22 乾燥ドライヤー
21 巻き取り機
23 紙層
31 高圧水流
32 溝部
41 紙層形成ベルト
51 高圧水蒸気
52 溝部
Claims (6)
- 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、
蒸気ノズルを使用して、前記紙層に高圧水蒸気を噴射する工程とを含み、
前記紙層に高圧水蒸気を噴射する工程は、前記紙層の水分率を10~45%にした後に前記紙層に高圧水蒸気を噴射する不織布の製造方法。 - 前記高圧水蒸気を前記紙層に噴射した後の該紙層の水分率は、0~40%である請求項1に記載の不織布の製造方法。
- 前記高圧水蒸気を噴射した紙層の水分率が5%以下になるように、前記高圧水蒸気を噴射した紙層を乾燥する工程をさらに含む請求項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。
- 前記紙層に高圧水蒸気を噴射する工程の前に、高圧水流を紙層に噴射する工程をさらに含む請求項1~5のいずれか1項に記載の不織布の製造方法。
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