JP2004533339A - フリース穿孔デバイスおよびその方法 - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
本発明は、穿孔ローラおよび対向ローラを有するフリース穿孔デバイス、ならびにフリースを穿孔する方法、そのように製造されたフリース、ならびにフリースを有する製品に関する。
【背景技術】
【0002】
フリースの穿孔は、液体または粒子の吸収といった用途が問題である場合に有利な点を有する。例えば、米国特許第5,858,504号から、製造方法、製造デバイスおよび穿孔されたフリースが明らかである。この製造方法は、ピンローラ、およびピンの対向側に位置する穴ローラを用いて、フリースが穿孔されることを提供する。さらに、このデバイスは、2つのS字型ロール配列を有する。S字型ロール配列は、異なった速度を有するので、2つのS字型配列に通されるフリースは、穿孔される前に、速度の差に基づいて引伸ばされる。穿孔後、穿孔されたフリースは、対向ローラ上に残り、第2のS字型ロール配列へと搬送される。対抗ローラおよびピンローラは、両方とも加熱されず、これにより、フリースは、用いられるポリマーの融点温度未満で穿孔される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
本発明の課題は、応用およびさらなる加工のために安定した穿孔を達成するフリース穿孔デバイス、フリースを穿孔する方法、フリースならびにこのようなフリースを有する製品を利用可能にすることである。
【課題を解決するための手段】
【0004】
この課題は、請求項1に記載の特徴を有するフリース穿孔デバイス、請求項8に記載の特徴を有する、フリースを穿孔する方法、請求項11に記載の特徴を有するフリース、ならびに請求項13に記載の特徴を有する製品によって解決される。さらなる有利な実施形態および特徴は、従属請求項に提示される。
【0005】
本発明によるフリース穿孔デバイスは、穿孔ローラおよび対向ローラを有する。穿孔ローラおよび対向ローラは、穿孔されるべきフリースを通し、かつ穿孔されるギャップを形成する。さらに、フリース穿孔デバイスは、フリース供給デバイスおよびフリース送出しデバイスを有する。フリース供給デバイスは、穿孔されるべきフリースが、ギャップに搬送される前に、まず、対向ローラ上に搬送されるように配置される。フリース送出しデバイスは、穿孔されたフリースがギャップを去った後、好適には、特定の時間の間、穿孔ローラ上に位置している状態であるように配置される。
【0006】
好適には、穿孔ローラはピンローラである。ピンは、特に、同心円の直径(konzentrischer Durchmesser)を有する。これと並んで、ピンは、別の直径ジオメトリ(Diameter−Geometrien)、例えば、星形、矩形または半角形(Halbwinkel)を有し得る。さらなる実施形態によると、対向ローラ上で穿孔されるべきフリースは、最小45度の巻き付け角度、好適には、90度よりも大きい巻き付け角度を有する。
【0007】
さらなる実施形態によると、フリース穿孔デバイスは、穿孔されるべきフリースのための加熱デバイスを有する。
【0008】
別のさらなる実施形態は、フリース供給デバイスと対抗ローラとの間に、穿孔フリースに作用する引張り応力を定義して設定可能である。さらなる実施形態は、穿孔ローラとフリース送り出しデバイスとの間のフリース穿孔デバイスが、穿孔されるフリースに作用する、定義されて設定可能である引張り応力を有する。好適には、フリース供給デバイスと対抗ローラとの間の引張り応力は、穿孔ローラとフリース送り出しデバイスとの間にある引張り応力よりも大きく設定される。
【0009】
特に、ここでは独立した考え方によると、フリースを穿孔する方法が利用可能にされ、ここで、フリースが、フリース供給デバイスから穿孔ローラと対向ローラとの間のギャップに搬送され、フリースがそのギャップ内で穿孔され、穿孔後、このフリースは、フリース送り出しデバイスに供給され、フリースは、穿孔前に45度よりも大きい巻き付け角度で対向ローラに巻き付けられる。フリースは、対向ローラに巻き付く前に、フリース供給デバイスと対向ローラとの間で、事前に1.5%〜10%延伸される。事前延伸は、特に、機械方向(MD)に行われるが、幅方向にも行われ得る。
【0010】
対向ローラ上に搬送される事前延伸されたフリースは、対向ローラとフリースとの間にある摩擦力に基づいて、事前延伸されたフリースが固定されるという有利な点を有する。事前延伸は、排出された繊維が次の固定化工程にわたってその位置に留まるので、特に有利である。固定化は、少なくとも、穿孔ローラが対向ローラを用いてフリースに穿孔するまで保持される。例えば、フリース供給デバイスとして、S型ローラ配列が用いられる。S字型ローラ配列を介して、このフリース供給デバイスと対向ローラとの間の引張り応力は、フリース上にもたらされる。フリースと対向ローラとの間にある摩擦力によってフリースは、その位置に留まる。この種類の固定化は、特に、フリース供給デバイスと対向ローラとの間にある、フリースに作用する引張り力(Zugkraft)は、穿孔ローラおよび対向ローラの後に配置された、偏向ロール等のさらなるデバイスに依存せず設定可能であることを可能にする。
【0011】
好適には、フリースは、穿孔後、少なくとも45度の巻き付け角度で穿孔ローラに巻き付く。このために、前に対向ローラ上に位置するフリースは、穿孔の間、およびその直前、または、その後、穿孔ローラに巻き付けられる。穿孔ローラの特定の巻き付け経路を介して継続される、穿孔ローラへのフリースの固定化は、フリースそれ自体における穿孔をさらに安定化させる。好適には、フリースは、90度〜270度の巻き付け角度で穿孔ローラに巻き付く。
【0012】
本発明のさらなる考え方によると、フリースは、フリース穿孔デバイスで製作され、かつ上述の方法で製作される。このフリースは、ほぼ円形である穿孔を有する。特に、これらの穿孔は、ほぼ1、好適には、1〜1.18であるMD対CDの軸比率(Achsenverhaeltnis)を有する。好適には、このようなフリースは、製品に用いられ、ここで、フリースは、製品の表面に安定化されたじょうご形状の開口部を有する。これらの開口部は、穿孔方法の間、およびフリース穿孔デバイスにおいて穿孔により生じる。
【0013】
特に、このような穿孔されたフリースは、衛生分野において使用される製品において使用可能である。これは、おむつ、生理用ナプキン、失禁用品その他であり得る。さらに、このようなフリースは、カバー、保護服等の医療用品において、一部分は家庭用品分野において、例えば、ふきんにおいて、製品の構成部分として用いられる。さらに、至るところで、特に、規定された穴サイズが好まれる場合、液体吸収および粒子吸収といった特性もまた重要である場合に使用可能である。特に、フリース表面は、例えば、添加または塗布によって吸水性に整えられ得る。さらに、用いられたフリースは、静電気が帯電させられ得る。さらに、フリースは、単層または多層であり、フィルムを有するラミネートまたは他の支持材料を形成し得る。特に、このような材料は、特定の領域のみが液体透過性、または蒸気透過性であるべき場合に使用され得る。
【0014】
少なくとも2層の材料用の有利に穿孔されるべき材料の例は、以下の表から明らかである。
【0015】
【表1】
表面重量が以下のように試験された。
【0016】
【表2】
好適には、第1のシートは、第2のシートの表面重量よりも大きい表面重量を有する。
実験結果は、以下の通りである。
【0017】
【表3】
ここで、
延伸率:もとの商品幅に対するギャップの直前の商品幅の比率(%)
軸比率:MD=機械方向およびCD=幅方向の楕円を取得する場合の穴の縦軸対横軸の平均比率
穴面積:穴の平均面積(mm2)(Media Cybernetics社製の画像処理プログラム Image−Pro Plusバージョン4.5で算出)
開口面積:フリースの全面積に対する穴面積の平均比率(%)
穴が開けられた対向ローラに針が沈む深さは、すべての実験において2.7ミリメートルであった。用いられたサンプルは、それぞれ、スピンフリースとして製造された模範フリースである。
サンプルA:Docanプロセスにより製造された2層式材料であり、ここで、上部のシートは、PPから作製された20gsmのフリース、下部シートは、PP/PE−Bicoから作製された23gsmのフリースを有する。
サンプルB:サンプルAと同様
サンプルC:PPから作製された30gsmの単層であり、Docanプロセスによって製作される。
サンプルD:Cと同様であるが、わずか25gsmである。
サンプルE:PPから作製された、30gsmの単層フリースであり、S−Tex法により製造された。
【0018】
特に、穴サイズMD/CDの比率が示すように、穿孔の特に丸い開口部を安定化させることも達成される。穴径は、MDで1〜1.8mmであり、CDで0.8〜1.7mmである。好適には、フリースは、2%〜3%の延伸率をもたらすプレ応力が与えられる。フリースがフリース穿孔デバイスを通過する速度は、穴サイズへのさらなる影響を及ぼす。
【0019】
このフリースは、5m/s〜130m/sの速度で通過した。45m/s〜120m/s、特に、60m/s〜95m/sの速度が、安定した穿孔を製作するために有利であることが明らかになった。0.5mm未満の領域で上下する穴径において、より高い動作速度が設定可能である。ここで、200m/sまでの速度、好適には、150m/sを越える速度が設定可能である。穴径は、例えば、0.5〜0.1mmの範囲である。対向ローラは、好適には、45℃〜95℃、特に、55℃〜75℃の温度を有する。
【0020】
さらなる考え方によると、フリース穿孔デバイスは、穿孔されるべきフリース用の供給デバイスを有する。このデバイスは、穿孔が実行可能になる前に、フリースが120°よりも大きい、好適には、150°よりも大きい巻き付け角度を介して、対向ローラに沿って搬送されるように配置される。これにより、特に、加熱された対向ローラにおいてフリースが温められて穿孔ローラに供給されることが達成される。さらに、巻き付けに基づいて、対向ローラと接触する材料中の応力が巻き付けに基づいて低減される。これにより、特に安定した穿孔が達成される。
【0021】
さらなる実施形態によると、対向ローラは、コーティング、好適には、ゴムコーティング(Gummierung)を有する。このコーティングは、特に、1.5mm〜15mmの厚さであり、特に、最小4mmである。穿孔ローラの隆起は、コーティングに突き刺さり得る。好適には、これらは、約2.5〜約6mmの深さに突き刺さる。
【0022】
2層の穿孔されるべきラミネートは、1実施形態によると、1つの統合された製造方法によって生成される。例えば、フリースを製造する場合、1つ以上のビームを有するスピンフリース機が利用可能にされる。ビームの1つを用いて、例えば、低融点のポリマー混合物、および第2のビームを用いて、BICOPP/PEフリースが製造される。さらに、事前に完成された材料上に第2のシートが載せられ得、その後、引き続き穿孔され得る。さらに、第1および第2のシートをインラインで製造し、かつ、そこから分離された作業工程で穿孔することが可能である。フリース材の例に照らして示されたように、さらに、フィルムとフリース材との組み合わせを用いることが可能である。例えば、フィルムが、例えば、カーディングされたフリース上に押し出され得、次に、穿孔ユニットに供給され得る。
【0023】
さらなる実施形態によると、第1のシートの繊維は、第2のシートのフリースの繊維と少なくとも部分的に、特に、絡み合わされて混合される。例えば、別個に製造された2つのフリースシートが、これらの間に材料の境界部分を有し得る一方で、部分的に混合された2つのフリースシートは、材料の遷移部分を有する。材料の遷移部分の外側において、一方のシートおよび他方のシートは、それぞれ、1つの熱可塑性材料を有する。このような構造は、特に、インライン法によって製造される。好適には、穿孔された構造は、位相遷移部分を有するか、または、さらなる実施形態によると、穿孔の領域において少なくとも部分的に、例示的に完全な繊維混合物を有する。好適には、第1および第2のシートは、同様の方法で製造される。両方のシートは、例えば、同じ機械上で製造された、押出されたフリースである。さらに、それぞれ異なった特性を有する異なった材料を1つの穿孔した構造に形成し得ることが可能である。1つのフリースが少なくとも大部分にPPを有する一方で、別のフリースは、大部分がHDPEまたはDAPPからなる。さらに、フリースの種々の製作方法を組み合わせることが可能であり、特に、スピンフリースとハイボリュームスタック繊維フリース(hochvoluminoese Stapelfaservliese)、または、スピンフリースとメルトブローフリース、ならびにさらなる組み合わせの使用がある。
【0024】
ラミネートおよびフリースを製品に応用する例は、衛生用品、生理用品、および家庭用品、特に、ふきん、医療用品、製品の表面材料、フィルタ材料、保護服、地盤用シート、使い捨て製品である。
【0025】
本発明を実施形態に制限すべきでない、さらなる有利な実施形態および改良点が、以下の図から明らかである。以下に示される特徴および改良点は、さらに、上述の、特に詳細に説明されない本発明の実施形態とも組み合わされ得る。
【0026】
図1は、巻き出しデバイス2および巻き取りデバイス3を有するフリース穿孔デバイス1を示す。巻き出しデバイス2および巻き取りデバイス3に代わって、他の製造ステーションも提供され得る。例えば、フリース穿孔デバイス1の直接的スピンフリース製造物、積み重ね繊維フリース製造物および/またはメルトブロー製造物が事前に配置され得る。巻き取りデバイス3に代わって、大量生産機(Konfektionierungsmaschine)、ループ形ユニット(Festooning−Einheit)、噴霧ユニット、ふきん等の製品用の製造デバイス等が提供され得る。巻き出しデバイス2から、好適には、事前に製造されたフリース、または複数のフリースからなるラミネート、あるいは、例えば、フィルム等の他の材料を有するフリースが穿孔ローラ4に供給される。穿孔ローラ4は、穿孔デバイスを有する。この場合、穿孔ローラ4はピンローラとして形成される。穿孔ローラ4に対向して、対向ローラ5が配置されている。対抗ローラ5および穿孔ローラ4は、好適には、同じ巻き付け速度を有する。巻き出しデバイス2から供給された穿孔されるべきフリース6は、フィードロール7を介して対向ローラ5上に付与される。フィードロール7は、特に、フリース供給デバイス8と対向ローラ5との間に定義の引張り応力が穿孔されるフリース6に設定可能であるように形成される。好適には、フリース供給デバイス8は、引張り測定ローラ(Zugmesswalze)を有する。穿孔されるフリース6は、フリース供給デバイス8から送られて、このフリースを少なくとも部分的に巻き付けるように対向ローラ5上に付与される。好適には、対向ローラ5は、直接加熱される。対向ローラ5の温度は、特に、穿孔されるべきフリース6および用いられたラミネートの用いられたポリマーの軟化温度および溶融温度未満であるようにされる。好適には、穿孔されるべきフリース6を送る間、このような温度調節は、対向ローラ5によってされる。さらに、フリースは、穿孔前に詳細には説明されない加熱デバイスにより、加熱されることが可能である。ここで、フリースが、用いられるポリマーの溶融温度未満である温度になることが試みられる。穿孔されるべきフリース6は、対向ローラ5から、穿孔ローラ4および対向ローラ5によって形成されるギャップ9の中に搬送される。ギャップ9において、穿孔されるべきフリース6は穿孔され、かつ、このフリース穿孔デバイス1により、穿孔ローラ4側に渡される。穿孔ローラ4によって、穿孔されたフリース10が、穿孔ローラ4のピン11からフリース送り出しデバイス12に搬送される。フリース送り出しデバイス12の後に、示されるように、さらなる送り出しロール13が配置される。好適には、フリース送り出しデバイス12は、引張り測定ローラを有する。穿孔されたフリース10は、巻き出しロール13から巻き付けデバイス3に到達する。好適には、穿孔されたフリース10上では、穿孔されるべきフリース6上に作用する引張り応力よりも小さい引張り応力が作用する。穿孔されたフリース10は、穿孔ローラ4上で、特定の巻き付け角度に沿って送られる。このようにして、フリースにおける穿孔が安定化される。フリース送り出しデバイス12を介して、フリース送り出しデバイス12と穿孔ローラ4との間に配置された穿孔されたフリース10に引張り力をもたらすことによって、穿孔は、好適には、さらに安定化される。さらに、穿孔ローラ4も、同様に、温度調節され得る。穿孔されたフリース10および対応するラミネートへの熱の供給は、このようにして排出されたフリース繊維を安定化する。
【0027】
さらなる実施形態によると、対向ローラ5の温度は、穿孔ローラ4よりも少なくとも40度高い。さらなる実施形態によると、対向ローラ5が温度調節されるが、穿孔ローラ4は、温度調節されない。穿孔ローラは、むしろ、例えば、約18度以下の温度に冷却もされ得る。
【0028】
図2は、図1からの詳細図であり、ここで、穿孔ローラ4、対向ローラ5、および穿孔されたフリース10になる穿孔されるべきフリース6が詳述される。穿孔ローラ4の部分は、対向ローラ5に突き刺さる。この突き刺しにより、対向ローラ5と穿孔ローラ4との間に形成されたギャップに導入されるフリースが穿孔される。穿孔は、好適には、フリース繊維を排出することによって行われる。これにより、繊維構造は、少なくとも、フリースの表面に残る。特に、繊維は、溶けるか、または軟化されることなく、ただ排出される。繊維の特性、例えば、繊維に沿う好適な排水は、これにより保持される。対向ローラ5から穿孔ローラ4へのフリースの載せ換えによって、穿孔それ自体が安定した状態で保たれる。この場合、ピン11がフリースに突き刺さる。ピン11の突き刺しは、好適には、対向ローラ5のコーティング14にも行われる。さらに、コーティング14は、それ自体がピン11に対向して配置された穴を有し得る。
【0029】
図3aおよび図3bは、単層のフリースを示す。図3aは、穿孔されるべきフリース6を示し、図3bは、穿孔されたフリース10を示す。図3bから、穿孔15が円錐形であり得ることが見出され得る。穿孔の種類は、この円錐形の形成物18を安定化させ、これにより、この形成物は、フリース底面からの隆起として持ち上がる。
【0030】
図4aおよび図4bは、2層材料の穿孔を示し、ここで、第1のシート16は、フリースであり、第2のシート17は、フリースまたは別の材料であり得る。例えば、第2のシートは、フィルムであり得る。さらに、第1のシート16および第2のシート17は、異なったか、または同じ種類のフリースであり得る。第1のシート15は、円錐形の形成物18として第2のシート17の中に伸びる穿孔15を有する。形成物18は、好適には、第2のシート17の表面から突き出さないような仕様にされる。好適には、第2のシート17は、第1のシート15の材料を有さない表面をほぼ完全に形成する。さらなる実施形態によると、2層材料は、円錐形の形成物18から次の円錐形の形成物18へと、円錐形の形成物18が、少なくとも隆起する側の面にわずかな起伏を有する。これに対して、反対側の面は、好適には、ほぼ平坦である。
【図面の簡単な説明】
【0031】
【図1】図1は、巻き出しデバイスおよび巻き取りデバイスを有するフリース穿孔デバイスを示す。
【図2】図2は、図1の部分図であり、ここから、穿孔されるべきフリース、および穿孔されたフリースのシートの、フリース穿孔デバイスの対向ローラから穿孔ローラへの載せ換えが明らかである。
【図3a】図3aは、穿孔されるべき単層材料を示す。
【図3b】図3bは、穿孔されるべき単層材料を示す。
【図4a】図4aは、穿孔されるべき2層材料を示す。
【図4b】図4bは、穿孔されるべき2層材料を示す。
この課題は、請求項1に記載の特徴を有するフリース穿孔デバイス、請求項8に記載の特徴を有する、フリースを穿孔する方法、請求項10に記載の特徴を有するフリースによって解決される。さらなる有利な実施形態および特徴は、従属請求項に提示される。
Claims (13)
- 穿孔ローラ(4)と対向ローラ(5)とを有するフリース穿孔デバイス(1)であって、該穿孔ローラ(4)および該対向ローラ(5)はギャップ(9)を形成し、穿孔されるべきフリース(6)が該ギャップを通され、かつ穿孔され、ここで、該フリース穿孔デバイス(1)は、フリース供給デバイス(8)およびフリース送り出しデバイス(12)を有する、フリース穿孔デバイスであって、
該フリース供給デバイス(8)は、該穿孔されるべきフリース(6)が該ギャップ(9)に搬送される前に、まず、該対向ローラ(5)上に搬送されるように配置されることと、該フリース送り出し装置(12)は、該穿孔されたフリース(10)が該ギャップ(9)を去った後に該穿孔ローラ(4)上に位置している状態であるように配置されることとを特徴とする、フリース穿孔デバイス。 - 前記穿孔ローラ(4)は、ピンローラであることを特徴とする、請求項1に記載のフリース穿孔デバイス(1)。
- 前記対向ローラ(5)上の前記穿孔されるべきフリース(6)は、少なくとも45°の巻き付け角度、好適には、90°よりも大きい巻き付け角度を有することを特徴とする、請求項1または2に記載のフリース穿孔デバイス(1)。
- 前記穿孔ローラ(4)上の前記穿孔されたフリース(10)は、少なくとも45°の巻き付け角度、好適には、90°よりも大きい巻き付け角度を有することを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1つに記載のフリース穿孔デバイス(1)。
- 前記フリース穿孔デバイス(1)は、穿孔されるべきデバイス(1)のための加熱デバイスを有することを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1つに記載のフリース穿孔デバイス。
- 前記フリース供給デバイス(8)と前記対向ローラ(5)との間に、さらに穿孔するフリース(6)に作用する引張り応力が定義されて設定可能であることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1つに記載のフリース穿孔デバイス(1)。
- 前記穿孔ローラ(4)と前記フリース巻き出しデバイス(12)との間に、前記穿孔されたフリース(10)に作用する引張り応力が明確に設定可能であることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか1つに記載のフリース穿孔デバイス(1)。
- フリース(6)を穿孔する方法であって、
該フリース(6)は、フリース供給デバイス(8)から、穿孔ローラ(4)と対向ローラ(5)との間のギャップに搬送され、
該フリースは、該ギャップ(9)内で穿孔され、
該フリースは、該穿孔後に、フリース送り出しデバイス(12)に供給され、
該フリースは、該穿孔前に、45°よりも大きい巻き付け角度で該対向ローラ(5)に巻き付く、方法であって、
該フリース供給デバイス(8)と該対向ローラ(5)との間の該フリース(6)は、該対向ローラ(5)に巻き付く前に、事前に1.5%〜10%延伸されることを特徴とする、方法。 - 前記フリースは、前記穿孔後、少なくとも45°の巻き付け角度で前記穿孔ローラ(4)に巻き付くことを特徴とする、請求項8に記載の方法。
- 前記フリースは、90°〜270°の巻き付け角度で前記穿孔ローラ(4)に巻き付くことを特徴とする、請求項8または9に記載の方法。
- 請求項1に記載のフリース穿孔デバイス(1)および/または請求項8に記載の方法を用いて製造されたフリース(10)であって、該フリース(10)は、ほぼ円形の穿孔を有することを特徴とする、フリース(10)。
- 前記穿孔は、1〜1.18の軸比率MD/CDを有することを特徴とする、請求項11に記載のフリース(10)。
- 請求項1に記載の穿孔デバイスおよび/または請求項8に記載の方法を用いて製作されたフリース(10)を有する製品であって、該フリース(10)は、製品の表面に安定化された円柱形の開口部を有することを特徴とする、製品。
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