JP2007070765A - 不織布に開孔を連続して形成する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 連続して移送される長尺の不織布に、所望の大きさ、数、配置からなる開孔を連続して形成するための方法及び装置を提供せんとするものである。
【解決手段】 先端の先鋭部と該先鋭部に連続する円柱状部を有する複数の針を外周面から外方に放射状に突出した第１ローラーと、外周面に前記複数の針と形状及び位置が整合する複数の凹部を備えた第２ローラーを、互いに相反する方向に同速度で回転させつつ、両ローラー間に不織布を狭持して移送させ、前記針の先鋭部で不織布を刺通した後、円柱状部まで押し込んで不織布に開孔を形成するようにしたことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、吸収性物品等に使用される不織布に関し、特に、吸収速度・性能等を向上させるために、不織布に表裏を貫通する開孔を複数形成する方法及び装置に関する。

生理用ナプキンに代表される体液吸収物品は、吸収対象とする液体を製品の外に漏らすことなく全量吸収し、且、体圧等の外部要因による影響を受けても吸収した体液を漏らさないといったことが要求されている。又、体液を素早く吸収するとともに吸収コアへ移動させることにより、トップシートに体液が残らず、使用者への湿潤感を感じさせないといったことが要求されている。

従来より体液吸収性物品のトップシートには不織布が多く用いている。これは繊維の物性にもよるが、一般に風合いがやわらかく、肌に触れた時の違和感を減少させる目的からである。しかしながら、繊維の間に液が残存する減少もおきやすく、湿潤感、即ち、むれ、べたつきといった不快感を呈するという問題もある。そこで、該不織布にいわゆるエンボス加工といわれる凹凸をつけ、肌との接触面積を減少させる試みがなされてきた。これにより使用者に見た目に「よく吸収しそう」といった安心感・期待感を与えることができるようになったが、吸収の実態としては、体圧によって不織布全面が肌に接触してしまい、接触面積の減少には至っていないのが現状である。

そこで、エンボスの発展形として、部分的に不織布を貫く開孔が形成されるようなエンボスパターンを用いて接触面積の減少も試みられてきた。しかしながら柔らかい不織布に開孔を開けることは、「１．不織布の弾力性に起因しエンボス先端が貫けない」「２．繊維の復元力により、開孔がもとに戻ろうとし、ふさがってしまう」「３．高速連続生産に適さない」といった要因により困難であった。前記要因１．及び２．に関しては、不織布と接触するエンボス型先端部分を加熱し、熱可塑性の繊維を溶融することで孔を固着させることも可能であるが、該孔以外の部分も加熱され不織布全体の剛性が増してしまい、著しく風合いが悪くなるという問題がある。又、３．に関しては、通常のエンボス装置は、雄雌双方の型が共に鉄又はステンレス製であり、耐久性がある半面剛直性が非常に高く、装置製造時の微小な寸法誤差、高速回転時のわずかなブレなどで、型同士が激しく衝突する可能性が高く、これを回避するためには衝突する可能性が低い、孔の個数の少ないパターン型を使用するしかなかった。
特開２００３−１７１８８６号公報

この発明は、連続して移送される長尺の不織布に、所望の大きさ、数、配置からなる開孔を、連続して形成するための方法及び装置を提供せんとするものである。

前記課題を解決するためにこの発明が採った手段は、先端の先鋭部と該先鋭部に連続する円柱状部を有する複数の針を外周面から外方に放射状に突出した第１ローラーと、外周面に前記複数の針と形状及び位置が整合する複数の凹部を備えた第２ローラーを、互いに相反する方向に同速度で回転させつつ、両ローラー間に不織布を狭持して移送させ、前記針の先鋭部で不織布を刺通した後、円柱状部まで押し込んで不織布に開孔を形成するようにしたことを特徴とする。

又、円柱状部に刺通された不織布を、針と凹部の間に挟み込むことを特徴とする。

更に、前記針を介して針周囲の不織布の繊維を加熱して熱融着させ、開孔の形状を針の円柱状部の断面形状とほぼ同形状に安定化するようにしたことを特徴とする。

更に、前記針により形成された開孔の面積は、不織布の面積に対し１５〜３０％であることを特徴とする。

先端先鋭部と該先鋭部に連続する円柱状部を有する複数の針を外周面から放射状に突出させた第１ローラーと、外周面に前記針と位置と形状を整合させた複数の凹部を有する第２ローラーとをその回転軸が平行になるように配置し、前記第１ローラーと第２ローラーの両ローラーを互いに相反する方向に同速度で回転制御しつつ、両ローラー間で不織布を移送させ、針で不織布を刺通して開孔を形成するようにしたことを特徴とする。

又、不織布を針の円柱状部まで押し込む際に、更に、円柱状部周囲の不織布を針と凹部の間に挟み込むようにしたことを特徴とする。

更に、前記針に加熱手段を連結し、刺通時に針周囲の不織布の繊維を加熱するようにしたことを特徴とする。

更に、前記第１ローラーは、回転軸の外周面に基台筒体を固定した構造からなり、該基台筒体には内外周面を貫通する複数の針固定孔が形成されており、該針固定孔に前記針を内周面側より打ち込み嵌着固定した構造からなることを特徴とする。

更に、前記第２ローラーは、軸方向と直交して積層される複数のシートの積層体の軸方向外周面を円筒形状に成形したものからなることを特徴とする。

更に、前記第２ローラーに形成される凹部は、前記軸方向と直交して積層される複数のシートの積層体の軸方向外周面を円筒形状に成形してなる第２ローラーと第１ローラーを互いに相反する方向に回転させて、第１ローラーの針によって第２ローラーを切削して針と同形状に形成された凹部であることを特徴とする。

更に、前記針は針先から順に、先鋭部、円柱状部、取付基部から構成されており、円柱状部は取付基部から先鋭部に向かって径が漸減する形状に形成されていることを特徴とする。

更に、前記基台筒体に取付基部で固定された針は、先鋭部及び円柱状部の少なくとも一部が基台筒体外周面から放射方向外方に突出していることを特徴とする。

更に、針の先鋭部が、４０〜６０゜の角度に形成されていることを特徴とする。

更に、装置に移送される不織布は、３０ｍ／min以上の速度で移送されることを特徴とする。

更に、第２ロールを形成するシートが、紙、圧縮されたコットンシート、又は不織布であることを特徴とする。

本発明によれば、不織布に容易に、且、確実に複数の開孔を連続して形成することが出来る。該開孔を有する不織布は、開孔を有しない不織布に対し、吸収速度の向上等、性能アップを図ることが出来、応用範囲を広げることが出来る。

又、本願方法による開孔装置を単独で可動させ不織布に開孔を形成することは勿論のこと、既存の生産ラインの一部として組み込むことにより、開孔を有する不織布を採用した製品を高速に製造することが可能となる。

以下、図面を参照しつつ本願発明の最良の実施形態を詳細に説明する。図１は本願装置(１)を示すものであり、不織布に対し開孔を形成する、先端先鋭部と該先鋭部に連続する円柱状部を有する複数の針(３)を外周面から放射状に突出さ第１ローラー(２)と、外周面に前記針と位置と形状を整合させた複数の凹部を有する第２ローラー(６)とからなる。図中(10)は原反ロールを示し、(11)は前記装置(１)により開孔処理された不織布を巻き取る為の巻き取りローラーである。前記第１ローラ(２)は、針(３)を嵌着した基台筒体と回転軸(５)からなり、基台筒体(４)は図２に示されるように、中空の円筒状を有する。該基台筒体(４)には壁面に内外を貫通する複数の針固定孔(41)が開けられており、該針固定孔(41)に基台筒体(４)の中心側より針(３)を打ち込み嵌着できるようになっている。

針(３)は図３に示されるように、針先から順に先鋭部(31)、円柱状部(32)、取付基部(33)から構成されている。該円柱状部は取付基部から先鋭部に向かって径が漸減する形状に形成されており、取付基部(33)は円柱形状に形成されている。該針(３)は前記基台筒体(４)の針固定孔(41)に、該基台筒体(４)の内側から打ち込まれる。針固定孔(41)の直径は、取付基部(33)の直径より若干小さく形成されており、これにより、針(３)を針固定孔(41)に内側から挿入した後、取付基部(33)の端部をハンマー等で針固定孔(41)側へ打ち込むことによって、針固定孔(41)が若干拡開して基台筒体(２)に針(３)を嵌着固定することが出来るようになっている。

前記した基台筒体(４)へ打ち込まれた針(３)は、図３に示されるように針(３)の全長に対し、基台筒体の厚みが薄いため、先鋭部(31)と円柱状部(32)の一部が基台(４)より外方へ突出した状態となる。同様に全ての針固定孔(41)に針(３)を嵌着した後、該基台筒体(４)を回転軸(５)に装着し溶接して第１ローラー(２)を形成する。尚、基台筒体(４)に設けた針固定孔(41)の数は不織布に形成する開孔の数により設定される。基台より突出させた、円柱状部(32)の直径については後述のように不織布の単位面積当たりに対する開孔の面積率により決定されるものであって特に限定されるものではない。尚、針(３)に加熱装置を接続することで、針(３)全体を加熱させることも可能であり、これによって、後述の開孔形成時に、針刺通箇所に熱を加えることができ、不織布全体の風合いを損なうことなく開孔周囲の不織布繊維に熱加工を加えることも可能となる。

図４を参照して、(６)は凹部形成前の第２ローラーである。該第２ローラー(６)は、軸方向と直交して積層される複数のシートの積層体の軸方向外周面を円筒形状に成形したものからなる。該積層物の形成は、例えば紙を軸方向と直交する方向に積層した後、その積層面を押圧するように全体を強力にプレスし、回転軸(７)を取り付けると共にその軸方向外周面を旋盤により切削して、直径が第１ローラー(２)の直径と同一の寸法となるよう加工を施すことで形成される。尚、前記プレス時に紙間に接着剤の塗布は必要なく、プレスによって紙に含まれる水分が抜けると共に、紙同士が自己結合するため、プレスを行うのみで強固に結合した略円柱状の積層物が得られる。尚、シートは紙が好適であるが圧縮されたコットンシート、不織布等を採用することも可能である。

次に前記形成された第１ローラー(２)と第２ローラー(６)を装置(１)にセットし、針(３)を受け入れる為の凹部(62)を形成する。この時、第１ローラー(２)と第２ローラー(６)をギアを介して接続し、互いに相反する方向に同速度で回転するようにする。又、第１ローラー(２)と第２ローラー(６)の間隙には不織布(12)の厚みを考慮した間隙を設定するのが好ましい。該凹部の形成に際しては、不織布(12)が第１、第２ローラー間に存しない状態にて、実際の開孔形成加工速度と同速になるように第１、第２ローラーを回転させる。回転当初、第２ローラー(６)の表面には、凹部(62)が形成されていないため、針(３)の先鋭部(31)は第２ローラーの表面に衝突することになるが、回転を続けるうちに、図５に示されるように、針(３)が当接したシート(61)の周縁は、先鋭部(31)先端により徐々に切削され、針(３)と同形状の凹部(62)に形成される。

前述のように第１ローラーと第２ローラーの直径がともに同径であると共に、第２ローラー(６)に形成された凹部(62)は、第１ローラー(２)の針(３)の当接により形成されるため、仮に基台(４)に対する針(３)の嵌着に誤差、例えば、針が基台に対し傾斜して嵌着された等の状態が生じているとしても凹部(62)はその針に対応する形状とすることが出来る。この為第１ローラーと第２ローラーが同速度で回転する限り針(３)は確実に凹部(62)に挿入されるので、ローラーの回転速度を上げて高速で開孔処理をおこなうことも容易となる。

次に不織布(12)に開孔を形成する過程について説明する。原反ロール(10)から連続して移送される不織布(12)は、まず前記第１ローラー(２)の針(３)の先鋭部(31)に当接し、円運動をする針(３)の動きにより徐々に先鋭部(31)により当接部分が拡開されると共に、第１ローラー(２)及び第２ローラー(６)間に移送される。第１、第２ローラー(２)(６)の間隙に近づくにつれ、針(３)の先鋭部(31)は更に不織布(12)を刺通しつつ、第２ローラー(６)の凹部(62)へと挿入されていく。第１、第２ローラーの回転に伴い移送された不織布(12)は、やがて第１ローラー(２)と第２ローラー(６)が最も接近する箇所に到達する。この(位置では不織布(12)は図６に示されるように、先鋭部(31)により完全に刺通されており、更に、第２ローラー(６)の押圧を受けているため、円柱状部(32)にも刺通された状態となる。又、円柱状部(32)の周囲の不織布は、更に凹部(62)と針(３)との間隙に挟まれた状態ともなる。この時、針(３)に加熱装置を接続している場合には、針(３)と凹部(62)に挟まれた不織布(12)の繊維は熱が加えられるため、繊維同士が熱融着を起こし、円柱状部(32)の断面形状とほぼ同形状に繊維が融着する。尚、加熱されているのは針(３)のみであって基台筒体(４)が加熱されていないので、単に基台筒体(４)と第２ローラー(６)に挟まれて圧縮されている不織布の繊維は熱融着を起こさず、開孔加工後に不織布自体が持つ柔らかといった風合いを損ねてしまうことはない。

更に不織布(12)の移送が進むにつれ、不織布(12)から針(３)が徐々に離脱する。まず第２ローラー(６)による押圧が解かれ不織布(12)は基台筒体(４)から離れ、円柱状部(32)から先鋭部(31)方向に移動する。不織布(12)の移送に伴い針(３)は徐々に離脱する。この時針(３)は不織布に対し円運動となるので、形成された開孔に針(３)が当接しつつ徐々に離脱するため、開孔は移送方向に沿ってやや楕円を帯びた形状となる。前述のように先鋭部(31)による拡開、円柱状部(32)への押圧、更には熱による繊維の融着により形成された開孔は安定しているため、針による引っ張られたとしても、ほぼ円柱状部の形状と同じ形状を維持しつづける。

不織布(12)の表面積に対し面積率で３０％の開孔を形成するために、針(３)の形状及び開孔の直径、開孔間の距離を次のように設定して第１ローラー(２)を形成した。
＜装置の設定条件＞
・針固定孔の配置＝間欠平行配置
・先鋭部の直径(ｄ)＝１.５mm、取付基部の直径(ｄ')＝１.６mm
・先鋭部の長さ(ａ)＝１.８１mm、円柱状部の長さ(ｂ)＝６.６９mm、
・先鋭部の角度(θ)＝４５゜
・突出部の長さ(Ｌ)＝３.５mm、円柱状部の突出長さ(ｌ)＝１.６９mm
・針の温度＝７０゜
・第１、第２ローラー間隙＝０.２mm
・針固定孔のピッチ＝２.４３mm、中心間距離＝２.４３mm
・第１ローラー直径＝１００mm、第２ローラー直径＝１００mm
＜不織布＞
・２層構造ホットエアースルー製法不織布
上層：２０g／ｍ^２ ２.６dtex 芯ＰＥＴ／鞘ＰＥ複合繊維
下層：１０g／ｍ^２ ２.６dtex 芯ＰＰ／鞘ＰＥ複合繊維
平均開孔径＝１.０８mm、開孔面積率＝１６.５％

前記条件で第１ローラー(２)を形成した後、第２ローラーを当接させ、加工速度と同速の５０ｍ／minで回転させ、第２ローラー(６)外周面に凹部(62)を形成した後、不織布(12)を移送させ開孔の形成を行った。形成された開孔を観察したところ、全ての針当接部位に直径１.０〜１.５mmの開孔が形成されていることが確認出来た。又、不織布に対する針(３)の挿脱もスムースであった。

不織布(12)の表面積に対し面積率で３０％の開孔を形成するために、針(３)の形状及び開孔の直径、開孔間の距離を次のように設定して第１ローラー(２)を形成した。
＜装置の設定条件＞
・針固定孔の配置：連続千鳥配列
・先鋭部の直径(ｄ)＝２.０mm、取付基部の直径(ｄ')＝２.１mm
・先鋭部の長さ(ａ)＝２.４１mm、円柱状部の長さ(ｂ)＝６.０９mm、
・先鋭部の角度(θ)＝４５゜
・突出部の長さ(Ｌ)＝３.５mm、円柱状部の突出長さ(ｌ)＝１.０９mm
・針の温度＝７０゜
・第１、第２ローラー間隙＝０.５５mm
・針固定孔のピッチ＝４.５８mm、中心間距離＝３.２４mm
・第１ローラー直径＝１００mm、第２ローラー直径＝１００mm
＜不織布＞
・３層構造ホットエアースルー製法不織布
上層：２０g／ｍ^２ ２.６dtex 芯ＰＥＴ／鞘ＰＥ複合繊維
中層：１０g／ｍ^２ ２.６dtex 芯ＰＰ／鞘ＰＥ複合繊維
下層：４０g／ｍ^２ ８.９dtex 芯ＰＥＴ／鞘ＰＥ複合繊維
平均開孔径＝１.７１mm、開孔面積率＝２１.９％

前記条件で第１ローラー(２)を形成した後、第２ローラーを当接させ、加工速度と同速の５０ｍ／minで回転させ、第２ローラー(６)外周面に凹部(62)を形成した後、不織布(12)を移送して開孔の形成を行った。形成された開孔を観察したところ、全ての針当接部位に直径１.０〜１.７mmの開孔が形成されている不織布が得られた。又、不織布に対する針(３)の挿脱もスムースであった。

前記実施例１及び２に基づいて、開孔の直径を１.０８〜１.７１mmとするためには、先鋭部の直径(ｄ)は１.５〜２.０mm、先鋭部の角度(θ)は４０〜６０゜、最も好ましくは４５゜、円柱状部の突出長さ(ｌ)は１.０９〜１.６９mmが好ましい。

本願装置の概要を示す図 基台筒体を示す図 針が基台筒体に嵌着されている状態を示す図 凹部を形成する前の第２ローラーを示す部 第２ローラーの凹部を示す図 開孔形成時の第１、第２ローラーと不織布の関係を示す図 本装置により開孔を形成された不織布を模式的に示す図

符号の説明

(１)本願装置
(２)第１ローラー
(３)針
(31)先鋭部
(32)円柱状部
(33)取付基部
(４)基台筒体
(41)針固定孔
(５)回転軸
(６)第２ローラー
(61)シート
(62)凹部
(７)回転軸
(10)原反ロール
(11)巻き取りリール
(12)不織布

Claims (17)

1. 先端の先鋭部と該先鋭部に連続する円柱状部を有する複数の針を外周面から外方に放射状に突出した第１ローラーと、外周面に前記複数の針と形状及び位置が整合する複数の凹部を備えた第２ローラーを、互いに相反する方向に同速度で回転させつつ、両ローラー間に不織布を狭持して移送させ、前記針の先鋭部で不織布を刺通した後、円柱状部まで押し込んで不織布に開孔を形成するようにしたことを特徴とする不織布に開孔を連続して形成する方法。
2. 円柱状部に刺通された不織布を、針と凹部の間に挟み込むことを特徴とする請求項１記載の不織布に開孔を連続して形成する方法。
3. 前記針を介して針周囲の不織布の繊維を加熱して熱融着させ、開孔の形状を針の円柱状部の断面形状とほぼ同形状に安定化するようにしたことを特徴とする請求項１又は２記載の不織布に開孔を連続して形成する方法。
4. 前記針により形成された開孔の面積は、不織布の面積に対し１５〜３０％であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の不織布に開孔を連続して形成する方法。
5. 先端先鋭部と該先鋭部に連続する円柱状部を有する複数の針を外周面から放射状に突出させた第１ローラーと、外周面に前記針と位置と形状を整合させた複数の凹部を有する第２ローラーとをその回転軸が平行になるように配置し、前記第１ローラーと第２ローラーの両ローラーを互いに相反する方向に同速度で回転制御しつつ、両ローラー間で不織布を移送させ、針で不織布を刺通して開孔を形成するようにしたことを特徴とする不織布に開孔を連続して形成する装置。
6. 不織布を針の円柱状部まで押し込む際に、更に、円柱状部周囲の不織布を針と凹部の間に挟み込むようにしたことを特徴とする請求項５記載の不織布に開孔を連続して形成する方法。
7. 前記針に加熱手段を連結し、刺通時に針周囲の不織布の繊維を加熱するようにしたことを特徴とする請求項５又は６記載の不織布に開孔を連続して形成する方法。
8. 前記第１ローラーは、回転軸の外周面に基台筒体を固定した構造からなり、該基台筒体には内外周面を貫通する複数の針固定孔が形成されており、該針固定孔に前記針を内周面側より打ち込み嵌着固定した構造からなることを特徴とする請求項５乃至７のいずれかに記載の不織布に開孔を連続して形成する装置。
9. 前記第２ローラーは、軸方向と直交して積層される複数のシートの積層体の軸方向外周面を円筒形状に成形したものからなることを特徴とする請求項５乃至８のいずれかに記載の不織布に開孔を連続して形成する装置。
10. 前記第２ローラーに形成される凹部は、前記軸方向と直交して積層される複数のシートの積層体の軸方向外周面を円筒形状に成形してなる第２ローラーと第１ローラーを互いに相反する方向に回転させて、第１ローラーの針によって第２ローラーを切削して針と同形状に形成された凹部であることを特徴とする請求項９に記載の不織布に開孔を連続して形成する装置。
11. 前記針は針先から順に、先鋭部、円柱状部、取付基部から構成されており、円柱状部は取付基部から先鋭部に向かって径が漸減する形状に形成されていることを特徴とする請求項５乃至１０のいずれかに記載の不織布に開孔を連続して形成する装置。
12. 前記基台筒体に取付基部で固定された針は、先鋭部及び円柱状部の少なくとも一部が基台筒体外周面から放射方向外方に突出していることを特徴とする請求項５乃至１１のいずれかに記載の不織布に開孔を連続して形成する装置。
13. 針の先鋭部が、４０〜６０゜の角度に形成されていることを特徴とする請求項５乃至１２のいずれかに記載の不織布に開孔を連続して形成する装置。
14. 装置に移送される不織布は、３０ｍ／min以上の速度で移送されることを特徴とする請求項５乃至１３のいずれかに記載の不織布に開孔を連続して形成する装置。
15. 第２ロールを形成するシートが、紙であることを特徴とする請求項５乃至１４のいずれかに記載の不織布に開孔を連続して形成する装置。
16. 第２ロールを形成するシートが、圧縮されたコットンシートであることを特徴とする請求項５乃至１５のいずれかに記載の不織布に開孔を連続して形成する装置。
17. 第２ロールを形成するシートが、不織布であることを特徴とする請求項５乃至１６のいずれかに記載の不織布に開孔を連続して形成する装置。
    

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