JP2007229923A - 不織布穿孔デバイスおよびその方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】穿孔ローラ（４）および対向ローラ（５）を有する不織布穿孔デバイスを提供する。
【解決手段】穿孔ローラ（４）および対向ローラ（５）は、穿孔されるべき不織布（６）が通され、かつ穿孔されるギャップ（９）を形成する。不織布穿孔デバイス（１）は、不織布供給デバイス（８）および不織布送り出しデバイス（１２）を有する。不織布供給デバイス（８）は、穿孔されるべき不織布（６）がギャップ（９）に搬送される前に、まず、対向ローラ（１０）上に搬送されるように配置される。不織布送り出しデバイス（１２）は、穿孔された不織布（１０）が、ギャップ（９）を去った後、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。さらに、穿孔方法および対応する不織布が利用可能にされる。
【選択図】図１

Description

本発明は、穿孔ローラおよび対向ローラを有する不織布穿孔デバイス、ならびに不織布を穿孔する方法、そのように製造された不織布、ならびに不織布を有する製品に関する。
不織布の穿孔は、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不織布が明らかである。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、不織布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不織布は、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、穿孔された不織布は、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、不織布は、用いられるポリマーの融点温度未満で穿孔される。
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不織布穿孔デバイス、不織布を穿孔する方法、不織布ならびにこのような不織布を有する製品を利用可能にすることである。
この課題は、請求項１に記載の特徴を有する不織布穿孔デバイス、請求項８に記載の特徴を有する、不織布を穿孔する方法、請求項１０に記載の特徴を有する不織布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。
本発明による不織布穿孔デバイスは、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、穿孔されるべき不織布を通し、かつ穿孔されるギャップを形成する。さらに、不織布穿孔デバイスは、不織布供給デバイスおよび不織布送出しデバイスを有する。不織布供給デバイスは、穿孔されるべき不織布が、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。不織布送出しデバイスは、穿孔された不織布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。
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不織布は、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。
さらなる実施形態によると、不織布穿孔デバイスは、穿孔されるべき不織布のための加熱デバイスを有する。
別のさらなる実施形態は、不織布供給デバイスと対抗ローラとの間に、穿孔不織布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、穿孔ローラと不織布送り出しデバイスとの間の不織布穿孔デバイスが、穿孔される不織布に作用する、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、不織布供給デバイスと対抗ローラとの間の引張り応力は、穿孔ローラと不織布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。
特に、ここでは独立した考え方によると、不織布を穿孔する方法が利用可能にされ、ここで、不織布が、不織布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、不織布がそのギャップ内で穿孔され、穿孔後、この不織布は、不織布送り出しデバイスに供給され、不織布は、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。不織布は、対向ローラに巻き付く前に、不織布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。
対向ローラ上に搬送される事前延伸された不織布は、対向ローラと不織布との間にある摩擦力に基づいて、事前延伸された不織布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不織布に穿孔するまで保持される。例えば、不織布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、この不織布供給デバイスと対向ローラとの間の引張り応力は、不織布上にもたらされる。不織布と対向ローラとの間にある摩擦力によって不織布は、その位置に留まる。この種類の固定化は、特に、不織布供給デバイスと対向ローラとの間にある、不織布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。
好適には、不織布は、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不織布は、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、穿孔ローラへの不織布の固定化は、不織布それ自体における穿孔をさらに安定化させる。好適には、不織布は、９０度〜２７０度の巻き付け角度で穿孔ローラに巻き付く。
本発明のさらなる考え方によると、不織布は、不織布穿孔デバイスで製作され、かつ上述の方法で製作される。この不織布は、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、このような不織布は、製品に用いられ、ここで、不織布は、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、および不織布穿孔デバイスにおいて穿孔により生じる。
特に、このような穿孔された不織布は、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、このような不織布は、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、不織布表面は、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、用いられた不織布は、静電気が帯電させられ得る。さらに、不織布は、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。
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。
Figure 2007229923
 表面重量が以下のように試験された。
Figure 2007229923
 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。
Figure 2007229923
 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：不織布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、スピン不織布として製造された模範不織布である。
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の不織布、下部シートは、ＰＰ／ＰＥ−Ｂｉｃｏから作製された２３ｇｓｍの不織布を有する。
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の単層不織布であり、Ｓ−Ｔｅｘ法により製造された。
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、不織布は、２％〜３％の延伸率をもたらすプレ応力が与えられる。不織布が不織布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。
この不織布は、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。
さらなる考え方によると、不織布穿孔デバイスは、穿孔されるべき不織布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、不織布が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不織布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。
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。
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、不織布を製造する場合、１つ以上のビームを有するスピン不織布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不織布が製造される。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。不織布材の例に照らして示されたように、さらに、フィルムと不織布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不織布上に押し出され得、次に、穿孔ユニットに供給され得る。
さらなる実施形態によると、第１のシートの繊維は、第２のシートの不織布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つの不織布シートが、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つの不織布シートは、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、押出された不織布である。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つの不織布が少なくとも大部分にＰＰを有する一方で、別の不織布は、大部分がＨＤＰＥまたはＤＡＰＰからなる。さらに、不織布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、スピン不織布とハイボリュームスタック繊維不織布（ｈｏｃｈｖｏｌｕｍｉｎｏｅｓｅ Ｓｔａｐｅｌｆａｓｅｒｖｌｉｅｓｅ）、または、スピン不織布とメルトブロー不織布、ならびにさらなる組み合わせの使用がある。
ラミネートおよび不織布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。
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。
図１は、巻き出しデバイス２および巻き取りデバイス３を有する不織布穿孔デバイス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、不織布穿孔デバイス１の直接的スピン不織布製造物、積み重ね繊維不織布製造物および／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、事前に製造された不織布、または複数の不織布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不織布が穿孔ローラ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不織布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、不織布供給デバイス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不織布６に設定可能であるように形成される。好適には、不織布供給デバイス８は、引張り測定ローラ（Ｚｕｇｍｅｓｓｗａｌｚｅ）を有する。穿孔される不織布６は、不織布供給デバイス８から送られて、この不織布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、穿孔されるべき不織布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、穿孔されるべき不織布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、不織布は、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、不織布が、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。穿孔されるべき不織布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、穿孔されるべき不織布６は穿孔され、かつ、この不織布穿孔デバイス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、穿孔された不織布１０が、穿孔ローラ４のピン１１から不織布送り出しデバイス１２に搬送される。不織布送り出しデバイス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、不織布送り出しデバイス１２は、引張り測定ローラを有する。穿孔された不織布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、穿孔された不織布１０上では、穿孔されるべき不織布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。穿孔された不織布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、不織布における穿孔が安定化される。不織布送り出しデバイス１２を介して、不織布送り出しデバイス１２と穿孔ローラ４との間に配置された穿孔された不織布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。穿孔された不織布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不織布繊維を安定化する。
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。
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、および穿孔された不織布１０になる穿孔されるべき不織布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不織布が穿孔される。穿孔は、好適には、不織布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、不織布の表面に残る。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への不織布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が不織布に突き刺さる。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。
図３ａおよび図３ｂは、単層の不織布を示す。図３ａは、穿孔されるべき不織布６を示し、図３ｂは、穿孔された不織布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、不織布底面からの隆起として持ち上がる。
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、不織布であり、第２のシート１７は、不織布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、または同じ種類の不織布であり得る。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不織布穿孔デバイスを示す。 図２は、図１の部分図であり、ここから、穿孔されるべき不織布、および穿孔された不織布のシートの、不織布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および図３ｂは、穿孔されるべき単層材料を示す。 図４ａおよび図４ｂは、穿孔されるべき２層材料を示す。

Claims (1)

  1. 穿孔ローラ（４）と対向ローラ（５）とを有する不織布穿孔デバイス（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、穿孔されるべき不織布（６）が該ギャップを通され、かつ穿孔され、ここで、該不織布穿孔デバイス（１）は、不織布供給デバイス（８）および不織布送り出しデバイス（１２）を有する、不織布穿孔デバイスであって、
    該不織布供給デバイス（８）は、該穿孔されるべき不織布（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、該不織布送り出し装置（１２）は、該穿孔された不織布（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、不織布穿孔デバイス。
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