JP2008025039A - 熱可塑性合成樹脂で形成されたウエブを伸長するための装置 - Google Patents

Abstract

【課題】熱可塑性合成樹脂で形成されたウエブを幅全体にわたって伸長することが容易な装置の提供。
【解決手段】熱可塑性合成樹脂で形成されたウエブ１を伸長するための装置２が機械方向Ｍへ回転するドラム６の周面に周方向へ並ぶ複数の第１伸長用部材Ｌを有する。ドラム６の回転軸８にはドラム６に同期してドラム６と同方向に回転する回転体７が設けられる。回転体７には、第１伸長用部材Ｌのそれぞれに対応する複数の第２伸長用部材Ｕが設けられる。互いに対応する第１伸長用部材Ｌと第２伸長用部材Ｕとは、ドラム６の径方向において対向する部位が、軸８と平行に延びかつドラム６の周方向へ交互に並ぶ凸部３１，４１と凹部３２，４２とによって形成されていてドラム６の径方向において離脱可能に噛み合う相補的形状を成している。第１伸長用部材Ｌと第２伸長用部材Ｕとのうちの少なくとも一方が、ドラム６の径方向へ移動可能に形成される。
【選択図】図２

Description

この発明は、熱可塑性合成樹脂で形成された繊維集合体、熱可塑性合成樹脂で形成されたフィルム等のウエブを伸長するのに好適な装置に関する。

従来、熱可塑性合成樹脂で形成された繊維やフィルムのウエブを機械方向へ走行させ、その走行過程においてウエブを機械方向へ伸長するための方法や装置は、よく知られている。

例えば、特公昭６０−２６８５９号公報（特許文献１）には、熱可塑性合成繊維で形成されたウエブである不織布の連続体を伸長するための装置が開示されている。この装置では、ローラの軸に平行な溝を有する第１の噛み合いローラ対とその軸に垂直な溝を有する第２の噛み合いローラ対とを使用して、不織布を機械方向と、この方向に対する交差方向とに伸長する。ローラ対の各ローラにおける周面は、溝を横断する方向の断面において正弦波形状を呈している。

また、特表２００２−５１３７２３号（Ｐ２００２−５１３７２３Ａ）公報（特許文献２）には、移動ウエブを作動する方法および装置が開示されている。この装置は、ウエブの移動方向に向かって回転する中央ディスクと外側ディスクとを有する。中央ディスクは、周面と一対の対応する端面とを有し、端面の少なくとも一つが作動ツールを備えており、その作動ツールに対して、外側ディスクは相補形の作動ツールを備えている。作動ツールと相補形のツールとは、互いに噛み合う波形の歯を有している。ウエブは、ウエブの幅方向の中央部が中央ディスクの周面に当てられる一方、ウエブの両側部それぞれが中央ディスクの両端面それぞれに向かって折り曲げられる。折り曲げられた側部は、作動ツールと相補形の作動ツールとによって挟まれることで伸長される。
特公昭６０−２６８５９号公報 特表２００２−５１３７２３号（Ｐ２００２−５１３７２３Ａ）公報

特許文献１に開示の装置では、対を成すローラそれぞれの周面に正弦波形状の溝が形成されている。不織布を機械方向へ伸長するための第１の噛み合いローラ対のローラでは、軸心に平行な溝が形成されている。このローラ対で不織布の伸長率を高めるには、溝の深さを深くすればよく、換言すると正弦波の山の高さを高くすればよいが、そのようにするときには、対を成すローラが回転するときにローラとローラの山どうしが干渉することのないように、例えばローラそれぞれの径を大きくすることが必要になる。しかし、ローラの径を大きくすればするほど、ローラの製作費がかさむようになる。また、この装置では、対を成すローラどうしの接触時間が短いから、ウエブの伸長速度を遅くして、ウエブをゆっくりと伸長するということが難しい。

また、特許文献２に開示の装置では、作動ツールと相補形の作動ツールとを中央ディスクの軸方向において接近・離間させるので、これら両ツールの互いに噛み合う速度を遅くしてウエブをゆっくりと伸長することができる。しかし、この装置では、ウエブの側部を中央ディスクの端面に向かって折り曲げて、その端面においてウエブを伸長するから、ウエブの幅方向における中央部寄りの部分と縁寄りの部分とを同じ伸長率で伸長することが難しい。即ち、ウエブを幅全体にわたって同じ伸長率で伸長することが難しい。

そこで、この発明では、ウエブを幅全体にわたって同じ伸長率で伸長することが容易な装置の提供を課題にしている。

前記課題解決のためにこの発明が対象とするのは、熱可塑性合成樹脂で形成されたウエブを機械方向へ回転するドラムの周面上において前記機械方向へ伸長するための装置である。

かかる装置において、この発明が特徴とするところは、次のとおりである。前記ドラムでは、前記周面が、前記ドラムの周方向へ並ぶ複数の第１伸長用部材によって形成されており、前記ドラムの回転軸には前記ドラムに同期して前記ドラムと同方向に回転する回転体が設けられる。前記回転体には、前記第１伸長用部材のそれぞれに対応する複数の第２伸長用部材が設けられており、互いに対応する前記第１伸長用部材と前記第２伸長用部材とは、前記ドラムの径方向において対向する部位が、前記軸と平行に延びかつ前記ドラムの周方向へ交互に並ぶ凸部と凹部とによって形成されていて前記径方向において互いに離脱可能に噛み合う相補的形状を成しているものである。前記第１伸長用部材と前記第２伸長用部材とのうちの少なくとも一方は、これら両部材の間に前記ウエブを介在させた状態でのこれら両部材の噛み合いを可能とするように、前記径方向において移動可能に形成されている。

この発明の実施態様の一つにおいて、前記機械方向における前記ドラムの上流側には、前記ウエブを前記第１伸長用部材と前記第２伸長用部材との間に導き入れることが可能な導入用ニップロールが設けられ、前記ドラムの下流側には、前記ウエブを前記第１伸長用部材と前記第２伸長用部材との間から前記機械方向へ導き出すことが可能な導出用ニップロールが設けられており、前記導入用ニップロール、前記ドラム、前記導出用ニップロールの順にこれらロールとドラムとの周速を高くすることが可能である。

この発明の実施の態様の他の一つにおいて、前記第１，第２伸長用部材は、互いに平行な状態で噛み合うことのできる平板状のものである。

この発明に係る装置では、機械方向に向かって回転するドラムの周面に複数の第１伸長用部材が並べられ、そのドラムに同期して回転する回転体には第１伸長用部材のそれぞれに対応する第２伸長用部材が設けられており、第１伸長用部材と第２伸長用部材とは、ドラムの径方向において対向する部位がその径方向において互いに噛み合うことが可能に形成されている。それに加えて、第１伸長用部材と第２伸長用部材とのうちの少なくとも一方の部材はドラムの径方向において移動可能に形成されているから、第１伸長用部材と第２伸長用部材との間に機械方向へ進行するウエブが導入されて、回転軸方向の寸法がウエブの幅よりも大きく作られているこれら第１、第２伸長用部材が噛み合うと、ウエブの幅方向における各部位が機械方向へ一様に伸長される。

ウエブが導入用ニップロールと導出用ニップロールとに導かれて機械方向へ走行する態様のこの発明では、ドラムの周速を導入用ニップロールの周速よりも高くすれば、ウエブを機械方向へ伸長した状態で第１伸長用部材と第２伸長用部材との間に導くことができる。また、導出用ニップロールの周速をドラムの周速よりも高くすれば、第１、第２伸長用部材による伸長で機械方向の寸法が長くなったウエブを弛ませることなく機械方向へ走行させることができる。

第１、第２伸長用部材が平板状のものである態様のこの発明では、これらの部材に凸部と凹部とを形成することが容易である。

添付の図面を参照して、この発明に係る熱可塑性合成樹脂で形成されたウエブを伸長するための装置の詳細を説明すると、以下のとおりである。

図１，２は、仮想線で示された繊維ウエブ１を伸長するための装置２の全体斜視図と、部分斜視図である。装置２は、水平な基盤３と、基盤３から垂直に起立する一対の支持体４ａ，４ｂとを有し、両支持体４ａ，４ｂにはドラム６とプレート集合体７とが軸８を介して支持されている。ただし、図２では、支持体の一方４ａが基盤３から外された状態で示されている。装置２の機械方向は矢印Ｍで示されており、ドラム６とプレート集合体７とは、繊維ウエブ１を伸長するときに、両支持体４ａ，４ｂに支えられた軸８の周りを、または軸８とともに機械方向Ｍへ同じ周速で回転する回転体である。ドラム６の周面は、この発明における第１伸長用部材である複数の下側歯型プレートＬによって形成されている。プレート集合体７は、複数の下側歯型プレートＬのそれぞれに対応する複数の上側歯型プレートＵを有しており、この上側歯型プレートＵがこの発明における第２伸長用部材を形成している。上側歯型プレートＵは、機械方向Ｍへ回転しながら下側歯型プレートＬに対しての接近と離間とを反復するもので、一対の導入用ニップロール１３に導かれたウエブ１が密着している下側歯型プレートＬに対して、両プレートＬ，Ｕの歯型（図６参照）が噛み合うように接近してウエブ１を伸長する。ウエブ１の伸長後に上側歯型プレートＵが下側歯型プレートＬから離間すると、ウエブ１は、一対の導出用ニップロール１６に導かれて下側歯型プレートＬから離脱し、機械方向へ走行する。ウエブ１は、このように、それが機械方向Ｍへ走行する間に、装置２において機械方向Ｍへ伸長される。ウエブ１が弾性的に伸長可能なものである場合には、装置２における伸長後のウエブ１は元の寸法にまで復帰する傾向を示し、ウエブ１が非弾性的に伸長可能なものである場合には、装置２における伸長後のウエブ１は元の寸法よりも長いものになっている。

図３，４は、ドラム６とプレート集合体７との動きを模式的に示す図であって、図３はドラム６とプレート集合体７とを軸方向から見たときの要部を示しており、図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線切断面におけるドラム６とプレート集合体７の状態を示している。図４において、プレート集合体７は、軸８の径方向へ延びる回転ロッド２１の先端に上側歯型プレートＵが取り付けられている。回転ロッド２１は、軸８の周りに形成された機構部２２に納められたカム機構（図示せず）を使用することによってドラム６の径方向における移動速度を制御することができるものであるから、その回転ロッド２１に取り付けられている上側歯型プレートＵは、下側歯形プレートＬに対しての所要速度での接近・離間を反復することができる。上側歯型プレートＵはまた、軸２３を中心に双頭矢印Ａ方向へ旋回することができる。上側歯型プレートＵにおけるこれらの接近・離間と旋回との態様は、ドラム６の回転に同期している。例えば、図４の上方における上側歯型プレートＵは、下側歯型プレートＬと平行な状態で対向する位置にまで旋回しており、これら両プレートＵ，Ｌの間にはウエブ１が介在している。図の下方における上側歯型プレートＵは、下側歯型プレートＬから大きく離間する位置にまで旋回している。図の上方における上側歯型プレートＵは、ウエブ１を押圧しながら下側歯型プレートＬと噛み合う位置にまで矢印Ｃで示されるドラム６の径方向内側に向かって直線的に移動する。その移動は、回転ロッド２１によって行われる。

図３は、上側歯型プレートＵが下側歯型プレートＬに対して接近してから離間するまでの間に下側歯型プレートＬと噛み合うことによって、両プレートＬ，Ｕ間に介在するウエブ１が伸長される過程を示している。ドラム６の周面は、その周方向において、１２個のセクションＳ_１−Ｓ_１２に等分割されている。セクションＳ_１−Ｓ_１２のそれぞれは、軸８から径方向へ放射状に延びる支軸Ｒ_１−Ｒ_１２それぞれに対応した位置にあって、平板状の下側歯型プレートＬによって総称されるそれぞれのプレートＬ_１−Ｌ_１２を有している。下側歯型プレートＬ_１−Ｌ_１２は、平板状のものであって、互いに接し合うようにドラム６の周方向へ並んでおり、軸８の中心Ｏと下側歯型プレートＬ_１−Ｌ_１２それぞれの周方向における両端を結ぶ線の開角αは約３０°であり、隣り合う支軸Ｒの開角は３０°である。上側歯型プレートＵもまた平板状のものであって、下側歯型プレートＬ_１−Ｌ_１２のそれぞれに対応する上側歯型プレートＵ_１−Ｕ_１２で構成されている。ただし、図３には、下側歯型プレートＬ_１−Ｌ_７に対して平行な位置にある上側歯型プレートＵ、すなわち上側歯型プレートＵ_１−Ｕ_７のみが示されている。その他の上側歯型プレートＵ_８−Ｕ_１２は、対応の下側歯型プレートＬ_８−Ｌ_１２から離間するように旋回している（図２参照）。

図５は、図３におけるセクションＳ_１−Ｓ_７を部分的に拡大して、上側歯型プレートＵの動きを示す図である。上側歯型プレートＵのそれぞれは、ドラム６の軸方向へ延びていて周方向において交互に並ぶ上側凸部３１と上側凹部３２とによって形成された歯型の表面３３を有する。下側歯型プレートＬのそれぞれは、ドラム６の軸方向へ延びていて周方向において交互に並ぶ下側凸部４１と下側凹部４２とによって形成された歯型の表面４３を有する。装置２において、上側歯型プレートＵと下側歯型プレートＬとは、図３−図５に示されているように平行に並び得るものであり、これらプレートＵ，Ｌに形成された両表面３３，４３は、ドラム６の径方向において互いに接近したときに、互いの凸部と凹部とが噛み合うように形成された相補的形状を有するものであって、両表面３３，４３間には機械方向Ｍにおいて緊張状態にあるウエブ１が介在している。両表面３３，４３は、同じ周速で機械方向Ｍである周方向へ回転している間に、互いに平行な位置関係になる工程Ｐ_１、噛み合いを開始する工程Ｐ_２、噛み合いがさらに進む工程Ｐ_３、噛み合い量が最大となる工程Ｐ_４、両表面３３，４３の離間が進む工程Ｐ_５、および噛み合いが解ける工程Ｐ_６を経てウエブ１を伸長する。図５において、セクションＳ_１は、工程Ｐ_１にあって、上側歯型プレートＵ_１と下側歯型プレートＬ_１とが互いに離間してはいるが平行な状態にある。セクションＳ_２は、工程Ｐ_１の状態からドラム６とプレート集合体７とが軸８を中心に機械方向Ｍへ３０°回転した工程Ｐ_２の状態にあり、プレートＵ_２がプレートＬ_２に向かって移動して、緊張状態にあるウエブ１に接している。セクションＳ_３は、工程Ｐ_３の状態にあり、プレートＵ_３がプレートＵ_２よりもさらに下方へ移動して両プレートＵ_３とＬ_３との噛み合いが始まり、プレートＵ_３の凸部３１とプレートＬ_４の凸部４１とがウエブ１を押圧して、隣り合う凸部３１どうしの間、および隣り合う凸部４１どうしの間において、ウエブ１を伸長している。セクションＳ_４は、工程Ｐ_４の状態にあり、プレートＵ_４とＬ_４とが最も深く噛み合っている。セクションＳ_５は、工程Ｐ_５の状態にあり、プレートＵ_５がプレートＬ_５から離間するように上昇を開始している。セクションＳ_６は、工程Ｐ_６の状態にあり、プレートＵ_６とプレートＬ_６との噛み合いが解けている。これらの工程Ｐ_１−Ｐ_６を経て伸長されたウエブ１は、導出用ニップロール１６によって機械方向Ｍへ引張られているので、両プレートＵ_６とＬ_６から解放されても弛むことがなく、凸部４１に接している。工程Ｐ_７にあるセクションＳ_７では、プレートＵ_７がプレートＵ_６よりもさらに上昇して、下側歯型プレートＬ_７から離間するように旋回を開始する直前の状態にある。工程Ｐ_８からＰ_１２にあるセクションＳ_８−Ｓ_１２では、上側歯型プレートＵ_８−Ｕ_１２が、下側歯型プレートＬ_８−Ｌ_１２から離間するように旋回した状態にある（図２参照）。

図６は、図５の工程Ｐ_４において、上側歯型プレートＵ_４の周方向における端部と下側歯型プレートＬ_４の周方向における端部とが噛み合う状態を示す、これらプレートＵ_４，Ｌ_４の部分図である。図６にはまた、工程Ｐ_５にあるセクションＳ_５の下側歯型プレートＬ_５と噛み合っている上側歯型プレートＵ_５が仮想線で示されている。上側歯型プレートＵ_５は、ドラム６が機械方向Ｍへ回転する間に、僅かな時間だけ上側歯型プレートＵ_４と仮想線の如くに隣り合った後に下側歯型プレートＬ_５から離間して図５における工程Ｐ_５の状態になる。

図７は、工程Ｐ_１−Ｐ_７の間において、上側歯型プレートＵが下側歯型プレートＬに対して接近および離間するときのドラム６の径方向における上側歯型プレートＵの移動速度の一例を示す図である。上側歯型プレートＵは、回転ロッド２１に付属する機構部２２を使用してこの速度を調整することができるもので、図の縦軸は、軸８の径方向における上側歯型プレートＵの速度（ｍ／ｍｉｎ）を示している。横軸は、時間軸であるが、時間に代えて工程Ｐ_１−Ｐ_７が等間隔で示され、併せて図３においてそれぞれの工程Ｐ_１−Ｐ_７にあるドラム６のセクションＳ_１−Ｓ_７が示されている。なお、横軸における待機点（１）と待機点（２）とは、図４の上側歯型プレートＵが下側歯型プレートＬに接近する方向の旋回を終了する時点と、下側歯型プレートＬから離れる方向の旋回を開始する時点とを意味している。図において工程Ｐ_２から工程Ｐ_４までは、ウエブ１を伸長する工程であって、上側歯型プレートＵが移動する速度は一定である。

図８は、上側歯型プレートＵについての図７とは異なる態様の移動速度を例示する図である。上側歯型プレートＵは、図７の態様に比べると、噛み合いが始まってから最大の噛み合い量に到達するまでの間のウエブ１を伸長する工程においての移動速度が特に遅くなるように設定されている。移動速度についてのこのような態様は、ウエブ１の伸長時の強度が低くて、伸長の途中で破断するおそれのあるような場合に、その破断を避けるうえにおいて効果的である。

図９は、図５とは異なる態様の上側歯型プレートＵと下側歯型プレートＬとの一例を示す図である。それぞれのプレートＵ，Ｌは、ベースプレート４５，４６と、それぞれのベースプレート４５，４６から垂直に延びていて矩形の断面を有する複数の板状体４７，４８とを有する。板状体４７，４８のそれぞれは等間隔で並んでいて、凸部３１，４１を形成するとともに、隣り合う板状体４７どうしの間に凹部３２を形成し、隣り合う板状体４８どうしの間に凹部４２を形成している。ウエブ１は、図示の如くそれに圧接する凸部３１と４１とによって伸長される。この発明は、このような態様の上側歯型プレートＵと下側歯型プレートＬとを使用して実施することも可能である。

図１０は、図６とは異なる態様の下側歯型プレートＬの一例を示す図である。図示例の下側歯型プレートＬ_３とＬ_４との間には、ドラム６に凸部を追加するためのプレート部材５１が挿入されている。プレート部材５１は、下側歯型プレートＬ_３と下側歯型プレートＬ_４とに噛み合っている上側歯型プレートＵ_３と上側歯型プレートＵ_４それぞれの端部における凸部３１ａと凸部３１ｂとの間に進入して、プレートＵ_３の凸部３１ａとプレートＵ_４の凸部３１ｂとの間でのウエブ１の伸長を可能にしている。

装置２において、上側歯型プレートＵと下側歯型プレートＬとは、回転軸８の軸方向の寸法がウエブ１の幅よりも長く形成されることによって、ウエブ１の幅全体を一様な伸長率で伸長することができる。

これまでの説明によって明らかなように、この発明に係る装置２では、ドラム６の周面上における周方向に複数の平板状の下側歯型プレートＬを取り付け、このプレートＬに対してドラム６の径方向から平板状の上側歯型プレートＵを噛み合わせるから、ウエブ１の幅全体の一様な伸長が容易であるばかりでなく、平板状のプレートＬ，Ｕは任意の高さの歯型を作ることが容易であるから、高さの高い歯型を使ってウエブ１を高い伸長率にまで伸長することも容易である。このような発明は、図示例に代えて、下側歯型プレートＬをドラム６の径方向へ移動させ、上側歯型プレートＵを固定しておく態様で実施することも可能である。

この発明に係る装置２での処理対象になるウエブ１について格別の制約はないが、ウエブ１がポリエチレンやポリプロピレン、ポリエステル繊維等の実質的に非弾性的に伸長可能な繊維で形成されているときには、そのウエブ１をこの発明に係る装置２で処理することによって、ウエブ１に対して機械方向Ｍにおける永久的な歪みをもたせることができる。そのようにして得られるウエブ１は、元の長さよりも長いものになる。また、ウエブ１がウレタン等の弾性的に伸長可能な繊維とポリエステル等の非弾性的に伸長可能な繊維との混合物である場合には、この装置２によってそのウレタン繊維を弾性的に伸長しながらポリエステル繊維を非弾性的に伸長すると、この装置２を通過した後のウエブ１では、ウレタン繊維が弾性的に収縮すると同時に、その収縮によって、既に永久的に伸長しているポリエステル繊維に多数のひだが生じるので、ウエブ１が、伸長前に比べて嵩高なものになる。

この発明によれば、熱可塑性合成樹脂で形成されたウエブの幅全体を同じような伸長率で伸長することができる装置の製造が可能になる。

装置の斜視図。 装置の部分分解斜視図。 ドラムの正面図。 ドラムと回転体の側面図。 上側歯型プレートの動きを示す図。 上側歯型プレートと下側歯型プレートとの部分拡大図。 上側歯型プレートの移動速度の一例を示す図。 上側歯型プレートの移動速度の他の一例を示す図。 上側歯型プレートと下側歯型プレートとの一例を示す図。 下側歯型プレートの一例を示す図。

符号の説明

１ ウエブ
２ 装置
６ ドラム
７ 回転体（プレート集合体）
８ 回転軸
１３ 導入用ニップロール
１６ 導出用ニップロール
３１ 凸部
３２ 凹部
４１ 凸部
４２ 凹部
Ｌ，Ｌ_１−Ｌ_１２ 第１伸長用部材（下側歯型プレート）
Ｍ 機械方向
Ｕ，Ｕ_１−Ｕ_１２ 第２伸長用部材（上側歯型プレート）

Claims (3)

1. 熱可塑性合成樹脂から形成されたウエブを機械方向へ回転するドラムの周面上において前記機械方向へ伸長するための装置であって、
   前記周面は、前記ドラムの周方向へ並ぶ複数の第１伸長用部材によって形成されており、
   前記ドラムの回転軸には前記ドラムに同期して前記ドラムと同方向に回転する回転体が設けられ、前記回転体には前記第１伸長用部材のそれぞれに対応する複数の第２伸長用部材が設けられており、
   互いに対応する前記第１伸長用部材と前記第２伸長用部材とは、前記ドラムの径方向において対向する部位が、前記軸と平行に延びかつ前記ドラムの周方向へ交互に並ぶ凸部と凹部とによって形成されていて前記径方向において互いに離脱可能に噛み合う相補的形状を成しているものであり、
   前記第１伸長用部材と前記第２伸長用部材とのうちの少なくとも一方が、これら両部材の間に前記ウエブを介在させた状態でのこれら両部材の噛み合いを可能とするように、前記径方向において移動可能に形成されていることを特徴とする前記装置。
2. 前記機械方向における前記ドラムの上流側には、前記ウエブを前記第１伸長用部材と前記第２伸長用部材との間に導き入れることが可能な導入用ニップロールが設けられ、前記ドラムの下流側には、前記ウエブを前記第１伸長用部材と前記第２伸長用部材との間から前記機械方向へ導き出すことが可能な導出用ニップロールが設けられており、前記導入用ニップロール、前記ドラム、前記導出用ニップロールの順にこれらロールとドラムとの周速を高くすることが可能である請求項１記載の装置。
3. 前記第１，第２伸長用部材が互いに平行な状態で噛み合うことのできる平板状のものである請求項１または２記載の装置。

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