JP2009154424A - 複合シートの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】種々のパターンの凹凸形状を有する複合シートを安定的に製造することができる複合シートの製造方法を提供すること。
【解決手段】本発明は、シート２とシート３とが部分的に接合されて多数の凹部１Ｂが形成されているとともに、シート２には凹部１Ｂ以外の部分に、凸部１Ａが形成されている複合シートの製造方法である。周面部に凹凸を有する第１ロール１１及び第２ロール１２を互いの凹部と凸部とが対向するように回転させながら両ロールの間にシート２を供給して凹凸形状を賦形し、シート３をシート２に重ね合わせるように供給して両シートを部分的に接合した後に、賦形されたシート２の凹凸形状を検出し、該検出結果に基づいて第１ロール１１と第２ロール１２との間隔を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、複合シートの製造方法に関わり、特に、生理用ナプキンや使い捨ておむつなどの吸収性物品用のシートに好適な、複合シートの製造方法に関する。

二枚のシートが部分的に接合されて多数の凹部が形成されているとともに、第１のシートには前記凹部以外の部分に凸部が形成されている複合シートの製造方法に関して、出願人は、下記特許文献１及び２に記載の技術を提案している。

この技術は、周面部に凹凸を有する一対のロールを互いの凹部と凸部とが対向するように回転させながら両ロールの間にシートを供給して凹凸形状を賦形し、一方のロールの周囲に該シートを吸引保持し、該シートに重ね合わせるように他のシートを供給して両シートを部分的に接合するものである。

特開２００５−１１１９０８号公報 特開２００４−１７４２３４号公報

ところで、上述の製造方法では、両ロールの間隔の調整を手動によって行っていたため、オペレーターの技量や人為的ミスによって、凹凸の高さが変動したり、シートの坪量や吸引力の変動などによっても凹凸の高さが変動したりしてしまっていた。その一方で、凹凸形状を全面的に賦形する以外に、シートの用途に応じたパターンで凹凸形状を賦形することが望まれていた。

従って本発明は、種々のパターンの凹凸形状を有する複合シートを安定的に製造することができる複合シートの製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、第１のシートと第２のシートとが部分的に接合されて多数の凹部が形成されているとともに、第１のシートには前記凹部以外の部分に凸部が形成されている複合シートの製造方法であって、周面部に凹凸を有する第１ロール及び第２ロールを互いの凹部と凸部とが対向するように回転させながら両ロールの間に第１のシートを供給して凹凸形状を賦形し、前記第２のシートを第１のシートに重ね合わせるように供給して両シートを部分的に接合した後に、賦形された第１のシートの凹凸形状を検出し、該検出結果に基づいて第１ロールと第２ロールとの間隔を制御する複合シートの製造方法を提供することにより、前記目的を達成したものである。

本発明の複合シートの製造方法によれば、種々のパターンの凹凸形状を有する複合シートを安定的に製造することができる。

以下本発明を、その好ましい実施形態に基づき図面を参照しながら説明する。
まず、本発明に使用される複合シートの製造装置（以下、製造装置ともいう。）の一実施形態について説明する。

図１に示すように、本実施形態の製造装置１０は、第１のシート（以下、シートともいう。）２と、第２のシート（以下、シートともいう。）３とが部分的に接合されて多数の凹部１Ｂが形成されているとともに、シート２には凹部１Ｂ以外の部分に凸部１Ａが形成されている複合シート１を製造するための装置である。

製造装置１０は、周面部に凹凸を有し互いの凹部と凸部とが対向するように回転する第１ロール（以下、ロールともいう。）１１及び第２ロール（以下、ロールともいう。）１２と、ロール１１とともにシート２、３を接合する上下一対のアンビルロール１３と、賦形されたシート２の凹凸形状を検出する検出し、該検出結果に基づいてロール１１とロール１２との間隔を制御し、凹凸形状の高さ（深さ）を制御するロール間隔制御手段１４、シート２における凹凸形状の位相を制御する位相制御手段１５とを備えている。

図２及び図３に示すように、ロール１１は、平歯車からなる歯車１１１と歯車状のスペーサー１１２を複数枚組み合わせ、これらを回転軸１１３に同心状に取り付けてロール状に形成したものである。歯車１１１とスペーサー１１２は何れも同じ歯幅を有している。歯車１１１及びスペーサー１１２はその中心が開口しており、その開口部に回転軸１１３が挿入される。歯車１１１及びスペーサー１１２並びに回転軸１１３にはそれぞれ切り欠き部（図示せず）が形成されており、該切り欠き部にキー（図示せず）が挿入される。これによって歯車１１１、スペーサー１１２の空回りが防止される。

スペーサー１１２の歯先円直径は、歯車１１１の歯先円直径よりも小さくなっている。また歯車１１１の歯数はスペーサー１１２の歯数の整数倍となっている。

ロール１１においては、１枚のスペーサー１１２に対してその両側にそれぞれ１枚ずつ歯車１１１が配されて、これらを一組とした歯車群１１０が複数組配されている。各歯車群１１０においては、歯車１１１及びスペーサー１１２は、それぞれの歯がロールの回転軸方向に並列するように配されている。これによって各歯車群１１０においては、ロール１１の回転方向に沿って凸部１１Ａと凹部１１Ｂとが交互に形成される。凸部１１Ａは、２枚の歯車及びスペーサーのそれぞれの歯がロール１１の回転軸方向に並列して形成されたものであるか、或いは２枚の歯車１１１の歯がロールの回転軸方向に並列して形成されたものである。一方、凹部１１Ｂは、２枚の歯車１１１の歯間で形成されたものである。凸部１１Ａの幅は、複合シート１の凸部１ＡにおけるＹ方向の寸法を決定する。

ロール１１においては、歯車群１１０が二組以上用いられる。各歯車群１１０は、隣り合う歯車群１１０、１１０における凹凸部のピッチが互いに異なるように配される。本実施形態においては、隣り合う歯車群１１０どうしは凹凸部が半ピッチずれている。

各歯車群１１０においては、２枚の歯車１１１間に、ロール１１の回転方向に沿って、一定の間隔をおいて空隙部１１４が複数形成されている。各空隙部１１４は、２枚の歯車１１１と、これらの間に位置するスペーサー１１２とで形成されている。更に詳細には、各空隙部１１４は、２枚の歯車１１１の相対向する側面と、スペーサー１１２における隣り合う２つの歯によって画定される。従って空隙部１１４は、スペーサー１１２の歯数と同数形成されることになる。空隙部１１４は、先に述べた凹部１１Ｂにおいて外部に向かって開口している。

本実施形態では、空隙部１１４がシート２の下に配される以外に、シート２の両側よりも外側にも配されるように、歯車群１１０が組み込まれている。これにより、シート２の両側部に後述するように空隙部１１４から吸引力が作用し、シート２の両側部の折れ曲がりが防止される。

歯車１１１には、回転軸１１３が挿入される中心の開口部を取り囲むように複数の開口部１１５が形成されている。各開口部１１５は同径であり、歯車の中心からそれぞれ等距離の位置に形成されている。隣り合う開口部１１５どうしと歯車の中心とがなす角度は何れも等しくなっている。各歯車１１１における開口部１１５の個数は、スペーサー１１２の歯数と同数になっている。そして、各歯車群１１０を組み付ける場合には、各開口部１１５が、スペーサー１１２における隣り合う歯間にそれぞれ位置するように、歯車１１１及びスペーサー１１２を配置する。このように各歯車群１１０を組み付け、更にそれぞれの歯車群１１０を凹凸部のピッチが互いに異なるように配した状態においては、それぞれの歯車１１１の開口１１５が、ロール１１の回転軸方向に連なって、該回転軸方向に延びる複数の吸引路１１６がロール１１の内部に形成される。そして各吸引路１１６は、先に述べた空隙部１１４と連通する。

吸引路１１６の少なくとも一端は、ブロワや真空ポンプなどの吸気源（図示せず）に通じている。従って、吸気源を作動させて吸引操作を行うと、空隙部１１４から吸引路１１６を通じて吸気が行われる。

本実施形態のロール１１は特に小ピッチで小凸部を多数形成する場合に有効であり、小ピッチで且つ歯の大きさが小さい歯車である低モジュールな平歯車を用いても、スペーサーの１１２の歯幅を大きくしたり、また歯数を少なくしたりすることにより空隙部１１４を大きくできる。その結果、吸引孔の面積を充分に確保することができる。更に、歯車の組み合わせや幅を変更するだけの簡単な操作で、凸部のピッチや大きさを自由に変更できるという利点もある。

ロール１２は、ロール１１の周面部の凹凸部に対応する凹凸部が形成されるように、ロール１１と同様に複数の歯車群が組み合わされて形成されているが、各歯車及びスペーサーの歯先の円直径は、ロール１１よりも小さく、その分歯の数が少なくなっている。なお、ロール１２には、ロール１１のような吸引路は形成されていない。

本実施形態においては、ロール１１の凹部１１Ｂへのロール１２の凸部１２Ａによるシート２の押し込み位置において、ロール１２の凸部１２Ａの先端部は、ロール１１の凹部１１Ｂに接触しないように隙間を有して配置される。また、ロール１１とロール１２は、これ以外の部分においても、非接触状態で回転するように配置される。

アンビルロール１３は、加熱手段（図示せず）を備えている。そしてこの加熱手段で加熱された状態のアンビルロール１３の周面とロール１１の歯１１１との間でシート２、３を挟持したときに、両シート２、３どうしが熱融着されて接合されて接合部１Ｃが形成される。

ロール間隔制御手段１４は、複合シート１の凹凸形状を撮像するカメラ１４０と、カメラ１４０による撮像位置を照らす照明装置１４１と、カメラ１４０で撮像された画像を取り込んで凸部１Ａの高さを解析する凹凸形状検出装置１４２と、ロール１１、１２の間隔を調整するためにロール１２の回転軸を移動させるサーボモータを具備する駆動装置１４３と、凹凸形状検出装置１４２による凹凸形状の検出結果に基づいて、駆動装置１４３のサーボモータへの位置指令をサーボアンプ１４４を介して行う演算処理装置１４５と、演算処理装置１４５における凹凸形状の深さ、品種切替等の種々の設定を行う操作パネル１４６とを備えている。本実施形態においては、カメラ１４０は、複合シート１が搬送ロール１６の周面を通過しているときの画像を取り込むように設置してある。

凹凸形状検出装置１４２は、カメラ１４０で撮像された画像を記憶装置内に取り込んで、例えば、図４に示すように、所定幅の前記画像に二値化処理を施した画像からシート２の複数の凹凸形状の最低部及び最高部を検出する。そして、その検出結果に基づいて凸部１Ａの高さＨを算出し、記憶装置の所定の記憶領域に記憶する。なお、高さＨは、詳細には凹部１Ｂにおける接合部１Ｃからの高さである。高さＨは、凸部１Ａの平均値と接合部１Ｃの平均値の差から求めてもよい。

駆動装置１４３は、ロール１２の回転軸を支持するロッドと、サーボアンプ１４４からの出力に基づいて、ロッドを水平方向に駆動させるサーボモータとを備えている。

演算処理装置１４５は、凹凸形状検出装置１４２において算出された凸部１Ａの高さを前記記憶領域から取得し、凸部１Ａの実高さと凸部１Ａの基準高さとを比較し、凸部の高さの高低を判定する。そして、その判定結果（差）に応じたロール１２の押し込み量を算出し、サーボアンプ１４４を介して駆動装置１４３の備える前記サーボアンプに前記押し込み量に応じた位置指令を出力する。

位相制御手段１５は、製造装置１０のメインモータの回転軸１５１の回転位置を検出する近接センサー１５２と、近接センサー１５２の検出出力に基づいて、ロール１１を回転させるサーボモータ（図示せず）にサーボアンプ１５４を介して速度補正指令を行うとともに、前記駆動装置１４３のサーボモータにサーボアンプ１４４を介して位置指令を行う演算処理装置１５５とを備えている。本実施例では、演算処理装置１５５は、演算処理装置１４５が兼ねており、演算処理装置１５５における処理は、演算処理装置１４５において行われる。
このような構成の位相制御手段１５においては、近接センサー１５２の検出出力及びロール１１を回転させるサーボモータ（図示せず）の速度指令に基づいてシート２の位置を演算処理装置１５５で演算し、その演算結果と予め設定されたシート２の位置とを比較し、ロール１１とロール１２の間隔を制御することにより、凹凸形状が賦形された領域が所定間隔おきに配設された複合シート１が製造される。

図には示していないが、製造装置１０は、ロール１２を所定の回転速度で回転駆動させる駆動装置を備えている。

次に、本発明の複合シートの製造方法（以下、製造方法ともいう。）を、前記製造装置１０を使用した第１実施形態に基づいて説明する。

図１及び図５に示すように、本実施形態の製造方法によって製造される複合シート１は、シート２とシート３とが部分的に接合されて多数の凹部１Ｂが形成されているとともに、シート２には凹部１Ｂ以外の部分に凸部１Ａが形成されている。

凸部１Ａは、全体として稜線が丸みを帯びた扁平な直方体又は截頭四角錐体となっている。凸部１Ａはその高さＨが、１〜１０ｍｍ、特に３〜６ｍｍであることが好ましい。また、シート長さ方向（Ｘ方向）における凸部１Ａの底部寸法（Ｌ）は２〜３０ｍｍ、特に２〜５ｍｍであることが好ましく、シート幅方向（Ｙ方向）における底部寸法（Ｗ）は２〜３０ｍｍ、特に２〜５ｍｍであることが好ましい。凸部１Ａの底面積は４〜９００ｍｍ²、特に４〜２５ｍｍ²であることが好ましい。

凹部１Ｂの形態は、平面視してほぼ矩形となっている。凹部１Ｂの底面部にはロール１１の歯１１１の先端面に対応した接合部１Ｃが形成されている。

複合シート１においては、凸部１Ａと凹部１Ｂとがシートの長さ方向（Ｘ方向）の列において交互に現れ、隣り合う列においては、凸部１Ａどうしは、半ピッチずつシートの長さ方向（Ｘ方向）にずれた千鳥配列となっている。凹部１Ｂも、半ピッチずつシートの長さ方向にずれた千鳥配列となっている。このシートの長さ方向は、製造装置１０による複合シート１の製造工程における流れ方向と一致しており、流れ方向はロール１１の回転方向である。

複合シート１を構成するシート２及び３の材質に、特に制限無はないが、好ましい材質としては、例えばカード法により製造された不織布、エアスルー不織布、スパンポンド不織布、メルトブルーン不織布、スパンレース不織布及びニードルパンチ不織布等の種々の不織布やプラスチックフイルム等が挙げられる。

上記シート２及び３を使用した複合シート１の製造に当たっては、まず、製造装置１０において、ロール１１及びロール１２を互いの凹凸部が対向するように所定の回転速度で回転させ、それらの間にシート２を供給し、凹凸形状を賦形した後、ロール１１の周面に前記吸引路を通じた吸引力によってシート２を吸引保持した状態でアンビルロール１３の周面まで移送する。このシート２と重ね合わせるようにシート３を供給し、ロール１１とアンビルロール１３との間でこれらのシートを熱融着させて部分的に接合する。

そして、搬送ロール１６の周面を通過する複合シート１の表面をカメラ１４０で逐次撮像し、凹凸形状検出装置１４２によって凸部１Ａの高さを逐次算出する。本実施形態では、搬送ロール１６の周面を通過する複合シート１をカメラ１４０によって撮像するため、凹凸形状のベースが明瞭に現れやすくなり、凹凸形状の検出精度が高められる。この場合、カメラ１４０は、その焦点軸が搬送ロール１６の周面の接線方向に沿い且つ搬送ロールに対して直交方向若しくは複合シート１の流れ方向に沿うように配置することがより好ましい。

演算処理装置１４５は、凹凸形状検出装置から凸部１Ａの高さを逐次取得し、凸部１Ａの実高さと凸部１Ａの基準高さとを比較する。そして、その差に応じたロール１２の押し込み量を算出し、サーボアンプ１４４を介して駆動装置１４３の備える前記サーボアンプに位置指令を出力する。これにより、ロール１１とロール１２との間隔が一定の高さとなるように逐次制御され、複合シート１における凸部１Ａの高さが安定的に揃えられる。

以上説明したように、本実施形態の複合シートの製造方法によれば、ロール１１及び１２の間隔が一定となるように逐次自動的に制御されるため、凸部の高さが揃った凹凸形状を有する複合シートを安定的に製造することができる。

次に、本発明の複合シートの製造方法の第２実施形態について説明する。
本実施形態の製造方法では、前記実施形態の製造装置１０において、位相制御手段１５を作動させることにより、図６に示すように、シート２とシート３とが部分的に接合されて多数の凹部１Ｂが形成されているとともに、シート２の凹部１Ｂ以外の部分に内部が空洞で一定高さの凸部１Ａが形成された領域が、所定間隔をおいて配設された複合シート１’が製造される。なお、複合シート１’においては、ロール１１、１２によって凹凸形状が賦形されていない部分には、ロール１１とアンビルロール１３とによって凸部１１１の先端面に対応した形態で接合部１Ｃが形成されている。

上記複合シート１’を製造する場合には、前記第１実施形態の製造方法と同様にシート２、３を部分的に接合して凸部１Ａ及び凹部１Ｂを形成する。その一方で、図１に示した製造装置１０における位相制御手段１５が、近接センサー１５２の検出出力及びロール１１を回転させるサーボモータ（図示せず）の速度指令に基づいて、シート２の位置を演算処理装置１５５で演算する。そしてその演算結果と予め設定されたシート２の位置とを比較し、ロール１１とロール１２の間隔を制御する。これにより、複合シート１’において、凹凸形状が賦形されている領域が、所定の間隔（位相）で設けられる。

本実施形態の製造方法では、第１実施形態と同様に、シート２とシート３とが部分的に接合されて多数の凹部１Ｂが形成されているとともに、シート２の凹部１Ｂ以外の部分に内部が空洞で一定高さの凸部１Ａが形成された領域が、所定間隔をおいて配設された複合シート１’が安定的に製造される。

また、本実施形態の複合シートの製造方法によれば、前記位相制御手段１５によるロール１２の位置を制御することによって、凸部の高さの揃った凹凸形状が賦形された領域が所定間隔おきに配設された複合シート１’を、安定的に製造することができる。

本発明は前記実施形態に制限されない。
前記各実施形態では、凸部の高さがシートの長手方向及び幅方向に一定に揃った凹凸形状が賦形された複合シートを製造したが、ロールの位置を所望の位置に制御することによって、シート２の長さ方向に所望高さパターンを有する凹凸形状が賦形された複合シートを製造することもできる。例えば、図７に示すように、シート２の長さ方向（Ｘ方向）に凸部１Ａの高さＨが次第に高くなりその後次第に低くなるようなパターンを有する凹凸形状が賦形された複合シートを製造することができる。また、ロール１２を構成する歯車の歯先の円直径を代えて組み合わせることによって、シートの幅方向にも任意の高さのパターンを有する凹凸形状が賦形された複合シートを製造することができる。さらに、これら長さ方向及び幅方向の凹凸形状のパターンを組み合わせることによって、より複雑な高さパターンを有する凹凸形状が賦された複合シートを製造することもできる。

また、前記実施形態の製造装置１０では、駆動装置１４３のサーボモータを制御することによって、ロール１２の位置を直接制御するようにしたが、このような駆動装置に代えて、図８に示すように、ロッドの先端部にくさびを有するサーボモータ駆動の駆動装置１４３’と、エアシリンダー１４６とを使用し、ロール１２の回転軸を水平方向からエアシリンダー１４６で支持する一方で、前記くさびを上下動させるように駆動装置１４３’のサーボモータを駆動させ、ロール１２を水平方向に移動させて対向するロール（１１）との間隔を制御することもできる。

また、前記実施形態の装置１０におけるロール１２に代えて、図９に示すように、周面部に部分的に凹凸部を有していないロール１２’を使用することによって、位相制御によるロール１２の位置制御を行わずに、凹凸形状の賦形された領域が所定間隔おきに配設された複合シートを製造することもできる。

また、前記実施形態では、凹凸形状の検出（凸部の高さの検出）を、カメラで撮像した画像を画像解析することによって行ったが、光学式変位センサー、或いはレーザー変位センサーを使用して凹凸形状の検出を行うこともできる。

また、本発明の複合シートの製造方法は、前記実施形態におけるような、シート２とシート３とを熱融着によって接合することに代えて、接着剤による接着や超音波接合によってこれらのシートどうしを接合して接合部を形成してもよい。

また、前記実施形態の製造方法では、一つの凹部１Ｂに対し接合部１Ｃが二つ形成された複合シートを製造しているが、本発明の複合シートの製造方法では、ロール１１及びロール１２の歯車群の組み合せや配置を変更することによって、一つの凹部１Ｂに対し接合部１Ｃが一つ形成された複合シートを製造することもできる。

本発明の複合シートは、使い捨ておむつや生理用ナプキン等の吸収性物品の表面シート、吸収性物品の外装材、使い捨ての着衣用のシート、メカニカルファスナーのメス材としても用いることができる。

本発明の複合シートの製造装置の一実施形態における要部を複合シートの製造方法とともに示す模式図である。 図１に示す複合シートの製造装置における第１ロールの一形態を示す斜視図である。 図２に示す第１ロールの歯車群の分解斜視図である。 本発明の複合シートの製造装置における凹凸形状検出装置において、高さの判定に使用される二値化画像を示す図である。 本発明の複合シートの製造方法において製造される複合シートの一形態を部分的に示す斜視図である。 本発明の複合シートの製造方法において製造される複合シートの他の形態を部分的に示す斜視図である。 本発明の複合シートの製造方法において製造される複合シートの他の形態を部分的に示す斜視図である。 本発明の複合シートの製造装置の他の実施形態において使用される第２ロールの位置移動を行う駆動装置を示す図である。 本発明の複合シートの製造装置の他の実施形態において使用される第２ロールの構成をその駆動装置とともに示す図である。

符号の説明

１、１’ 複合シート
１Ａ 凸部
１Ｂ 凹部
１Ｃ 接合部
２ 第１のシート
３ 第２のシート
１０複合シートの製造装置
１１ 第１ロール
１１２ 凹部
１２ 第２ロール
１２２ 凸部
１３ アンビルロール
１４ ロール間隔制御手段
１５ 位相制御手段

Claims (3)

1. 第１のシートと第２のシートとが部分的に接合されて多数の凹部が形成されているとともに、第１のシートには前記凹部以外の部分に凸部が形成されている複合シートの製造方法であって、
   周面部に凹凸を有する第１ロール及び第２ロールを互いの凹部と凸部とが対向するように回転させながら両ロールの間に第１のシートを供給して凹凸形状を賦形し、前記第２のシートを第１のシートに重ね合わせるように供給して両シートを部分的に接合した後に、賦形された第１のシートの凹凸形状を検出し、該検出結果に基づいて第１ロールと第２ロールとの間隔を制御する複合シートの製造方法。
2. 前記検出結果から第１のシートの表面における凸部の高さの高低を判定し、前記間隔を制御する請求項１に記載の複合シートの製造方法。
3. 前記間隔をサーボモータで制御する請求項１又は２に記載の複合シートの製造方法。

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