JP2014117558A - 吸水体の製造装置および製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】使い捨ておむつ等の衛生材料用吸収体の製造材料として好適な、広い幅の開繊物を得ることができる製造装置の提供。
【解決手段】予備開繊ユニット1、開繊ユニット2、膨張・整形ユニット3、添加部ユニット4は、繊維トウ10を連続的に送るための連通空間を形成している。開繊ゾーンZ₁、Z₂にて開繊され、膨張・整形ユニット3にて膨張整形され、吸水剤が添加される。
【選択図】図１

Description

本発明は、使い捨ておむつなどの製造材料として適した長尺状の繊維トウの開繊物に吸水剤が付着された吸水体の製造装置と、それを使用した吸水体の製造方法に関する。

セルロースアセテート繊維は、使い捨ておむつ、生理用品などの衛生材料用吸収体として用いられている。
セルロースアセテートフィラメントのトウは、糸に膨らみをもたせ、紡績作業を容易にするため、捲縮が付与されている。捲縮されたフィラメントは、立方体の梱包容器内にベール状に梱包された状態で、脱気・圧縮された状態で輸送される。そして、最終製品の製造時には、ベールからフィラメントを取り出した後に開繊し、その後、所望形状に成形される。

特許文献１（特公昭６１−７８２４号公報）では、セルロースアセテート繊維からなる衛生材料用吸収材が開示されている。上記特許文献１には、セルロースアセテートの捲縮長繊維のトウを開繊したもの又は短繊維をウェブ状としたものが、比較的大きな吸水保持能力を有することが記載されている。

特許文献２（米国特許３２８２７６８号明細書）、特許文献３（米国特許３０９９５９４号明細書）には、従来の機械開繊によりトウが受けるダメージを低減、防止するために空気ジェットによる開繊方法が開示されている。さらに特許文献４（米国特許３２９７５０６号明細書）には、特許文献２および３の問題点を解決した空気開繊装置が提案されている。

特許文献５（特表昭５９−５００４２２号公報）には、空気開繊を用いて、シート状に開繊する発明が開示されている。

特許文献６（特開２００４−２４４７９４号公報）には、捲縮されたトウをトウの移動方向に直角な方向に広げ、脱整合し、成形して実質的に長方形の断面にし、成形されたトウ全体に粒状物を分配する吸収性複合体の製造方法が開示されている。また、特許文献６には、高吸水性樹脂(super absorbent polymer)（特許文献２中の超吸収性ポリマー）（ＳＡＰ）を含むおむつの調製において、空気開繊後のトウに対して垂直下向きに、ＳＡＰ粉末又はスラリーを送出し、次いでローラに供されることが記載されている。

特許文献７（米国特許第３，２６２，１８１号明細書）には、捲縮トウを処理領域の実質的に単一方向の通路に導入し、トウの移動と実質的に同じ方向に対して気体の第一の流れを向け、この第一の気体の導入より下流で、別の気体の流れをトウの移動方向と実質的に同じ方向に対して向け、この別の気体の流れにより、予め捲縮された前記トウの繊維を開繊し、さらに単一のロッド様構造に圧縮する方法が開示されている。

特許文献８（特開２００８−２５５５２９号公報）には、水分などの液体に対する吸収性に優れた繊維シート、並びにこの繊維シートを簡便に製造できる方法および装置が開示されている。

上記した先行文献は、いずれもトウを開繊した後の繊維シートに対して高吸水性樹脂（ＳＡＰ）を添加している。これは、従来は開繊が終了していない状態のトウ束は、嵩が低く、添加剤を散布してもトウ束の中にＳＡＰが入らないと考えられていたためである。このため、上記した先行文献のように、トウを開繊した後の繊維シートにＳＡＰを添加した状態では、トウの厚み方向の一面（上面）にＳＡＰが多く偏在することになり、吸収体として使用された場合に問題を生じる。また、その後の加工後においてＳＡＰの脱落が生じることもある。

このようなＳＡＰの偏在に起因する問題点の解決も検討されており、例えば、特許文献９（特開２００６−１０２４７９号公報）では、薄型で低坪量となる吸収体を得るための方法が開示されているが、非常に煩雑な方法である。

また、トウの開繊物を使い捨ておむつ等の衛生材料用吸収体の製造材料として適用する場合には、幅広い形状のものの方が加工し易い。しかし、従来技術では、前記用途に適した幅広い形状のものを製造することは困難である。成形ローラー等で断面形状が円形のものを押し潰せば幅広い形状のものを得ることができるが、その場合には、中央部分は厚くかつ密度が大きく、両側部分は薄くかつ密度が小さなものしか得られず、吸収性能が低下し易くなるという問題がある。

特公昭６１−７８２４号公報 米国特許３２８２７６８号明細書 米国特許３０９９５９４号明細書 米国特許３２９７５０６号明細書 特表昭５９−５００４２２号公報 特開２００４−２４４７９４号公報 米国特許第３，２６２，１８１号明細書 特開２００８−２５５５２９号公報 特開２００６−１０２４７９号公報

本発明は、同一質量である場合に幅がより広く（即ち厚みが薄く）、かつ幅方向の中央部と両端部の密度差が小さく、吸収剤が均一に分散された吸収体を得ることができる製造装置を提供することを課題とする。
また本発明は、製造時における吸収剤の脱落や偏在が抑制できる、前記製造装置を使用した吸水体の製造方法を提供することを他の課題とする。

本発明は、課題の解決手段として、
長尺状繊維トウの開繊物に粒状吸水剤が付着された吸水体を製造するための製造装置であり、
少なくとも１対のロールを供えた予備開繊ユニット(1)、開繊ユニット(2)、膨張・整形ユニット(3)、および粒状吸水剤の添加部ユニット(4)を有しており、
予備開繊ユニット(1)、開繊ユニット(2)、膨張・整形ユニット(3)および粒状吸水剤の添加部(4)が、繊維トウ(10)を連続的に送るための連通した空間を形成するようにして接続されており、繊維トウ(10)又はその開繊物が上流側に位置する予備開繊ユニット(1)から下流側に位置する粒状吸水剤の添加部ユニット(4)に向かって順次処理されて行くものであり、
開繊ユニット(2)が、
予備開繊ユニット(1)側の第１本体部(37)と膨張・整形ユニット(3)側の第２本体部(38)からなるシリンダ状の本体部(31)と、ノズル部(32)を有しているものであり、
ノズル部(32)が、第１本体部(37)の予備開繊ユニット(1)側の内部において、内周面と均等間隔をおいて配置されており、さらに第１本体部(37)との間隙に面して開口され、第１本体部(37)の内外を連通して設けられた気体供給孔(36)を有しているものであり、
本体部(31)が、
第１本体部（37）内にあるノズル部(32)が面した第１開繊ゾーン（Ｚ₁）と、第２本体部（38）内にある、第１開繊ゾーン（Ｚ₁）との境界部(38a)から第２本体部（38）の出口(38b)までの第２開繊ゾーン（Ｚ₂）を有しており、
第１開繊ゾーン（Ｚ₁）を形成する第１本体部（37）と第２開繊ゾーン（Ｚ₂）形成する第２本体部（38）の幅方向の断面形状が円形であり、
膨張・整形ユニット(3)が、
膨張する繊維トウの形状を外側から整えるための弾性体が配置されたもので、幅方向の断面形状が、長軸長さ／短軸長さが２〜１０の関係を満たす形状のものであり、
粒状吸水剤を添加するための添加部ユニット(4)が、膨張・整形ユニット(3)の下流側に位置している、吸収体の製造装置と、それを使用した吸水体の製造方法を提供する。

本発明は、課題の他の解決手段として、
長尺状繊維トウの開繊物に粒状吸水剤が付着された吸水体を製造するための製造装置であり、
少なくとも１対のロールを供えた予備開繊ユニット(1)、開繊ユニット(2)、膨張・整形ユニット(3)、および粒状吸水剤の添加部ユニット(4)を有しており、
予備開繊ユニット(1)、開繊ユニット(2)、膨張・整形ユニット(3)および粒状吸水剤の添加部(4)が、繊維トウ(10)を連続的に送るための連通した空間を形成するようにして接続されており、繊維トウ(10)又はその開繊物が上流側に位置する予備開繊ユニット(1)から下流側に位置する粒状吸水剤の添加部ユニット(4)に向かって順次処理されて行くものであり、
開繊ユニット(2)が、
予備開繊ユニット(1)側の第１本体部(37)と膨張・整形ユニット(3)側の第２本体部(38)からなるシリンダ状の本体部(31)と、ノズル部(32)を有しているものであり、
ノズル部(32)が、第１本体部(37)の予備開繊ユニット(1)側の内部において、内周面と均等間隔をおいて配置されており、さらに第１本体部(37)との間隙に面して開口され、第１本体部(37)の内外を連通して設けられた気体供給孔(36)を有しているものであり、
本体部(31)が、
第１本体部（37）内にあるノズル部(32)が面した第１開繊ゾーン（Ｚ₁）と、第２本体部（38）内にある、第１開繊ゾーン（Ｚ₁）との境界部(38a)から第２本体部（38）の出口(38b)までの第２開繊ゾーン（Ｚ₂）を有しており、
第１開繊ゾーン（Ｚ₁）を形成する第１本体部（37）の幅方向の断面形状が円形で、第２開繊ゾーン（Ｚ₂）を形成する第２本体部（38）の出口（38b）の幅方向の断面形状が長軸長さ／短軸長さが２〜１０の関係を満たす形状のものであり、
膨張・整形ユニット(3)が、
膨張する繊維トウの形状を外側から整えるための弾性体が配置されたもので、幅方向の断面形状が、長軸長さ／短軸長さが２〜１０の関係を満たす形状のものであり、
粒状吸水剤を添加するための添加部ユニット(4)が、膨張・整形ユニット(3)の下流側に位置している、吸収体の製造装置と、それを使用した吸水体の製造方法を提供する。

本発明の製造装置およびそれを使用した製造方法によれば、開繊物の密度むらが小さく、粒状吸水剤の分布がより均一であり、さらに吸水剤の脱落が少ない吸水体を得ることができる。

本発明の一実施形態である製造装置の軸方向断面図。 図１に示す製造装置を平面から見た部分断面図（但し、吸水剤の添加部ユニットは略している）。 図１に示す膨張・整形ユニットの正面図。 本発明の他実施形態である製造装置の軸方向断面図。 図４に示す製造装置を平面から見た部分断面図（但し、吸水剤の添加部ユニットは略している）。 図４および図５に示す製造装置の膨張・整形ユニットの正面図。

＜第１の実施形態＞
図１、図２に示す製造装置と、それを用いた製造方法の実施形態を説明する。
図１、図２に示す製造装置は、予備開繊ユニット１、予備解繊ユニット１に接続された開繊ユニット２、開繊ユニット２に接続された膨張・整形ユニット３（特開２００８−２５５５２９号公報の段落番号５６〜６２に記載されたリザーバと同じものである）、粒状吸水剤の添加部ユニット４を有している。但し、図２では粒状吸水剤の添加部ユニット４は省略している。
予備開繊ユニット１、開繊ユニット２、膨張・整形ユニット３および粒状吸水剤の添加部ユニット４は、繊維トウ１０（またはその開繊物）を連続的に送るための連続した空間を形成するようにして配置され、接続されている。
予備開繊ユニット１側が上流側となり、粒状吸水剤の添加部ユニット４が下流側となり、繊維トウ１０（またはその開繊物）は上流側から下流側に順に処理されていく。

（１）予備開繊ユニット１における予備開繊工程
予備開繊ユニット１において、１対のロール１１と１対のロール１２間に繊維トウベールから取り出した、捲縮された繊維トウ１０を連続的に通しながら、予備開繊する。
予備開繊において１対のロールで繊維トウ１０を挟み込まない場合には、繊維トウ１０は開繊ユニット２において十分な張力を得ることができない。
ロール１１とロール１２のロール比は、例えば、１〜３、好ましくは１．１〜２．５、さらに好ましくは１．２〜２程度であってもよい。
予備開繊ユニット１と予備開繊工程は、特開２００８−２５５５２９号公報の段落番号４５〜４６に記載されたものと同じである。
なお、予備開繊工程は繊維トウ１０を挟み込み、繊維トウ１０の動きを制御できる方法であれば何れでもよく、例えばエアー圧により狭いスリット部の強く押し付けられるような構造を有するものでも良い。

繊維トウ１０は、特開２００８−２５５５２９号公報の〔００４２〕〜〔００４４〕に記載されたものを用いることができる。
具体的には、セルロースエステル系繊維（セルロースモノアセテート、セルロースジアセテート、セルローストリアセテート、セルロースアセテートプロピオネートなどのセルロースアセテート系繊維など）、ポリエステル系繊維、ポリアミド系繊維、アクリル系繊維、オレフィン系繊維、ポリビニルアルコール系繊維等を例示できる。繊維は単繊維であってもよく複合繊維であってもよく混紡繊維であってもよい。特に、セルロースアセテート系繊維が好ましい。

（２）開繊工程
次に、予備開繊された繊維トウを開繊ユニット２において空気流で開繊する。
開繊ユニット２の構造について説明する。
開繊ユニット２は、予備開繊ユニット１側の第１本体部３７と膨張・整形ユニット３側の第２本体部３８からなるシリンダ状の本体部３１と、ノズル部３２を有している。

ノズル部３２は、第１本体部３７の予備開繊ユニット１側の内部に設けられている。
ノズル部３２は、軸部３３と矢尻部３４を有しており、それらを貫通して矢尻部３４の先端にて開口したノズル（スリット状のノズル）３５を有している。
ノズル部３２は、第１本体部３７の内周面３１ａとの間に均等間隔をおいて軸方向に配置されている。
ノズル部３２は、その外表面と第１本体部３７との間隙に面して開口され、第１本体部３７の内外を連通して設けられた気体供給孔３６を有している。気体供給孔３６は、ノズル部３２の軸部３３と正対している。

ノズル部３２の外表面と第１本体部３７の内周面３１ａとの間隙が小さいほど、相対的に空気供給孔３６からの空気吸い込み圧力が大きくなり（吸い込む空気量が小さくなり）、繊維トウ１０の推進力が高められ、前記間隙が大きいほど、相対的に空気供給孔３６からの空気吸い込み圧力が小さく（吸い込む空気量が大きく）なり、粒状添加剤が空気供給孔３６側に逆噴射して飛び散る要因にもなる。
このため、前記間隙の幅は小さい方が好ましいが、余り小さいと生産性が低下することから、前記間隙の幅は０．３〜１．０ｍｍの範囲であることが好ましい。

ノズル３５のノズル径（ｄ₃）は、目的とする長尺状の繊維トウ１０の開繊状態に応じて調整する。
ノズル３５のノズル径（ｄ₃）は、５〜３０ｍｍの範囲が好ましく、５〜２５ｍｍの範囲がより好ましい。

本体部３１は、第１開繊ゾーン（Ｚ₁）と第２開繊ゾーン（Ｚ₂）を有している。
第１開繊ゾーン（Ｚ₁）は、第１本体部３７内にあるノズル部３２（ノズル３５）が面した領域である。
第２開繊ゾーン（Ｚ₂）は、第１開繊ゾーン（Ｚ₁）との境界部（第１本体部３７の出口および第２本体部３８の入口）３８ａから膨張・整形ユニット３側との接続部（第２本体部３８の出口３８ｂ）までの第２本体部３８内の領域である。
第１開繊ゾーン（Ｚ₁）を形成する第１本体部３７と第２開繊ゾーン（Ｚ₂）形成する第２本体部３８の幅方向の断面形状は円形である。

第１本体部３７は、ノズル部３２が配置された部分の内径は大きくなっており、それに続く第１開繊ゾーン（Ｚ₁）の内径（ｄ₁）は相対的に小さくなっており、内径（ｄ₁）は均一である。

第２本体部３８は、外径は第１本体部３７よりも小さくなっているが、内径（第２開繊ゾーン（Ｚ₂）の内径）（ｄ₁）は第１本体部３７と同じである。第１本体部３７の外径と第２本体部３８の外径は同一にすることもできる。

第１開繊ゾーン（Ｚ₁）および第２開繊ゾーン（Ｚ₂）の内径（ｄ₁）寸法は、ノズル３５のノズル径（ｄ₃）の３〜１０倍程度にすることができる。また生産性の観点からは、繊維トウ１０の総デニールが３５０００であるとき、第１開繊ゾーン（Ｚ₁）および第２開繊ゾーン（Ｚ₂）の内径（ｄ₁）寸法は２０ｍｍが好ましく、総デニールの数値に比例して増加・減少させることができる。

次に、開繊ユニット２における開繊方法について説明する。
予備開繊された繊維トウ１０は、ノズル部３２内を通って、ノズル３５から第１本体部３７内の第１開繊ゾーンＺ₁に出る。
この段階では、部分開繊された繊維トウ１０は、気体供給口３６から本体部３１内に供給された気体流（空気流）と接触する。気体供給口３６は、ノズル部３２の軸部３３と正対しているため、空気供給時には、空気が直接セルロース繊維トウ１０に当たることはない。

気体供給口３６から供給する空気圧は、余り高すぎると次の膨張・整形工程における滞留時間が短くなって膨張が不十分になるおそれがあることから、０．３ＭＰａ以下の範囲が好ましく、０．０１〜０．３ＭＰａの範囲がより好ましい。

気体供給口３６から供給された空気は、膨張ユニット３（出口３８ｂ）方向に向かう流れを形成し、その状態にて、ノズル３５から第１開繊ゾーンＺ₁に出たセルロース繊維トウ１０と接触する。この後、セルロース繊維トウ１０は空気圧により、厚み方向に拡大されて開繊される。

（３）膨張・整形ユニット３における開繊された繊維トウを膨張・整形する工程
開繊工程（開繊ユニット２）において開繊された繊維トウ１０を膨張・整形ユニット３に送り、膨張させながら整形する。

膨張・整形ユニット３の構造について説明する。
膨張・整形ユニット３は、開繊ユニット２から出た、開繊された繊維トウ１０を膨張させると共に、外形を整形するためのものである。膨張・整形ユニット３は、本体部３１に対してアダプター５０を介して接続されている。

図１で示す膨張・整形ユニット３は、図３に示すように幅方向の断面が長方形であるアダプター５０の外周面に取り付けられた複数枚（図３では８枚）の板バネ４０が取り付けられている。
図１に示すように、側面から見たときには複数枚の板バネ４０は、先細り形状になるようにしてアダプター５０に取り付けられている。
このようにして複数枚の板バネ５０を取り付けることによって、第２開繊ゾーンＺ₂から押し出された開繊物が膨張したとき、周囲から複数枚の板バネ４０が押圧することによる整形作用が働くことから、円滑に整形が行われる。

図３において、アダプター５０は長軸長さ（長辺長さ）／短軸長さ（短辺長さ）は２〜１０の関係を満たしている。長軸長さ（長辺長さ）／短軸長さ（短辺長さ）は３〜８が好ましく、４〜７がより好ましい。
膨張・整形ユニット３の幅方向の断面は円形ではなく、上記した関係を満たす形状のものであればよく、楕円形、菱形およびその正対する角部が円弧からなる形状のもの、長方形、長方形の角部が円弧からなる形状のもの、および長方形の正対する辺が円弧からなるものから選ばれる形状のものが好ましい。

膨張・整形ユニット３は、図１、図２に示すもののほか、弾力性のある金属からなり、周面に多数の空気抜け孔を有する筒体（幅方向断面が所定形状となるような筒体）を用いることもできる。

膨張・整形ユニット３の内径（ｄ₄）は、実質的に本体部３１（第１本体部３７）の外径よりも大きくなるように設定されており、本体部３１（第１本体部３７）の外径の１倍以上であることが好ましく、１〜１．４倍であることがより好ましい。

膨張・整形ユニット３の長さ（板バネ４０の長さ）は、例えば１５０〜３５０ｍｍの範囲にすることができる。

膨張・整形ユニット３を所定形状にすることにより、最終的に得られる開繊物の断面形状および幅を調整することができる。

次に、膨張・整形ユニット３における膨張・整形方法について説明する。
開繊工程において開繊された繊維トウ１０は、第２本体部の出口３８ｂからより大きな径の膨張・整形ユニット３に出る。この過程において、開繊された繊維トウ１０は膨張するが、板バネ４０の弾性による作用により、過度の膨張が抑制されると共に、膨張・整形ユニット３の断面形状に対応する幅広形状に整形される。
膨張・整形工程では、一時的に繊維トウ１０の開繊物が滞留した後、さらに押し出され、長尺状のトウ開繊物（トウ開繊物の膨張体）が得られる。

（４）トウ開繊物の膨張体に対して、粒状吸水剤を接触させる工程
膨張・整形工程後、トウ開繊物の膨張体を連続的に送りながら、添加部ユニット４において粒状吸水剤と接触させる。

添加部ユニット４は、繊維トウ１０を送るための貫通孔２４が軸方向に形成された、円柱状の添加部本体２１を有している。
貫通孔２４の形状および大きさは、添加部ユニット４に接続された膨張・整形ユニット３と同じ形状および大きさである。

添加部本体２１には、厚さ方向に形成された粒状吸水剤の添加孔２２が形成され、添加孔２２にはホッパ２３が接続されている。添加孔２２は、繊維トウ１０を送るための添加部本体２１に形成された貫通孔２４と連通されている。

次に、添加部ユニット４を用いた粒状吸水剤の添加方法について説明する。
ホッパ２３および添加孔２２から粒状吸水剤を添加することにより、添加部ユニット４の貫通孔２４内をトウ開繊物の膨張体が通過する間において、粒状吸水剤と接触する。
粒状吸水剤の添加時には外部からの圧力が何も加わっていない状態であるため、粒状吸水剤は飛散することがない。

粒状吸水剤の種類や添加量は、最終的に得られる繊維トウ１０の開繊物の用途（具備すべき性能）に応じて選択されるものであり、特に制限されるものではない。
粒状吸水剤としては、吸水目的のための吸収性樹脂乃至水溶性樹脂と共に、必要に応じて脱臭目的のための樹脂、活性炭なども用いることができる。粒状吸水剤の粒径範囲は、用途に応じて決められるものである。

粒状吸水剤の添加量は、繊維トウ１０の質量（１００質量部）に対して、１００〜８００質量部が好ましく、より好ましくは２００〜６００質量部であり、さらに好ましくは２５０〜４５０質量部である。
本発明の製造装置を用いた製造方法によれば、粒状吸水剤を繊維トウ１０の開繊物に対して保持させることが容易であるため、繊維トウ質量よりも多量の粒状吸水剤を添加・保持させることができる。

添加部ユニット４において開繊物に対して粒状吸水剤を添加した後、目的とする製品形態に応じて、例えば特許文献８（特開２００８−２５５５２９号公報）の図１に示されているようなシート成形ユニット（図１の一対のローラ３ａと一対のローラ３ｂとの組み合わせからなるもの）を配置して、シート状に成形する。

＜第２の実施形態＞
図４〜図６に示す製造装置と、それを用いた製造方法の実施形態を説明する。
図４〜図６に示す製造装置は、予備開繊ユニット１、開繊ユニット２の第１開繊ゾーン（Ｚ₁）（第１本体部３７）までは図１〜図３で示す製造装置と同じであり、それよりも下流側の構造の一部（第２本体部３８）が異なる。
よって、以下においては、主として異なる構造部分を説明する。

第２本体部３８に形成された第２開繊ゾーン（Ｚ₂）は、第２本体部入口３８ａ（第１本体部の出口３８ａ）から第２本体部出口３８ｂまでの範囲である。
第２本体部３８は、第１本体部３７との境界部（入口）３８ａの幅方向の断面形状は円形であるが、出口３８ｂの幅方向の断面形状は図６に示すような楕円形である。
よって、入口３８ａと出口３８ｂの幅方向の断面形状は異なっているが、図５に示すとおり、入口３８ａから出口３８ｂに向かって、最終的に出口３８ｂの幅方向の断面形状になるように連続的に形状が変化している。
入口３８ａの内径に対して出口３８ｂの長軸径は１．０〜２．０倍が好ましく、１．４〜１．８倍がより好ましい。
出口３８ｂの長径は、６０〜１２０ｍｍが好ましく、７０〜１１０ｍｍがより好ましい。

図６において、出口３８ｂの長軸長さ／短軸長さは２〜１０の関係を満たしている。長軸長さ／短軸長さは３〜８が好ましく、４〜７がより好ましい。
出口３８ｂの幅方向の断面は上記した関係を満たす形状のものであればよく、その他、菱形およびその正対する角部が円弧からなる形状のもの、長方形、長方形の角部が円弧からなる形状のもの、および長方形の正対する辺が円弧からなるものから選ばれる形状のものが好ましい。

膨張・整形ユニット３は、第２本体部３８の出口３８ｂの外周面に複数の板バネ４０が取り付けられている。

図４〜図６で示す製造装置を使用したときには、第２開繊ゾーン（Ｚ₂）において出口３８ｂの形状に対応して幅広形状（図６の楕円形状）に開繊された後、膨張・整形ユニット３において、幅広形状を維持したままで膨張される。
図４〜図６で示す製造装置を使用して製造したとき、図１〜３で示す製造装置を使用したときと同じものを製造することができる。
添加部ユニット４は、図１〜３の製造装置と同じものである。

本発明の製造装置を使用した製造方法では、トウ開繊物は断面円形の開繊経路と断面が長軸（長径）長さ／短軸（短径）長さが２〜１０である開繊経路を通過させるため、開繊物の密度むらが小さくなり、粒状吸水剤の分布もより均一になる。
また本発明の製造装置を使用した製造方法では、最も下流位置において開繊物に対して粒状吸水剤を添加するため、製造装置からの振動や空気流の影響を受けることがないことから、添加時における吸水剤の脱落がなくなる。このため、開繊物中に吸水剤を均一に分散させることができる。

本発明の製造装置を用いて得られた吸水体は、使い捨ておむつ、生理用品などの衛生材料用吸収体として好適である。

実施例１
図４〜図６に示す製造装置を用いて、セルロース繊維トウの開繊物に吸水剤を付着させた吸水体を製造した。
セルロースアセテートのトウ（単繊維繊度2.2ｄ，Ｙ字状断面，トータルデニール２万５千）を用いた。

＜予備開繊ユニットによる予備開繊＞
予備開繊は、ＰＴローラ（ブレーキローラ，ローラ圧力０．１ＭＰａ）とこのローラの下流側に配置されたＢＲローラ（引張ローラ，ローラ圧力０．２ＭＰａ）との二対の予備開繊ローラで行った。

＜開繊ユニットによる開繊＞
第１開繊ゾーン（Ｚ₁）にノズル部から供給される圧縮空気の圧力（ジェット圧）は、０．１５ＭＰａであった。

＜膨張・整形ユニットによる膨張整形＞
膨張・整形ユニット３は、図６に示す形態のもので、合８枚の板バネ（厚さ１．２５ｍｍ、幅６．３ｍｍ、長さ１５０ｍｍ、材質ＳＫ５）を用いた。
板バネは、図１に示すとおり、繊維の進行方向に向かって膨張・整形ユニットにより形成される流路を狭めるように傾斜（内側に傾斜）しており、内側への傾斜角（曲げ角）は１１°であった。
膨張・整形ユニット内に蓄積された繊維質量は３８〜４０ｇであり、長さは３〜４ｍであった。

＜添加部における吸水剤の添加＞
粒状吸水剤として、ポリアクリル酸塩を用いた。ポリアクリル酸塩は市販の紙おむつ（ユニ・チャーム株式会社製；ムーニーマンスリムパンツ）を分解して集めた高分子吸収剤粒子を使用した。
この高分子吸収剤粒子を１０ｇ／トウ３ｇの割合で用いた。なお、観察を容易にするため、予め赤色の油性マジックでこの高分子吸収剤粒子を着色した。

＜シート成形＞
シート成形は、ＤＲローラ（デリベリーローラ）と、このローラの下流側に配置されたＣＤローラ（キャチャードラム）との二対のローラで行った。

実施例２
図４〜図６に示す製造装置を用いて、アダプター５０の長軸長さ（長辺長さ）／短軸長さ（短辺長さ）の比を変更した以外は、実施例１と同様にして製造した。
なお、膨張・整形ユニット３は、図６に示す形態のもので、合８枚の板バネ（厚さ１．２５ｍｍ、幅６．３ｍｍ、長さ１５０ｍｍ、材質ＳＫ５）を用いた。

比較例１〜５
表１に示す条件で吸水体を製造した。
比較例１は、予備開繊ユニットによる予備開繊のみを実施した。
比較例２は、予備開繊ユニットによる予備開繊後、エアー拡厚処理を実施した。エアー拡厚処理は、特開２００１−２７９５４２号公報に記載されている、長方形形状の開口部を有し、上下から圧縮空気をあて、トウの移動方向に直角な方向にトウ開繊物の厚みを出す装置を使用した。
比較例３、５は、図１と同じ構成の製造装置を使用したが、第２開繊ゾーンＺ２と膨張整形ユニットの断面形状が円形のものを使用した。
比較例４は、図４の製造装置を使用したが、吸水剤の添加位置が異なっている。

＜吸水剤の脱落率＞
（１）製造工程時の脱落率
シート成形後の開繊物内での包装シート上の吸水剤落下量と製造時の添加量（表１）から求めた。
（２）脱落試験時の脱落率
包装シート内から吸水剤の分散したトウを取り出し、２ｃｍの高さから５回落下させた時の吸水剤落下量と製造時の添加量（表１）から求めた。
（３）脱落率合計
上記（１）と（２）の脱落量の合計値と製造時の添加量（表１）から求めた。

吸水剤の添加位置は、後添加は図１、図４の添加部ユニット４における添加であり、開繊時添加は、第１開繊ゾーンの直前における添加である。
実施例１、２で得られたシート状の吸収体は、肉眼観察にて吸収剤が均一に分散付着されていることを確認した。
試験時の吸収剤の脱落率が小さいということは、例えば紙おむつなどの製品使用時における脱落率が小さいことを意味するものであるから、製品としての品質が高いことを示すものである。

実施例１、２は、楕円形出口であることで開繊物の幅を確保でき、吸収剤を後添加するため、高速運転でも製造時の飛散がなかった。また、吸収剤は吸水体内に満遍なく分散していた。
比較例１、２は、繊維同士の絡み合いが不十分であるため、吸収剤の脱落率が極めて高く問題があった。
比較例３は、円形出口であり、円形断面の開繊物となることから、幅も狭く、中央部の繊維密度が高くなり、内部に吸収剤が入り込み難い問題があった。
比較例４、５は、開繊時のエアーにより、吸収剤が飛散する問題があった。

１ 予備開繊ユニット
２ 開繊ユニット
３ 膨張・整形ユニット
４ 粒状添加剤の添加部ユニット
１０ 繊維トウ
２１ 添加部本体
２２ 添加孔
２４ 脱気孔
３０ 開繊部
３１ 本体部
３２ ノズル部
３５ ノズル
３６ 空気供給孔
４０ 板バネ

Claims (5)

1. 長尺状繊維トウの開繊物に粒状吸水剤が付着された吸水体を製造するための製造装置であり、
   少なくとも１対のロールを供えた予備開繊ユニット(1)、開繊ユニット(2)、膨張・整形ユニット(3)、および粒状吸水剤の添加部ユニット(4)を有しており、
   予備開繊ユニット(1)、開繊ユニット(2)、膨張・整形ユニット(3)および粒状吸水剤の添加部(4)が、繊維トウ(10)を連続的に送るための連通した空間を形成するようにして接続されており、繊維トウ(10)又はその開繊物が上流側に位置する予備開繊ユニット(1)から下流側に位置する粒状吸水剤の添加部ユニット(4)に向かって順次処理されて行くものであり、
   開繊ユニット(2)が、
   予備開繊ユニット(1)側の第１本体部(37)と膨張・整形ユニット(3)側の第２本体部(38)からなるシリンダ状の本体部(31)と、ノズル部(32)を有しているものであり、
   ノズル部(32)が、第１本体部(37)の予備開繊ユニット(1)側の内部において、内周面と均等間隔をおいて配置されており、さらに第１本体部(37)との間隙に面して開口され、第１本体部(37)の内外を連通して設けられた気体供給孔(36)を有しているものであり、
   本体部(31)が、
   第１本体部（37）内にあるノズル部(32)が面した第１開繊ゾーン（Ｚ₁）と、第２本体部（38）内にある、第１開繊ゾーン（Ｚ₁）との境界部(38a)から第２本体部（38）の出口(38b)までの第２開繊ゾーン（Ｚ₂）を有しており、
   第１開繊ゾーン（Ｚ₁）を形成する第１本体部（37）と第２開繊ゾーン（Ｚ₂）形成する第２本体部（38）の幅方向の断面形状が円形であり、
   膨張・整形ユニット(3)が、
   膨張する繊維トウの形状を外側から整えるための弾性体が配置されたもので、幅方向の断面形状が、長軸長さ／短軸長さが２〜１０の関係を満たす形状のものであり、
   粒状吸水剤を添加するための添加部ユニット(4)が、膨張・整形ユニット(3)の下流側に位置している、吸収体の製造装置。
2. 長尺状繊維トウの開繊物に粒状吸水剤が付着された吸水体を製造するための製造装置であり、
   少なくとも１対のロールを供えた予備開繊ユニット(1)、開繊ユニット(2)、膨張・整形ユニット(3)、および粒状吸水剤の添加部(4)を有しており、
   予備開繊ユニット(1)、開繊ユニット(2)、膨張・整形ユニット(3)および粒状吸水剤の添加部ユニット(4)が、繊維トウ(10)を連続的に送るための連通した空間を形成するようにして接続されており、繊維トウ(10)又はその開繊物が上流側に位置する予備開繊ユニット(1)から下流側に位置する粒状吸水剤の添加部ユニット(4)に向かって順次処理されて行くものであり、
   開繊ユニット(2)が、
   予備開繊ユニット(1)側の第１本体部(37)と膨張・整形ユニット(3)側の第２本体部(38)からなるシリンダ状の本体部(31)と、ノズル部(32)を有しているものであり、
   ノズル部(32)が、第１本体部(37)の予備開繊ユニット(1)側の内部において、内周面と均等間隔をおいて配置されており、さらに第１本体部(37)との間隙に面して開口され、第１本体部(37)の内外を連通して設けられた気体供給孔(36)を有しているものであり、
   本体部(31)が、
   第１本体部（37）内にあるノズル部(32)が面した第１開繊ゾーン（Ｚ₁）と、第２本体部（38）内にある、第１開繊ゾーン（Ｚ₁）との境界部(38a)から第２本体部（38）の出口(38b)までの第２開繊ゾーン（Ｚ₂）を有しており、
   第１開繊ゾーン（Ｚ₁）を形成する第１本体部（37）の幅方向の断面形状が円形で、第２開繊ゾーン（Ｚ₂）を形成する第２本体部（38）の出口（38b）の幅方向の断面形状が長軸長さ／短軸長さが２〜１０の関係を満たす形状のものであり、
   膨張・整形ユニット(3)が、
   膨張する繊維トウの形状を外側から整えるための弾性体が配置されたもので、幅方向の断面形状が、長軸長さ／短軸長さが２〜１０の関係を満たす形状のものであり、
   粒状吸水剤を添加するための添加部ユニット(4)が、膨張・整形ユニット(3)の下流側に位置している、吸収体の製造装置。
3. 第１開繊ゾーン（Ｚ₁）と第２開繊ゾーン（Ｚ₂）の境界部(38a)の幅方向の断面形状が円形であり、
   第２開繊ゾーン（Ｚ₂）を形成する第２本体部（38）の出口（38b）の幅方向の断面形状が長軸長さ／短軸長さが２〜１０の関係を満たす形状のものであり
   境界部(38a)から出口（38b）に向かって、最終的に出口（38b）の幅方向の断面形状になるように連続的に形状が変化している、請求項２記載の吸収体の製造装置。
4. 幅方向の断面が長軸長さ／短軸長さが２〜１０の関係を満たす形状のものが、楕円形、菱形およびその正対する角部が円弧からなる形状のもの、長方形、長方形の角部が円弧からなる形状のもの、および長方形の正対する辺が円弧からなるものから選ばれる形状のものである、請求項１〜３のいずれか１項記載の吸収体の製造装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項記載の製造装置を用いた長尺状繊維トウの開繊物に吸水剤が付着された吸水体の製造方法であって、
   捲縮された繊維トウを連続的に通しながら、予備開繊する工程、
   予備開繊された繊維トウを空気流で開繊する開繊工程、
   開繊された繊維トウを膨張・整形する工程、
   膨張・整形された繊維トウと粒状添加剤を接触させる工程、
   を有している、長尺状繊維トウの開繊物に吸水剤が付着された吸水体の製造方法。

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