JP2014152414A - 吸収体の製造装置および製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】対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、水添加ユニット4を有している。水添加ユニット4により水を添加することで、吸収体の粒状添加剤の保持率を高く維持できる。
【選択図】図1
Description
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9(特開2012−10972号公報)には、液吸収前は薄いが、十分な液吸収容量を有し、かつ使用時に吸収体にヨレ等の変形が生じにくい吸収性物品を提供することを目的として、吸収体が少なくとも2層の吸収性層と少なくとも3層の液透過性層の積層体からなり、吸収性層が液透過性層と液透過性層の間に配置され、吸収性層が吸水性繊維と高吸水性樹脂を含み、液透過性層が伸張性の不織布からなる吸収体が開示されている。
そして、吸収体が水または水蒸気を付与されることによって成形されていることが開示されている。
しかしながら、前記比率を高くした場合には、吸水性微粒子と繊維との接着が十分ではなく、輸送時の衝撃などにより吸水性微粒子が吸収体の繊維から脱落することがある。
脱落した吸水性微粒子は吸収体を包んでいるラップ紙と吸収体との間に存在するようになるため、吸水性微粒子の感触が肌に感じられ、極めて使用時の感触が悪い紙おむつ等となる。
また、紙おむつに使用することを考慮すると、幅広い形状のものの方が加工し易いが、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。
また本発明は、前記製造装置を使用した吸収体の製造方法を提供することを他の課題とする。
長尺状繊維トウの開繊物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)、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)、水添加ユニット(4)を有しており、
予備開繊ユニット(1)、開繊ユニット(2)及び膨張・整形ユニット(3)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いるものであり、
開繊ユニット(2)が、
粒状添加剤の添加部(20)と、添加部(20)に接続された開繊部(30)を有しており、
開繊部(30)が、
両端が開口し、一端側(添加部(20)側)の開口部が添加部本体(21)と接続され、他端側の開口部(31b)が膨張・整形ユニット(3)と接続された、第1本体部(37)と第2本体部(38)からなるシリンダ状の本体部(31)、
本体部(31)の添加部(20)側の内部において、本体部(31)の内周面と均等間隔をおいて配置された、ノズル(35)を有するノズル部(32)、
本体部(31)の内外を連通して設けられており、ノズル部(32)と本体部(31)との間隙に面して開口した気体供給孔(36)を有しており、
本体部(31)が、
第1本体部(37)内にある、ノズル部(32)のノズル(35)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)から開口部(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あり、
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る、製造装置と、それを使用した吸収体の製造方法を提供する。
予備開繊ユニット1、開繊ユニット2及び膨張・整形ユニット3は、繊維トウ10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接続されている。
以下においては、予備開繊ユニット1側を上流側と称し、膨張ユニット3側を下流側と称して説明する。
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。
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。
水添加ユニット4において、予備開繊ユニット1において予備開繊された開繊物(トウバンド10)に対して水を添加する。
水添加ユニット4は、図示していない水源(好ましくは水道水源)とパイプなどで接続されている。
図1では、予備開繊された開繊物(トウバンド10)の厚さ方向の一方から水が添加されているが、厚さ方向の両方から水を添加することができる。さらには横方向の一方または両方向からも添加することができる。
本発明の製造装置を使用した場合には、水添加後に開繊ユニット2において空気開繊されるため、トウバンド10の片面のみに水を添加したときでも、空気開繊時に十分に繊維が攪拌されることにより、水分が吸収体全体に均等に分配される。
水の添加量はトウの質量100質量部に対して1〜10質量部であり、より好ましくは2〜7質量部であり、さらに好ましくは2〜5質量部であり、特に好ましくは2.5〜3.5質量部である。
トウに対する水の添加量が前記範囲内であると、粒状添加剤の固定能力を十分に高めることができる。
その後、予備開繊された繊維トウ10を開繊ユニット2の添加部20に連続的に送りながら、粒状添加剤と接触させる。
添加部20は、繊維トウ10を送るための貫通孔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。
ホッパ23及び添加孔22から粒状添加剤を添加することにより、添加部20を通過する間において、予備開繊された繊維トウ10と粒状添加剤が接触する。粒状添加剤の添加時には、従来技術のように開繊のための空気流(開繊空気流)とは接触していないので、粒状添加剤は飛散することがない。
本発明の製造装置を用いた製造方法によれば、粒状添加剤を繊維トウ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添加剤を添加・保持させることができる。
次に、開繊工程において、粒状添加剤と接触された繊維トウ10を空気流で開繊する。
粒状添加剤の添加と開繊を実施するときは、粒状添加剤を添加しながら開繊する方法と、粒状添加剤を添加したあとで開繊する方法のいずれでもよいが、粒状添加剤の保持率を高める(脱落率を低下させる)観点からは、粒状添加剤を添加しながら開繊する方法が好ましい。
開繊部30は、両端が開口し、一端側(添加部20側)の開口部が添加部本体21と接続され、他端側の開口部38bが膨張・整形ユニット3と接続されたシリンダ状の第1本体部37とシリンダ状の第2本体部38からなる本体部31により外殻が形成されている。
第1本体部37の外径が第2本体部38の外径は同一にすることもできる。
前記間隙が小さいほど、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。
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2開繊ゾーン(Z2)の幅方向の断面は円形である。
添加部20において粒状添加剤と接触したトウバンド10は、ノズル部32内を通って、ノズル35から本体部31内の第1開繊ゾーンZ1に出る。
この段階では、部分開繊されたトウバンド10の一部(添加孔22に正対する部分)に粒状添加剤が存在する状態となっており、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。
スキン/コア構造の開繊物を得るためには、0.01〜0.1MPaの範囲が好ましく、0.05〜0.1MPaの範囲がより好ましい。
均一分散構造の開繊物を得るためには、0.1〜0.3MPaの範囲が好ましく、0.1〜0.2MPaの範囲がより好ましい。
しかし、上記したような脱気孔24を設けておき、そこから空気を逃がして常圧にすることで、粒状添加剤の飛散が防止されるようになり、粒状添加剤の添加量を増加させることができる。
開繊工程(開繊ユニット2)において開繊され、粒状添加剤が保持されたトウバンド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は、開繊ユニット2から出た、開繊されたトウバンド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。膨張・整形ユニット3は、開繊ユニット2よりも下流側に位置している。
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トウが膨張したとき、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。
膨張・整形ユニット3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、菱形及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、及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。
開繊工程において粒状添加剤が保持され、開繊されたトウバンド10は、本体部の開口部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、開繊されたトウバンド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。
本発明の製造装置を使用した製造方法により得られたトウバンド開繊物の膨張体は、断面形状が円形のものをロール等で圧縮して吸収体の形状としたものと、断面形状が鉛直方向の長さが短いもの(例えば楕円形状)のものをロール等で圧縮して吸収体の形状としたものと比較した場合では、楕円形状のものは、開繊物の密度むらが小さくなり、粒状添加剤の分布もより均一になる。
図1に示す製造装置を使用して、予備開繊したアセテートトウ((株)ダイセル製FD:2.2、TD:25000)の上面より水道水をトウバンド100質量部に対して3質量部になるように噴霧した。
その後、開繊ユニットにおいて、トウバンド100質量部(2.0g)に対してSAP((株)サンダイヤ製)350質量部(7.5g)を添加したのち、空気開繊した。
その後、膨張整形ユニットにおいて膨張整形して、吸収体を得た。
実施例1において水を噴霧しないほかは同様にして吸収体を得た。
ラップ紙(ニットク(株)製、クレープ紙)を長さ300mm、幅100mmに切断したものの上に、特開2004-244794号公報の図3のような空気開繊装置を使用して開繊した同サイズの連続アセテートトウ2.0gを置いた。
アセテートトウの上面より水を噴霧した後に、SAP7.5gを均一に散布しラップ紙を被せて、吸収体を得た。
比較例2において水を噴霧しないほかは同様にして吸収体を得た。
ラップ紙(ニットク(株)製、クレープ紙)を長さ300mm、幅100mmに切断したものの上に、実施例1と同じアセテートトウを2組の金属ロールでニップされたものを通すことにより機械開繊した。
機械開繊の条件は、直径100mmの金属ロール2組を用い、トウ上流側の金属ロールに対するトウ下流側の金属ロールの速度比を1.75とした。(すなわち、トウの全長を1.75倍した)。
使用して開繊した同サイズの連続アセテートトウ2.0gを積層する。アセテートトウの上面より水を噴霧した後に、SAP7.5gを均一に散布しラップ紙をかぶせることで、吸収体を得た。
比較例4において水を噴霧しないほかは同様にして吸収体を得た。
(試験用吸収体の調製)
実施例1と比較例1では、次のようにして試験用の吸収体を調製した。
実施例1と比較例1において空気開繊した後、上下からラップ紙(ニットク(株)製、クレープ紙)を被せ、周囲をホットメルト接着剤にて封止した。この方法により、それぞれの例の幅100mmの連続吸収体を得た。
次に得られた連続吸収体を長さ300mmに切断して試験用の吸収体とした。
吸収体1枚の質量は11.3gであり、アセテートトウは2.0g、SAPは7.5g(ラップ紙+ホットメルトは1.8g)であった。
比較例2〜5は、それぞれの例で得られた吸収体をそのまま試験用吸収体として使用した。
メッシュサイズ10mm×10mmの金属網(サイズ400mm×150mm、ワイヤー径1mm)の上に、上下のラップ紙を取り外した1枚の吸収体を置いた。
吸収体が置かれた金属網を高さ20mmの位置より5回落下させて振動を与えた。
5回落下させたあとに金属網下に落下していたSAPの質量を測定した。
下記式から脱落率(%)を求めた。
脱落率(%)=SAPの脱落量/初期SAP量×100
実施例1と比較例1の対比から、水添加がSAPの保持率の向上(脱落率の低下)に有効であることが確認された。
試験時のSAPの脱落率が小さい(保持率が高い)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輸送などの流通販売過程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、製品としての高い品質が維持できることを示すものである。
2 開繊ユニット
3 膨張・整形ユニット
4 水添加ユニット
10 繊維トウ(トウバンド)
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)
- 長尺状繊維トウの開繊物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)、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)、水添加ユニット(4)を有しており、
予備開繊ユニット(1)、開繊ユニット(2)及び膨張・整形ユニット(3)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いるものであり、
開繊ユニット(2)が、
粒状添加剤の添加部(20)と、添加部(20)に接続された開繊部(30)を有しており、
開繊部(30)が、
両端が開口し、一端側(添加部(20)側)の開口部が添加部本体(21)と接続され、他端側の開口部(38b)が膨張・整形ユニット(3)と接続された、第1本体部(37)と第2本体部(38)からなるシリンダ状の本体部(31)、
本体部(31)の添加部(20)側の内部において、本体部(31)の内周面と均等間隔をおいて配置された、ノズル(35)を有するノズル部(32)、
本体部(31)の内外を連通して設けられており、ノズル部(32)と本体部(31)との間隙に面して開口した気体供給孔(36)を有しており、
本体部(31)が、
第1本体部(37)内にある、ノズル部(32)のノズル(35)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)から開口部(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あり、
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る、製造装置。 - 水添加ユニット(4)が、予備開繊ユニット(1)において予備開繊された開繊物に対して厚さ方向の少なくとも一方の側から水を添加できるものである、請求項1記載の吸収体の製造装置。
- 水添加ユニット(4)が、予備開繊ユニット(1)において予備開繊された予備開繊物に対して水を噴霧できるものである、請求項1記載の吸収体の製造装置。
- 請求項1〜3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収体の製造方法であって、
捲縮された繊維トウを予備開繊ユニット(1)に連続的に通しながら、予備開繊する工程、
予備開繊後の開繊物に対して水添加ユニット(4)により水を添加する工程、
予備開繊され水を添加された繊維トウに対して、開繊ユニット(2)において粒状添加剤の添加部(20)により粒状添加剤を添加しながら空気流で開繊する開繊工程、
開繊された繊維トウを膨張・整形ユニット(3)において膨張・整形する工程、
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収体の製造方法。 - 請求項1〜3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収体の製造方法であって、
捲縮された繊維トウを予備開繊ユニット(1)に連続的に通しながら、予備開繊する工程、
予備開繊後の開繊物に対して水添加ユニット(4)により水を添加する工程、
予備開繊され水を添加された繊維トウに対して、開繊ユニット(2)の粒状添加剤の添加部(20)において粒状添加剤を添加した後、開繊ユニット(2)において空気流で開繊する開繊工程、
開繊された繊維トウを膨張・整形ユニット(4)において膨張・整形する工程、
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収体の製造方法。
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