JP2019084791A - 熱可塑性シートの熱加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】熱加工後の熱可塑性シートの表面上に資材の硬化部位が形成されることを抑制する。【解決手段】熱加工装置は，外周面に複数の突起部１０を有するエンボスローラ１を備え，突起部１０を熱可塑性シートに接触させた状態でその接触部位を加熱することにより，熱可塑性シートを加工する。突起部１０は，熱可塑性シートに接触する接触面１１の外縁近傍に，当該外縁に沿うように形成された溝部１２を有する。これにより，突起部１０に接触して溶融した熱可塑性シートの資材を部分的に回収あるいは除去することができるため，熱可塑性シートの表面上に資材の硬化部位が形成されるのを抑制できる。【選択図】図２

Description

本発明は，熱可塑性シートの熱加工装置に関する。具体的に説明すると，本発明に係る熱加工装置は，エンボスローラを用いて熱可塑性シートのエンボス加工や，開孔形成加工，融着加工などの熱加工を行うためのものである。

従来から，不織布やプラスチックフィルムなどの熱可塑性シートの熱加工装置として，例えば，エンボスローラの外周面に設けられ突起部と受けローラとの間に熱可塑性シートを挟み込んで加熱しながらエンボス加工を施す装置が知られている（特許文献１）。このようなエンボス加工装置では，エンボスローラ又は受けローラの外周面が加熱されており，突起部に触れている熱可塑性シートの部位を溶融させることにより，そのシートの表面にエンボス（凹部）が付与される。また，同様の装置を用いて，熱可塑性シートに開孔を形成したり，複数の熱可塑性シートを融着したりすることも可能である。

特開２０１６−２０３５２５号公報

ところで，一般的なエンボス加工装置において，エンボスローラの突起部は，熱可塑性シートとの接触面がほぼ平坦になっており，その接触面によって熱可塑性シートを押圧しながら部分的に溶融させるものである。しかしながら，突起部の接触面に接触した熱可塑性シートが溶融すると，その溶融した資材が接触面の外縁側に向かって流動し，その後接触面の外縁の周囲において硬化して，そのまま熱可塑性シートの表面に残ることとなる。このようにして形成された資材の硬化部位は，熱可塑性シートの他の部位と比較して肌触りが硬くなる。例えば不織布は使い捨ておむつによく用いられるものであるが，使い捨ておむつを構成する不織布に手触りの硬い硬化部位が残存すると，着用者に不快感を与え着用感が損なわれるという問題がある。特に，エンボスローラの突起部と熱可塑性シートの接触面積が大きくなると，より多量の資材が突起部の周囲において硬化することとなるため，肌触りの劣化がより顕著なものとなる。

そこで，本発明は，熱可塑性シートの熱加工装置において，熱可塑性シートの表面上に資材の硬化部位が形成されることを抑制し，熱可塑性シートの肌触りを良好に維持することを目的とする。

本発明の発明者は，上記従来発明が抱える課題を解決する手段について鋭意検討した結果，エンボスローラが備える突起部の接触面にその外縁に沿うようにして溝部を形成することで，その突起部に接触して溶融した熱可塑性シートの資材を部分的に回収あるいは除去することができるようになり，熱可塑性シートの表面上に溶融資材が残存する量を軽減することができるという知見を得た。そして，本発明者は，上記知見に基づけば従来発明の課題を解決できることに想到し，本発明を完成させた。具体的に説明すると，本発明は以下の構成を有する。

本発明は，熱加工装置に関する。本発明に係る熱加工装置は，エンボスローラ１を備える。エンボスローラ１は，その外周面に複数の突起部１０を有する。熱加工装置は，エンボスローラ１の突起部１０を熱可塑性シートに接触させた状態でその接触部位を加熱することにより，熱可塑性シートを加工する。ここにいう「加工」には，エンボス加工や，開孔形成加工，融着加工などの様々な熱加工が含まれる。ここで，エンボスローラ１の突起部１０は，熱可塑性シートに接触する接触面１１を有している。また，エンボスローラ１の突起部１０は，その接触面１１の外縁近傍に，当該外縁に沿うように形成された溝部１２を有している。接触面１１の「外縁近傍」とは，接触面の中心よりもその外縁に近い位置を意味する。

上記構成のように，エンボスローラ１が備える突起部１０の接触面１１に溝部１２を形成しておくことで，その溝部１２に囲われた領域（内郭領域１３）に触れて溶融した熱可塑性シートの資材は，その溝部１２内に捕捉されることとなるため，熱可塑性シート上には残存しない。これにより，突起部１０の接触面１１に触れて溶融した熱可塑性シートの資材を部分的に回収あるいは除去することができるため，そのシート上に残存して硬化する資材の量を軽減することができる。

本発明に係る熱加工装置において，突起部１０の接触面１１は，溝部１２によって囲われた内郭領域１３と，この溝部１２と接触面１１の外縁の間に位置する外郭領域１４とに区分される。この場合に，内郭領域１３の面積は外郭領域１４の面積よりも大きいことが好ましい。このように内郭領域１３の面積を広くすることで，回収・除去できる資材の量が増加する。なお，外郭領域１４に触れて溶融した資材は，熱可塑性シート上に残存して硬化する可能性があるが，この外郭領域１４の面積を小さくすることで，その残存量を軽減することができる。

本発明に係る熱加工装置において，外郭領域１４は，内郭領域１３よりもエンボスローラ１の径方向外側に向かって突出した位置に形成されていることとしてもよい。このように，内郭領域１３と外郭領域１４の間に高低差を設けることで，溝部１２の内部に溶融した資材が入り込み易くなるため，この資材をより効果的に回収あるいは除去できる。

本発明において，外郭領域１４は，溝部１２に向かって低くなるように傾斜していることとしてもよい。このように外郭領域１４を傾斜面とすることで，外郭領域１４に触れて溶融した熱可塑性シートの資材も部分的に溝部１２に入り込み易くなる。これにより，熱可塑性シート上に残存する資材の量がさらに軽減される。

本発明に係る熱加工装置において，内郭領域１３は，溝部１２に繋がる複数の溝路１５を有することとしてもよい。このように，内郭領域１３に溝路１５を形成することで，内郭領域１３に接触した資材がこの溝路１５を通じて溝部１２へと流れ込むため，より効率的に資材を回数あるいは除去できる。

本発明によれば，熱可塑性シートにエンボス加工などの熱加工を施した後にそのシートの表面上に資材の溶融部位が残存することを抑制し，結果として熱可塑性シートの肌触りを良好に維持することができる。

図１は，本発明に係る熱加工装置の一実施形態を示している。 図２は，エンボスローラの外周面に設けられた突起部を拡大して示している。 図３は，エンボスローラの突起部に触れて溶融した資材の流動経路を模式的に示した断面図である。 図４は，エンボスローラの突起部の断面図であって，複数の実施形態を示している。 図５は，エンボスローラの突起部の斜視図であって，内郭領域に格子状の溝路が形成された実施形態を示している。

以下，図面を用いて本発明を実施するための形態について説明する。本発明は，以下に説明する形態に限定されるものではなく，以下の形態から当業者が自明な範囲で適宜変更したものも含む。
なお，本願明細書において，「Ａ〜Ｂ」とは「Ａ以上Ｂ以下」を意味する。

図１は，本発明に係る熱加工装置の一実施形態を示している。図１に示した実施形態において，熱加工装置は，エンボスローラ１と，これと対向して配置された受けローラ２とを備えており，これらの一対のローラ１，２の間に２枚の熱可塑性シートを挟み込んで両者を熱融着加工する用途で用いられる。また，本実施形態において，熱加工装置は，受けローラ２の外周面を加熱する加熱装置３をさらに備えている。なお，この加熱装置３は，受けローラ２の外周面を加熱することに代えて，エンボスローラ１の外周面を加熱するものであってもよい。

エンボスローラ１は，その外周面に複数の突起部１０を有している。なお，突起部１０を配置するパターンは，熱可塑性シートを融着するパターンに応じて適宜設計することができる。また，突起部１０の形状やサイズも，熱可塑性シートの用途に応じて適宜設計すればよい。また，受けローラ２は，その外周面が略平坦に形成されており，エンボスローラ１の突起部１０との間で複数の熱可塑性シートを挟み込む。受けローラ２の外周面は加熱装置３によって加熱されているため，受けローラ２の外周面とエンボスローラ１の突起部１０によって挟み込まれた熱可塑性シートは，その突起部１０と接触する部位において加熱されて部分的に溶融する。これにより，２層に重ね合わされた熱可塑性シートが互いに融着されることとなる。

熱可塑性シートは特に限定されず，例えばポリプロピレンやポリエチレン，ポリエステル，ナイロンのような熱可塑性樹脂の繊維から構成される不織布や，これらの樹脂からなるプラスチックフィルムを用いればよい。また，不織布の種類も特に限定されず，例えばエアスルー不織布，ポイントボンド不織布，スパンボンド不織布，エアレイド不織布，メルトブロー不織布，ＳＭＳ不織布，ＳＭＭＳ不織布などを挙げることができる。

なお，図１に示した実施形態では，加熱された受けローラ２を利用しているが，これに代えて，超音波シール用の超音波ホーン（不図示）を利用することとしてもよい。超音波シールは，超音波振動する超音波ホーンとエンボスロールとの間で熱可塑性シートを挟み込み，このシートに対して振動を加えることで摩擦熱を発生させ，この摩擦熱を利用してシートを溶融しながら圧着する方法である。超音波ホーンが熱可塑性シートに押し当てられて振動が十分に伝われば，資材が溶融して押し当てている圧力でシート間が融着される。

また，図１では，本発明に係る熱加工装置の一例として，複数の熱可塑性シートを融着加工するものを示しているが，本発明に係る熱加工装置はこれに限定されない。例えば，本発明の熱加工装置は，熱可塑性シートを加熱しながら押圧するエンボス加工や，熱可塑性シートを加熱しながら開孔を形成する開孔形成加工など，エンボスローラ１を用いた公知の熱加工に利用することができる。

図２は，エンボスローラ１の外周面に設けられた突起部１０の一例を示している。なお
，図２に示した例において突起部１０は，円柱状に形成されているが，突起部１０の形状はこれに限定されず，熱加工を施す用途に応じて，四角柱状や，円錐台状，四角錐台状，あるいはその他の多角柱状や多角錐台状とすることとしてもよい。図２に示されるように，突起部１０は，熱可塑性シートとの接触面１１に，溝部１２が形成されている。この溝部１２は，接触面１１の外縁近傍に設けられており，この接触面１１の外縁に沿って形成されている。すなわち，溝部１２は，平面視において接触面１１の外縁と相似形に形成されており，溝部１２と外縁との間隔は均一であることが好ましい。

また，図２に示されるように，突起部１０の接触面１１は，溝部１２を境界として，内郭領域１３と外郭領域１４とに区分される。内郭領域１３は，溝部１２によって周囲を囲われた領域であり，溝部１２の内側に位置する。外郭領域１４は，溝部１２と外縁との間に位置する領域であり，溝部１２の外側に位置する。本発明においては，内郭領域１３の面積を，外郭領域１４の面積よりも大きくすることが好ましい。具体的には，接触面１１の総面積（すなわち内郭領域１３と外郭領域１４の面積の合計）に対して，内郭領域１３の面積は，６０％以上，７０％以上，又は８０％以上を占めることが好ましい。内郭領域１３の占有面積率の上限は特に制限されないが，外郭領域１４が必然的に形成されることを考慮すると，その上限は９５％又は９０％程度とすればよい。

図３は，突起部１０及び熱可塑性シートを模式的に示した断面図であり，突起部１０に接触した溶融した熱可塑性シートの資材の流動経路を破線の矢印で示している。特に図３（ａ）では，本発明における突起部１０を示し，図３（ｂ）では，本発明と対比される従来の突起部１０´を示している。図３（ａ）に示されるように，本発明では，突起部１０に溝部１２が形成されているため，内郭領域１３及び外郭領域１４に接触して溶融した熱可塑性シートの資材が，この溝部１２内に流れ込むようになっている。特に，内郭領域１３は，溝部１２によって隔絶された領域であるため，この内郭領域１３に触れて溶融した資材は，突起部１０の外縁に達することはなく，溝部１２内に流入するか，あるいはそのまま内郭領域１３に付着し保持されることとなる。他方で，外郭領域１４に触れて溶融した資材は，その一部が溝部１２に流入するものの，残余が突起部１０の外縁に達する。突起部１０の外縁に達した溶融資材は，その後熱可塑性シートの表面上において硬化し，そのままシート上に残留することとなる。熱可塑性シートに残留した硬化部位は肌触りの硬いものであるが，本発明の突起部１０によれば，このような硬化部位は殆ど存在しないか，存在するとしても極めて小さいものとなる。このように，本発明によれば，資材の硬化部位によって熱可塑性シートの肌触りが損なわれることを抑制することができる。

他方で，図３（ｂ）に示されるように，従来のエンボスローラに設けられている突起部１０´は，その接触面１１´がほぼ平坦に形成されている。このため，突起部１０´の平坦な接触面１１´に触れて溶融した熱可塑性シートの資材は，そのほぼ全量が接触面１１´によって外縁まで押し出されて，外縁の周囲において硬化し，そのまま熱可塑性シートの表面上に残留することとなる。このため，従来のエンボスローラでは，比較的大きな硬化部がシート上に形成されることとなる。このように，図３（ａ）と図３（ｂ）を比較すると明らかなように，本発明の突起部１０を利用した方が，熱可塑性シート上に残留する資材の硬化部位を小さく留めることができる。

続いて，図４（ａ）を参照して，突起部１０の溝部１２の具体的な寸法例について説明する。なお，図４（ａ）に示した例では，内郭領域１３と外郭領域１４に高低差がなく，同じ高さレベルとなっている。符号Ｗは，突起部１０の接触面１１の外縁と溝部１２の間の間隔，すなわち外郭領域１４の幅を示している。また，符号Ｒは，突起部１０の接触面１１の中心（重心）から外縁までの最大距離を示している。なお，接触面１１が円形である場合には，最大距離Ｒは円の半径となる。また，接触面１１が四角形である場合には，最大距離は対角線の半分となる。この場合に，外郭領域１４の幅Ｗは，距離Ｒに対して５０％未満であればよく，例えば５〜４０％又は１０〜２５％とすればよい。なお，外郭領域１４の幅Ｗは，例えば１〜５ｍｍ程度とすればよい。

また，符号Ｇは，溝部１２の幅を示している。溝部１２の幅Ｇは，溶融した熱可塑性シートの基材が容易に流入する程度に形成されていることが好ましく，例えば０．５〜１０ｍｍ又は１〜５ｍｍであることが好ましい。また，符号Ｄは，溝部１２の深さを示している。溝部１２の深さＤは，溶融した熱可塑性シートの基材を十分に収容することのできる程度に形成されていることが好ましく，例えば１〜２０ｍｍ又は２ｍｍ〜１０ｍｍであることが好ましい。なお，ここに示した寸法例はあくまで一例であり，接触面１１の面積などに応じて適宜最適に設定すればよい。

図４（ｂ）は，突起部１０の変形例を示している。図４（ｂ）に示した例では，外郭領域１４が内郭領域１３よりもエンボスローラ１の径方向外側（すなわち図面上方）に向かって突出した位置に形成されている。このため，内郭領域１３と外郭領域１４に高低差が存在し，外郭領域１４の高さレベルが内郭領域１３よりも高くなっている。図４（ｂ）では，内郭領域１３と外郭領域１４の高低差を符号Ｈで示している。高低差Ｈは，外郭領域１４が熱可塑性シートに接触した状態で，内郭領域１３も熱可塑性シートに十分に接触できる程度に形成されていることが好ましく，例えば０．５〜５ｍｍ又は１〜３ｍｍであることが好ましい。このように，内郭領域１３を外郭領域１４よりも低い位置に形成することで，内郭領域１３に触れて溶融した熱可塑性シートの基材が，突起部１０の外縁に達することをより確実に防止することができる。

図４（ｃ）は，突起部１０の別の変形例を示している。図４（ｃ）に示した例では，外郭領域１４が溝部１２に向かって低くなるように傾斜している。つまり，外郭領域１４の外縁よりも内縁の方が低い位置となる。外郭領域１４の傾斜角度θは，例えば５〜６０度１０〜４５度，又は１５〜３０度とすればよい。このように，外郭領域１４を傾斜面とすることで，外郭領域１４に触れて溶融した熱可塑性シートの基材が溝部１２に流入しやすくなる。すなわち，外郭領域１４から溝部１２への基材の流入量が増えれば，接触面１１の外縁に達して硬化する基材の量を低減されることになる。

なお，図４（ｂ）に示されるように内郭領域１３と外郭領域１４との間に高低差をつけることと，図４（ｃ）に示されるように外郭領域１４を傾斜面とすることを同時に採用することもできる。

図５は，突起部１０の別の変形例を示した斜視図である。図５に示した変形例では，内郭領域１３に，溝部１２へと繋がる複数の溝路１５が形成されている。溝路１５は，内郭領域１３に形成された溝であり，その深さは溝部１２よりも小さいものとなる。図５では，溝路１５が四角格子状に形成された例を示している。ただし，溝路１５のパターンはこれに限定されず，例えば内郭領域１３の中心から放射状に溝部１２に達するようなパターンで形成されていてもよい。このように，内郭領域１３に溝路１５を形成することにより，その溝路１５を伝って溶融した基材が溝部１２へと流入しやすくなる。なお，内郭領域１３だけでなく，外郭領域１４にも，同様の溝路１５を形成することともしてもよい。

以上，本願明細書では，本発明の内容を表現するために，図面を参照しながら本発明の実施形態の説明を行った。ただし，本発明は，上記実施形態に限定されるものではなく，本願明細書に記載された事項に基づいて当業者が自明な変更形態や改良形態を包含するものである。

本発明は，熱可塑性シートの熱加工装置に関する。従って，本発明は，熱可塑性シートの熱加工を必要とする製品の製造法，例えば不織布を利用した使い捨ておむつなどの製造業において好適に利用しうる。

１…エンボスローラ ２…受けローラ
３…加熱装置 １０…突起部
１１…接触面 １２…溝部
１３…内郭領域 １４…外郭領域
１５…溝路

Claims (5)

1. 外周面に複数の突起部（１０）を有するエンボスローラ（１）を備え，
   前記突起部（１０）を熱可塑性シートに接触させた状態でその接触部位を加熱することにより，前記熱可塑性シートを加工するための熱加工装置であって，
   前記突起部（１０）は，
   前記熱可塑性シートに接触する接触面（１１）と，
   前記接触面（１１）の外縁近傍に，当該外縁に沿うように形成された溝部（１２）とを有する
   熱加工装置。
2. 前記接触面（１１）は，前記溝部（１２）によって囲われた内郭領域（１３）と，前記溝部（１２）と前記接触面（１１）の外縁の間に位置する外郭領域（１４）とに区分され，
   前記内郭領域（１３）の面積が前記外郭領域（１４）の面積よりも大きい
   請求項１に記載の熱加工装置。
3. 前記外郭領域（１４）は，前記内郭領域（１３）よりも前記エンボスローラ（１）の径方向外側に向かって突出した位置に形成されている
   請求項２に記載の熱加工装置。
4. 前記外郭領域（１４）は，前記溝部（１２）に向かって低くなるように傾斜している
   請求項２に記載の熱加工装置。
5. 前記内郭領域（１３）は，前記溝部（１２）に繋がる複数の溝路（１５）を有する
   請求項２に記載の熱加工装置。

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