JP2019123966A - ウェブ支持体及びその製造方法並びに模様付け方法 - Google Patents

ウェブ支持体及びその製造方法並びに模様付け方法 Download PDF

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Abstract

【課題】模様の自由度が高く、且つ耐久性に優れたウェブ支持体及びその製造方法並びに模様付け方法の提供。【解決手段】ウェブ２に高圧水流を吹き付けて不織物に模様を付与する際に用いられるウェブ支持体１０であって、円筒状に形成された金属製の本体部と、本体部の表面に模様に対応して設けられた凹部及び凸部と、凹部及び凸部と本体部の裏面とを連通するように形成された通水孔と、を備えているウェブ支持体。ウェブ支持体の製造方法は、平板状で金属製の母材を用意する工程と、母材の表面に模様に対応する凹部及び凸部並びに凹部及び凸部と母材の裏面とを連通する通水孔をエッチング加工で形成する工程と、母材を円筒状の本体部に形成する工程と、を含む。【選択図】図１

Description

本発明は、スパンレース法（水流交絡法）で不織布、ファンシーペーパー、壁紙、お手拭き又は建材等の不織物を製造するとともに不織物に模様を付与する際に用いられるウェブ支持体及びその製造方法並びに模様付け方法に関する。
従来、繊維を積層してシート状に広げられたウェブに高圧水流を吹き付けて不織布又は紙等の不織物を製造するスパンレース法が知られている。また、不織物の風合いを良くしたりソフト感を出すために不織物に凹凸の模様を付与したり、ゴミや汚れ等を吸着除去するために不織布面内に繊維が存在しない穴部を設けたりすることがある。このような場合には、ワイヤー上に模様に対応して溶接されたマーク、印刷又はＵＶ硬化によって樹脂を模様に対応したパターン状に形成したもの（例えば、特許文献１参照）、又は模様付け用織物等が用いられる（例えば、特許文献２参照）。
特許第４７４４１５１号公報 特許第４２６６８４１号公報
しかしながら、ワイヤー上に模様に対応して溶接されたマークを用いて模様を付す場合には、マークの溶接に手間がかかり、また溶接されたマークが離脱する虞があるという問題があった。また、模様に対応したパターン状に形成された樹脂を用いて模様を付与する場合には、模様の自由度は高い反面、高圧水流を繰り返し吹き付けると樹脂が脱離する虞があるという問題があった。
また、模様付け用織物を用いて模様を付与する場合には、格子や千鳥等の幾何学模様等に限定されるため、模様の自由度が低いという問題があった。
そこで、模様の自由度が高く、且つ耐久性に優れたウェブ支持体及びその製造方法並びに模様付け方法を提供するために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明は、この課題を解決することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明に係るウェブ支持体は、ウェブに高圧水流を吹き付けて不織物に模様を付与する際に用いられるウェブ支持体であって、円筒状に形成された金属製の本体部と、前記本体部の表面に前記模様に対応して設けられた凹部及び凸部と、前記凹部及び凸部と前記本体部の裏面とを連通するように形成された通水孔と、を備えている。
この構成によれば、凹部及び凸部が本体部に一体となって形成されるため、凹部及び凸部の落下や脱落等が回避できる。また、金属製の本体部は、耐久性に優れており、伸び、変形及び摩耗に強く、長期間に亘って使用することができる。さらに、本体部の表面に形成される凹部及び凸部は、模様の形状に応じて自由に設定可能なため、様々な模様に対応することができる。なお、模様とは、不織物に付与された凹凸や不織物内の空隙（穴部）を含む。
また、本発明に係るウェブ支持体は、前記本体部は、該本体部を支持する通水性を有するロールに外挿可能であることが好ましい。
この構成によれば、異なる模様のウェブ支持体を複数用意し、不織物に付与したい模様に応じてウェブ支持体を換装することにより、様々な模様に対応することができる。
また、本発明に係るウェブ支持体の製造方法は、ウェブに高圧水流を吹き付けて不織物に模様を付与する際に用いられるウェブ支持体の製造方法であって、平板状で金属製の母材を用意する工程と、前記母材の表面に前記模様に対応する凹部及び凸部並びに該凹部及び凸部と前記母材の裏面とを連通する通水孔をエッチング加工で形成する工程と、前記母材を円筒状の本体部に形成する工程と、を含む。なお、模様とは、不織物に付与された凹凸や不織物内の空隙（穴部）を含む。
この構成によれば、ウェブ支持体は、凹部及び凸部並びに通水孔がエッチング加工によって母材表面に一括して形成され、母材の端部同士を溶接するだけで円筒状に形成可能なため、ウェブ支持体を効率良く製造することができる。
また、凹部及び凸部が本体部に一体となって形成されるため、凹部及び凸部の落下や脱落等が回避できる。また、金属製の本体部は、耐久性に優れており、伸び、変形及び摩耗に強く、長期間に亘って使用することができる。また、本体部の表面に形成される凹部及び凸部は、模様の形状に応じて自由に設定可能なため、様々な模様に対応することができる。
また、本発明に係るウェブ支持体の製造方法は、前記エッチング加工を行う工程では、前記母材の表面から裏面に亘って通水孔を形成した後に、前記凹部をハーフエッチング加工で形成することが好ましい。
この構成によれば、通水孔並びに凹部及び凸部を所望の位置に精度良く形成することができる。また、ウェブに付与する模様を凹凸の強弱に応じて変更することができる。
また、本発明に係るウェブ支持体の製造方法は、前記母材を筒状に形成する工程の前に、前記母材を電解研磨処理する工程を含むことが好ましい。
この構成によれば、電解研磨処理によって、凹部の隅部及び通水孔が緩やかな曲面状に形成されるため、不織物の剥離性が良くなり、不織物をウェブ支持体から容易にリリースすることができる。
また、本発明に係る模様付け方法は、上述したウェブ支持体または上述した製造方法で製造されたウェブ支持体を用いて不織物に模様付けを行う。
この構成によれば、凹部及び凸部とウェブ支持体とが一体となって形成されるため、凹部及び凸部の落下や脱落等が回避できる。また、金属製のウェブ支持体は、耐久性に優れており、伸び、変形及び摩耗に強く、長期間に亘って使用することができる。また、本体部の表面に形成される凹部及び凸部は、模様の形状に応じて自由に設定可能なため、様々な模様に対応することができる。
本発明は、凹部及び凸部が本体部に一体となって形成されるため、凹部及び凸部の落下や脱落等が回避できる。また、金属製の本体部は、耐久性に優れており、伸び、変形及び摩耗に強く、長期間に亘って使用することができる。また、本体部の表面に形成される凹部及び凸部は、模様の形状に応じて自由に設定可能なため、様々な模様に対応することができる。
本発明の一実施形態に係るウェブ支持体を適用したウェブの模様付け装置を示す模式図。 不織布の模様を凸部とする場合のウェブ支持体の表面を示す斜視図。 図２中のＩ−Ｉ線におけるウェブ支持体の断面図。 図１中のＡ部を示す一部切欠拡大図。 ウェブ支持体の製造手順を示す模式図。
本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。なお、以下では、構成要素の数、数値、量、範囲等に言及する場合、特に明示した場合及び原理的に明らかに特定の数に限定される場合を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも構わない。また、本実施形態を構成する各ステップは、特に明示した場合及び原理的に明らかな場合を除き、先後順序は以下の順序に限定されるものではなく、また、複数のステップが並列に実行されても構わない。
本発明に係るウェブ支持体は、不織布又は紙等の不織物の製造装置に適用可能である。不織物には、不織布、ファンシーペーパー、壁紙、お手拭き又は建材等が含まれる。本実施形態では、スパンレース法を用いて凸状の模様を有する不織布を製造する不織布製造装置１にウェブ支持体１０を適用した場合を例に説明する。なお、模様とは、不織物に付与された凹凸や不織物内の空隙（穴部）を含む。
図１は、ウェブ支持体１０を適用した不織布製造装置１の構成を示す模式図である。不織布製造装置１は、メッシュベルト３ａ、３ｂと、３つのウォータージェット４ａ、４ｂ、４ｃと、ウェブ支持体１０を外装する第１のロール５と、ウェブ２を所望の搬送方向に案内する第２のロール６と、を備えている。
ウォータージェット４ａ、４ｂ、４ｃは、ウェブ２の搬送方向Ｄに沿って順に配置されている。ウォータージェット４ａ、４ｂは、第２のロール６に対向するように第２のロール６の上方に１つずつ配置されている。ウォータージェット４ａ、４ｂは、第２のロール６の外周に沿って搬送されるウェブ２に向けて高圧水流を噴射する。なお、１つの第２のロール６に対するウォータージェット４ａ、４ｂの設置個数は、特に限定されず、１つであっても複数個であっても構わない。また、ウォータージェット４ａ、４ｂは、第２のロール６の上方に配置されたものに限定されず、例えば、第２のロール６に対して垂直であれば横方向に配置されたものであっても構わない。
ウォータージェット４ｃは、第１のロール５に対向するように第１のロール５の上方に１つ配置されている。ウォータージェット４ｃは、第１のロール５の外周に沿って搬送されるウェブ２に向けて高圧水流を噴射する。ウォータージェット４ｃは、ウェブ２に模様を付与する。なお、１つの第１のロール５に対するウォータージェット４ｃの設置個数は、特に限定されず、１つであっても複数個であっても構わない。また、ウォータージェット４ｃは、第１のロール５の上方に配置されたものに限定されず、例えば、第１のロール５に対して垂直であれば横方向に配置されたものであっても構わない。
第１のロール５には、ウェブ支持体１０が外挿されている。第１のロール５及び第２のロール６は、通水性を有する。
このようにして、ウェブ２は、第１のロール５に外装されたウェブ支持体１０の外周及び第２のロール６の外周を沿うように軌道が設定されている。
メッシュベルト３ａは、ウェブ２をウェブ２の搬送方向Ｄにおける最初の第２のロール６に搬送する。ウェブ２は、ウォータージェット４ａから高圧水流を受ける前にメッシュベルト３ａから剥離され、メッシュベルト３ａを介することなくウェブ単体で搬送される。
また、メッシュベルト３ｂには、模様が付与されたウェブ２が第２のロール６から受け渡される。なお、不織布製造装置１は、ウェブ支持体１０上に直接触れるように搬送される構成に限定されず、例えばウェブ２がメッシュベルトを介したままウェブ支持体１０の周囲を沿うように搬送される構成であっても構わない。
図２は、不織布の模様を凸部と表す場合のウェブ支持体１０の表面を示す斜視図である。図３は、図２中のＩ−Ｉ線におけるウェブ支持体１０の縦断面図である。図２、３に示すように、ウェブ支持体１０は、円筒状の本体部１１と、凹部１２と、凸部１３と、第１の通水孔１４と、第２の通水孔１５と、が形成されている。
凹部１２は、本体部１１の表面１１ａに凹設されている。また、凸部１３は、凹部１２の周囲に凸設されている。凹部１２及び凸部１３は、ウェブ２に付与する凹凸模様に応じて形状が設定されている。凹部１２の深さは、ウェブ支持体１０の厚みの略半分程度に設定されている。なお、凹部１２の深さは、ウェブ２に付与する模様の凹凸の強弱に応じて適宜変更しても構わない。凹部１２の隅部１２ａ、１２ｂは、緩やかな曲面状に形成されている。
第１の通水孔１４は、凹部１２との底面１２ｃから本体部１１の裏面１１ｂに亘って貫通して形成されている。第１の通水孔１４の隅部１４ａは、緩やかな曲面状に形成されている。
第２の通水孔１５は、本体部１１の表面１１ａから裏面１１ｂに亘って貫通して形成されている。第２の通水孔１５の隅部１５ａは、緩やかな曲面状に形成されている。
次に、不織布製造装置１の動作について、図１、４に基づいて説明する。図４は、図１中のＡ部を拡大した一部切欠図である。
原料となる繊維は、図示しないカード機で開繊された状態でメッシュベルト３ａ上に積層されてウェブ２を形成する。繊維は、メッシュベルト３ａ上に連続的に供給される。
メッシュベルト３ａは、図１中の矢印Ｄの向きに第２のロール６の外周に沿ってウェブ２を搬送する。例えば、ウェブ２の搬送速度は、２０ｍ／ｍｉｎ以上に設定される。メッシュベルト３ａ上にウェブ２を均一に並べた後に、ウォータージェット４ａが、ウェブ２にプレシャワーを供給してウェブ２を湿らせ、ウォータージェット４ｂが、ウェブ２をシート状に形成する。
ウェブ２が、ウォータージェット４ｃの下方まで搬送されると、ウェブ２内の繊維が、ウォータージェット４ｃから噴射される高圧水流によって交絡する。ウォータージェット４ａ、４ｂ、４ｃは、互いに異なる圧力に設定可能であり、例えば、１０ＭＰａ以下に設定されている。ウォータージェット４ａ、４ｂ、４ｃの圧力は、順に５Ｍｐａ、１０ＭＰａ、１０ＭＰａに設定される。また、ウォータージェット４ａ、４ｂ、４ｃは、ノズル径Φ０．１ｍｍ、１ｍｍピッチで高圧水流を噴射する。ウォータージェット４ｃから供給された高圧水流は、ウェブ２を透過した後に、第１の通水孔１４、第２の通水孔１５を通ってウェブ支持体１０を通過する。
また、図４に示すように、ウェブ支持体１０上に直接触れるように搬送されるウェブ２は、高圧水流によってウェブ支持体１０に押し付けられる。ウェブ２は、ウェブ支持体１０の表面形状に沿うように圧縮されるため、ウェブ２のうち凹部１２に対向する部分が凸状に形成される。
第１のロール５及び第２のロール６を通過したウェブ２は、図示しない乾燥工程に搬送された後にロール状に巻き取られる。乾燥工程では、例えば１２０℃の熱風乾燥を５分間当てて乾燥させる。
次に、ウェブ支持体１０の製造方法について説明する。図５（ａ）〜（ｉ）は、ウェブ支持体１０の製造工程を示す。
まず、図５（ａ）に示すように、板状の母材１６を用意する。母材１６の板厚は、例えば２ｍｍ以下に設定され、好ましくは、０，３〜２ｍｍに設定される。母材１６の厚みを２ｍｍ以下に設定することにより、母材１６に後述するエッチング加工を施すことができる。本実施形態では、母材１６の厚みは１ｍｍに設定されている。また、本実施形態では、母材１６の材質に耐腐食性に優れたＳＵＳ３０４を採用したが、これに限定されるものではない。
次に、母材１６の表面に塗付された防錆油をアルカリ脱脂により除去する。次に、図５（ｂ）に示すように、母材１６の表面に第１の感光性樹脂のドライフィルムレジストを貼り付けるか液体性レジストを塗付する。その後、図５（ｃ）〜（ｅ）に示すように、マスクを用いてパターン露光し、非露光部を洗い流す。次に、図５（ｆ）に示すように、塩化第二鉄液をスプレーで母材１６に噴射してレジストの露出部分を母材１６の表面から裏面に亘って徐々に除去し、図５（ｇ）に示すように、レジストの露出部分を母材１６の表面から裏面に亘って貫通して除去することにより、凹部１２の一部、第１の通水孔１４及び第２の通水孔１５を一括して形成する。そして、図５（ｈ）に示すように、水酸化ナトリウム水溶液でレジストを剥離する。なお、凹部１２は、第１の通水孔１４、第２の通水孔１５が形成された後に、ハーフエッチング加工で形成されても構わない。
次に、図５（ｉ）に示すように、凹部１２の隅部１２ａ、１２ｂ、第１の通水孔１４及び第２の通水孔１５を緩やかな曲面状に形成する。凹部１２の隅部１２ａ、１２ｂが緩やかな曲面状に形成されていることにより、剥離性が良くなり、ウェブ２をウェブ支持体１０から容易にリリースすることができる。
本実施形態では、電解研磨を用いて凹部１２の隅部１２ａ、１２ｂ、第１の通水孔１４及び第２の通水孔１５を曲面状に形成した。電解研磨の手順は一般的なものであり、例えば、酸洗浄後の母材１６を電解研磨液に浸けて、母材１６と電解研磨液との間に電圧を所定時間印加する。電解研磨液としては、例えば硫酸、リン酸、硝酸、過塩素酸、塩酸やその塩類等が用いられる。研磨終了後には、電解研磨液を洗浄する等である。
なお、電解研磨以外の研磨方法として、化学研磨、物理研磨を採用することが考えられる。電解研磨は、化学研磨と比べてエッジ部がきれいに除去できるという点で優れており、物理研磨と比べて母材１６に非接触で加工できるため母材１６に歪み等が生じない点で優れている。
その後、母材１６を筒状に変形させ、母材１６の端部同士をレーザー溶接で接合することにより、円筒状のウェブ支持体１０が得られる。なお、ウェブ支持体１０の大きさによっては、複数枚の母材１６の端部同士を溶接して、溶接した母材１６を筒状に変形させても構わない。レーザー溶接は、他の溶接方法と比較して、ビート幅が狭く溶け込みが深くて溶接痕が小さいため、母材１６の表面において凹部１２を広範囲に亘って配置することができ、また母材１６への総熱量が低減できるため、母材１６に歪みが生じ難いという利点がある。
このようにして、本実施形態に係るウェブ支持体１０は、凹部１２が、エッチング加工によって母材１６の全面に一括して形成され、本体部１１が、凹部１２が形成された母材１６の端部同士を溶接するだけで円筒状に形成可能なため、ウェブ支持体１０を効率良く製造することができる。
また、凹部１２が本体部１１と一体となって形成されるため、模様に対応したパターンの落下や脱落等が回避できる。さらに、凹部１２は、自由に形状を設定可能なため、様々な模様に対応することができる。
また、金属製のウェブ支持体１０は、伸び、変形及び摩耗に強く、長期間に亘って使用することができる。
さらに、ウェブ支持体１０が第１のロール５に外装可能に形成されていることにより、異なる模様のウェブ支持体１０を複数用意しておき、ウェブ２に付与したい模様に応じてウェブ支持体１０を換装することができる。
なお、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変をなすことができ、そして、本発明が該改変されたものにも及ぶことは当然である。
１ ・・・不織布製造装置
２ ・・・ウェブ
３ａ、３ｂ・・・メッシュベルト
４ａ、４ｂ、４ｃ・・・ウォータージェット
５ ・・・第１のロール
６ ・・・第２のロール
１０ ・・・ウェブ支持体
１１ ・・・本体部
１１ａ ・・・表面
１１ｂ ・・・裏面
１２ ・・・凹部
１２ａ、１２ｂ・・・隅部
１２ｃ ・・・底面
１３ ・・・凸部
１４ ・・・第１の通水孔
１４ａ ・・・（第１の通水孔の）隅部
１５ ・・・第２の通水孔
１５ａ ・・・（第２の通水孔の）隅部
１６ ・・・母材

Claims (6)

  1. ウェブに高圧水流を吹き付けて不織物に模様を付与する際に用いられるウェブ支持体であって、
    円筒状に形成された金属製の本体部と、
    前記本体部の表面に前記模様に対応して設けられた凹部及び凸部と、
    前記凹部及び凸部と前記本体部の裏面とを連通するように形成された通水孔と、
    を備えていることを特徴とするウェブ支持体。
  2. 前記本体部は、該本体部を支持する通水性を有するロールに外挿可能であることを特徴とする請求項１記載のウェブ支持体。
  3. ウェブに高圧水流を吹き付けて不織物に模様を付与する際に用いられるウェブ支持体の製造方法であって、
    平板状で金属製の母材を用意する工程と、
    前記母材の表面に前記模様に対応する凹部及び凸部並びに該凹部及び凸部と前記母材の裏面とを連通する通水孔をエッチング加工で形成する工程と、
    前記母材を円筒状の本体部に形成する工程と、
    を含むことを特徴とするウェブ支持体の製造方法。
  4. 前記エッチング加工を行う工程では、前記母材の表面から裏面に亘って通水孔を形成した後に、前記凹部をハーフエッチング加工で形成することを特徴とする請求項３記載のウェブ支持体の製造方法。
  5. 前記母材を筒状に形成する工程の前に、前記母材を電解研磨処理する工程を含むことを特徴とする請求項３又は４記載のウェブ支持体の製造方法。
  6. 請求項１又は２記載のウェブ支持体又は請求項３から５の何れか１項記載の製造方法で製造されたウェブ支持体を用いて不織物に模様付けを行うことを特徴とする模様付け方法。
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