JP3758839B2 - シートの接合方法 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、少なくとも２枚のシートの接合方法に関する。本発明のシートの接合方法は、特に使い捨ておむつや生理用ナプキン等の吸収性物品の製造に有用である。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
従来、熱可塑性樹脂からなるシート同士を接合するには、少なくとも２枚のシートを一対の熱エンボスロール間に挿通させて該シート同士をヒートシールする方法が一般的であった。
この方法ではシートを加熱しつつ、圧力によってシート同士をヒートシールする必要があるため、シートの搬送速度を高め、製品の生産効率を向上させるには、加熱温度を高くすると共に圧力を高くする必要があった。
【０００３】
しかしながら、ヒートシール時の加熱温度を高くしたり、或いは圧力を高くすると、ヒートシール部に穴があいたり、ヒートシール部がごわごわ感を呈し、シートが本来有する風合い等が損なわれることが多く、また、十分な接合強度を得ることも困難であった。
【０００４】
従って、本発明の目的は、高速条件下でシート同士を接合する場合であっても、接合された部分に穴があいたり、シートの有する風合い等が損なわれることが防止され且つ高い接合強度が得られる、シートの接合方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは鋭意検討した結果、ヒートシールの技術において、いわゆる高線圧領域と呼ばれ、ヒートシールの条件として適切であるとは考えられていなかった高線圧下且つ特定の温度下において、特定のパターンでシート同士を接合することにより、上記目的が達成されることを知見した。
【０００６】
本発明は上記知見に基づきなされたもので、熱可塑性樹脂からなる同一の又は異なる少なくとも２枚のシートを一対のロール間に挿通させ、該シート同士を接合する方法において、
上記シートのうちの少なくとも１枚が不織布で、他のシートが不織布又はフィルムであり、
上記接合を、上記熱可塑性樹脂の軟化点以下の温度下且つ２４．５ｋＮ／ｃｍ以上の線圧下にて、間欠的に行うことを特徴とするシートの接合方法を提供することにより上記目的を達成したものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の方法の好ましい一実施形態を図面を参照して説明する。ここで、図１は本発明の方法を実施するために好ましく用いられるロールユニットを示す模式図であり、図２は図１の要部拡大図であり、図３は線圧の測定方法を示す模式図である。
【０００８】
図１に示すロールユニット１は上ロールユニット２及び下ロールユニット３を備えている。
上記上ロールユニット２は、上ロール１２、該上ロール１２の回転軸２２、該回転軸２２に接続している駆動モータ（図示せず）、及び該上ロール１２の内部に設けられたロール加熱手段（図示せず）を備えている。そして、該上ロール１２は図１中矢印Ａで示す方向に回転可能になされている。また、該上ロールユニット２は、上記ロールユニット１のフレーム（図示せず）に固定されている。
一方、下ロールユニット３は、下ロール１３、該下ロール１３の回転軸２３、該回転軸２３に接続している駆動モータ（図示せず）、及び該下ロール１３の内部に設けられたロール加熱手段（図示せず）を備えている。そして、該下ロール１３は図１中矢印Ｂで示す方向に回転可能になされている。また、該下ロールユニット３は、油圧ユニット４に固定されており、該油圧ユニット４によって該下ロールユニット３が上下方向に移動可能になされている。
【０００９】
図２に示すように、上記上ロール１２は金属製の平滑ロール３２と、該平滑ロール３２の幅方向左右両側部に配設された一対のリング部材４２，４２とを備えている。該リング部材４２，４２の周面上には矩形状の複数のエンボス部５２，５２，・・が規則的に所定間隔をおいて形成されている。
一方、上記下ロール１３は金属製の平滑ロール３３からなっている。
【００１０】
原反から巻き出された接合されるべき２枚の熱可塑性樹脂からなる長尺状シート５，６は、上記ロールユニット１の上流の位置Ｕにおいて互いに重ね合わされる。２枚のシート５，６は重ね合わされた状態で、所定の線圧及び所定の温度に設定されている上記上下ロール１２，１３間に所定の搬送速度で挿通される。該上下ロール１２，１３による押圧、即ち、図２に示すように上記エンボス部５２及び上記平滑ロール３３による間欠的な押圧の結果、２枚のシート５，６はその幅方向左右両側部において間欠的に互いに接合され、接合部７，７，・・が規則的に形成される。
【００１１】
上記接合は、上記熱可塑性樹脂の軟化点以下の温度下且つ２４．５ｋＮ／ｃｍ以上の線圧下にて行われる。以下、これらの接合条件について更に説明する。
【００１２】
まず、上記接合の際の温度について説明すると、上述の通り、該接合は上記熱可塑性樹脂の軟化点以下の温度で行われる。上記接合を上記熱可塑性樹脂の軟化点を超える温度で行うと、接合部に穴があきやすく、強度低下も起こしやすくなってしまう。上記接合は、上記熱可塑性樹脂の軟化点から１０〜７０℃低い温度で行うことが好ましく、２０〜５０℃低い温度で行うことが更に好ましい。該温度は、上記上下ロール１２，１３において同じでもよく又は異なっていてもよい。尚、該温度は、上記上下ロール１２，１３の表面温度を意味する。
【００１３】
特に、シートが同じ熱可塑性樹脂から形成されている場合には、樹脂同士の接合性が良好なので、特に熱をかけることなく、室温において接合を行っても十分な接合強度が得られる。
一方、シートを構成する熱可塑性樹脂が異なる場合、特に該熱可塑性樹脂間に相溶性が無い場合には、接合強度を高めるために上述の範囲内における所定の温度にて接合を行うことが好ましい。この場合には、シートを構成する熱可塑性樹脂の種類（特に、軟化点）に応じて上下ロールの温度を異なる温度とすることが好ましい。
【００１４】
尚、シートを構成する熱可塑性樹脂の種類が互い異なる場合や、１枚のシートが２種以上の熱可塑性樹脂から構成されている場合には、「熱可塑性樹脂の軟化点」とは軟化点が最も低い熱可塑性樹脂のそれを意味する。
【００１５】
次に、上記接合の際の線圧について説明すると、本発明の方法において用いられている線圧の値である２４．５ｋＮ／ｃｍ以上は、従来のヒートシールの技術においては適切な条件であると考えられていなかった、いわゆる高線圧領域に属するものである。しかしながら、本発明においては、該線圧の条件を上述の温度条件、及び間欠的に接合するという接合パターンと組み合わせることによって、高速条件下でも接合を良好に行うことが可能となった。
【００１６】
そして、本発明において、接合の際の線圧が２４．５ｋＮ／ｃｍに満たないと、上記シートを構成する繊維等の弾性力に負けて接合のクリアランスが維持できなくなり強度が低下してしまう。上記線圧の上限値に特に制限はないが、余りに高圧すぎるとロールの摩耗が大きくなり寿命が短くなってしまう。従って、上記線圧は、２４．５〜４５．１ｋＮ／ｃｍであることが好ましく、２９．４〜３７．１ｋＮ／ｃｍであることが更に好ましい。
【００１７】
上記線圧は、図１に示す油圧ユニット４によって上記下ロール１３を上記上ロール１２に押圧する力を調整することによって、上記の値以上にすることができる。尚、ロールユニット１においては、油圧ユニットに代えて空圧ユニットを用いてもよい。
【００１８】
上記線圧の測定方法を図３を参照して説明する。
線圧は、上下ロール間に加わった圧力を、上下ロールが接触している長さ（線長）で除すことにより得られる。例えば、図３に示すように、複数のエンボス部〔各エンボス部のロール幅方向の長さをＡ（ｃｍ）とする〕を有する上ロールと平滑ロールからなる下ロールとを用い、両ロール間にＦ（Ｎ）の圧力を加えた場合の線圧は下記式（１）により求められる。
線圧（Ｎ／ｃｍ）＝Ｆ（Ｎ）／ΣＡ（ｃｍ） （１）
尚、図３は、線圧の測定方法を説明するための図であり、図３に示す上下ロールの構成は図１及び図２に示す上下ロールの構成とは異なっている。
【００１９】
本発明の方法においては、２枚のシートの接合を間欠的に行う。即ち、図２に示すように２枚のシートの接合部７，７，・・は間欠的に形成される。該接合部を連続的に形成しようとすると、接合の際にシートを構成する熱可塑性樹脂の「逃げ」がなくなるので、該接合部が切れたり、或いは該接合部に穴があくおそれがある。
【００２０】
上記接合部間の間隔は、該接合部の接合強度、及び該接合部の個々の面積（この面積は上記エンボス部の個々の面積にほぼ等しい）に依存し、例えば該接合部の個々の面積（上記エンボス部の個々の面積）が３．０〜１０．０ｍｍ2 の場合、該接合部間の間隔は０．５〜２．０ｍｍであることが好ましく、０．８〜１．８ｍｍであることが更に好ましい。
【００２１】
本発明の方法によって接合された少なくとも２枚のシートの接合部においては、該接合部に穴があいたり、シートの有する風合い等が損なわれることが防止され、且つ高い接合強度が得られる。本明細書においては、シートの材料破壊強度の６０％以上の接合強度が得られた場合に「接合強度が高い」という（シートが異なる場合には、材料破壊強度が最も小さいシートの材料破壊強度に対して６０％以上の接合強度が得られた場合に「接合強度が高い」という）。尚、該接合強度の測定方法については後述する。
【００２２】
次に、本発明の方法によって接合されるシートについて説明する。
該シートは何れも熱可塑性樹脂からなるものであり、同一でもよく又は異なっていてもよい。尚、本明細書において「熱可塑性樹脂からなる」とは、該シートが熱可塑性樹脂１００％から形成されている場合と、熱可塑性樹脂を主成分とし、且つシートの接合性を損なわない程度の量の他成分（例えばコットン、レーヨン等）を含む場合との双方を意味する（この場合、該他成分の量の上限は、シートの重量に基づき好ましくは５０重量％程度であり、更に好ましくは３０重量％程度である）。
上記熱可塑性樹脂は、上記シートにおいて何れも同じものが用いられていてもよく、或いは異なるものが用いられていてもよい。更に、１枚のシートが２種以上の熱可塑性樹脂から構成されていてもよい。
【００２３】
上記熱可塑性樹脂の種類に特に制限はなく、例えばポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ビニル系樹脂、（メタ）アクリル系樹脂等を用いることができるが、これらの樹脂の中でも弾性率が低いポリオレフィン系樹脂を用いることが接合性の点から好ましい。
【００２４】
上記ポリオレフィン系樹脂としては、ポリエチレン及び／又はポリプロピレンが好ましく用いられる。尚、本明細書において「ポリエチレン」、「ポリプロピレン」とは、それぞれエチレン、プロピレンのホモポリマー、及び共重合モノマーの主成分がエチレン、プロピレンであるコポリマーの双方を意味する。
【００２５】
上記シートのうちの少なくとも１枚は不織布である。この場合、残りは、不織布又はフィルムの形態のものが好ましく用いられる。
特に、上記シートがポリエチレン及び／又はポリプロピレンからなる不織布又はフィルムであることがシートの接合性の点から好ましい。
【００２６】
上記シートの坪量は接合における樹脂量の点から、１５〜２５ｇ／ｍ2であることが好ましく、２０〜２２ｇ／ｍ2であることが更に好ましい。
【００２７】
上記不織布を構成する繊維としては、長繊維の連続フィラメントや短繊維のステープルファイバー等をシートの用途等に応じて適宜選択して用いることができる。これらの繊維の繊度も、シートの用途等に応じて適宜選択されるが、シートの接合性の点から１．５〜３．５デニールであることが好ましく、２．０〜３．０デニールであることが更に好ましい。
【００２８】
上記繊維の具体例としては、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリプロピレン／ポリエチレンの芯鞘複合繊維やサイド・バイ・サイド型複合繊維等が好ましく挙げられる。
【００２９】
特に、上記シートが何れもポリプロピレン繊維若しくはポリプロピレン／ポリエチレン芯鞘複合繊維からなる不織布であるか、又は上記シートの少なくとも１枚がポリプロピレン／ポリエチレン芯鞘複合繊維からなる不織布であり、その他がポリプロピレン繊維からなる不織布であることが好ましい。
【００３０】
本発明のシートの接合方法は、特に、使い捨ておむつや生理用ナプキン等の吸収性物品の製造工程における液透過性の表面シートと液不透過性の裏面シートとの接合や、液透過性の表面シートと液不透過性の立体シートとからなるトップシートの形成に有用である。
【００３１】
以上、本発明のシートの接合方法をその好ましい実施形態に基づき説明したが、本発明の範囲は上記実施形態に制限されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
例えば、図１及び図２に示す上ロールは、ロール周面の全面にエンボス部が設けられていてもよい。
また、図１及び図２に示す上下ロールにおいては、上ロールとして平滑ロールを用い、下ロールとしてエンボス部を有するロールを用いてもよい。
また、図２に示すエンボス部の形状は、矩形状に限られず、円形、菱形、或いはこれらの任意の組み合わせでもよい。
【００３２】
【実施例】
以下、実施例により本発明のシートの接合方法の有効性を例示する。しかしながら、本発明の範囲は斯かる実施例に制限されるものではない。
【００３３】
〔実施例１〜４並びに比較例１及び２〕
図１及び図２に示すロールユニットを用い、ポリプロピレン（ＰＰ）からなる２枚のスパンボンド不織布（坪量；２２ｇ／ｍ2 、繊度；２．６デニール）を、不織布の搬送速度１８０ｍ／ｍｉｎで、表１に示す条件下にて接合した。接合部の個々の面積は４．８ｍｍ2 であり、接合部間の間隔は１．８ｍｍであった。
接合部の接合強度を以下に述べる方法で測定し、上記スパンボンド不織布の材料破壊強度に対する比（％）を求めた。その結果を表１に示す。尚、上記スパンボンド不織布の材料破壊強度は９．１Ｎ／３０ｍｍであった。
【００３４】
＜接合強度の測定方法＞
図４に示すように接合部を３０ｍｍ幅で切り出し、速度３００ｍ／ｍｉｎでＴ型剥離試験を行い、接合部の接合強度を測定した。
【００３５】
【表１】
Figure 0003758839
【００３６】
〔実施例５〜８並びに比較例３及び４〕
ポリプロピレン（ＰＰ）／ポリエチレン（ＰＥ）芯鞘複合繊維からなるサクションヒートボンド不織布（坪量；２５ｇ／ｍ2 、繊度；３．０デニール）と、ポリプロピレン（ＰＰ）からなるスパンボンド不織布（坪量；２２ｇ／ｍ2 、繊度；２．６デニール）とを用い、表２に示す条件下を用いる以外は実施例１と同様にして２枚の不織布を接合し、接合強度の材料破壊強度（サクションヒートボンド不織布）に対する比（％）を求めた。その結果を表２に示す。尚、上記サクションヒートボンド不織布の材料破壊強度は３．４Ｎ／３０ｍｍであった。
尚、接合に際しては、上記サクションヒートボンド不織布を上ロール側に位置するように配置し（上ロール温度；６０℃）、且つ上記スパンボンド不織布を下ロール側に位置するように配置した（下ロール温度；４０℃）。
【００３７】
【表２】
Figure 0003758839
【００３８】
〔実施例９〜１２〕
実施例１、２、５及び６における条件をそれぞれ用い、４枚の不織布を多層接合した。実施例９及び１０においては、実施例１で用いたスパンボンド不織布を４枚多層接合し、実施例１１及び１２においては、実施例５で用いたサクションヒートボンド不織布１枚とスパンボンド不織布を３枚との合計４枚を多層接合した。そして、接合部の接合強度の材料破壊強度（実施例９及び１０：スパンボンド不織布、実施例１１及び１２：サクションヒートボンド不織布）に対する比（％）を求めた。その結果を表３及び表４に示す。尚、各不織布の材料破壊強度は上記実施例と同じ値である。
【００３９】
【表３】
Figure 0003758839
【００４０】
【表４】
Figure 0003758839
【００４１】
表１〜表４に示す結果から明らかなように、高速条件下、高線圧下且つ特定の温度下において、特定のパターンでシート同士を接合した場合（実施例１〜１２）には、比較例１〜４の場合に比して高い接合強度が得られることが分かる。尚、実施例１〜１２では、接合部の状態は良好であり、穴あきや切れは観察されなかった。また、接合部にごわごわ感は無く、不織布が本来有する風合い等は損なわれていなかった。
【００４２】
【発明の効果】
本発明のシートの接合方法によれば、高速条件下でシート同士を接合する場合に、接合された部分に穴があいたり、シートの有する風合い等が損なわれることが防止され、且つ高い接合強度が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法を実施するために好ましく用いられるロールユニットを示す模式図である。
【図２】図１の要部拡大図である。
【図３】線圧の測定方法を示す模式図である。
【図４】接合強度の測定方法を示す模式図である。
【符号の説明】
１ ロールユニット
２ 上ロールユニット
３ 下ロールユニット
４ 油圧ユニット
５，６ シート
７ 接合部
１２ 上ロール
１３ 下ロール
３２，３３ 平滑ロール
４２ リング部材
５２ エンボス部

Claims (4)

  1. 熱可塑性樹脂からなる同一の又は異なる少なくとも２枚のシートを一対のロール間に挿通させ、該シート同士を接合する方法において、
    上記シートのうちの少なくとも１枚が不織布で、他のシートが不織布又はフィルムであり、
    上記接合を、上記熱可塑性樹脂の軟化点以下の温度下且つ２４．５ｋＮ／ｃｍ以上の線圧下にて、間欠的に行うことを特徴とするシートの接合方法。
  2. 上記シートがポリオレフィン系樹脂からなる請求項１記載のシートの接合方法。
  3. 上記シートがポリエチレン及び／又はポリプロピレンからなる不織布又はフィルムである請求項２記載のシートの接合方法。
  4. 上記シートが何れもポリプロピレン繊維若しくはポリプロピレン／ポリエチレン芯鞘複合繊維からなる不織布であるか、又は上記シートの少なくとも１枚がポリプロピレン／ポリエチレン芯鞘複合繊維からなる不織布であり、その他がポリプロピレン繊維からなる不織布である請求項３記載のシートの接合方法。
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