JP4313681B2 - 不織布材料用の製造ユニット用のドラム、不織布材料の製造方法、およびそれによって得られた不織布材料 - Google Patents

Description

本発明は不織布材料の製造方法および製造ユニットに関する。

米国特許第６３２１４２５号明細書には、フィラメント、特にプラスチック・フィラメントのカーテンの発生器と、該カーテンのフィラメントを延伸するためのスロット付き減衰器装置と、ディフューザと、フィラメントを受け取るためのコンベヤとを通常上部から下部に連続的に備えるスパンボンド・タワーから生じる材料を、形成された材料プリフォームを凝固させるカレンダに、次いでウォーター・ジェット・タングリング・ドラムに送ることからなる不織布材料を加工する方法が記載されている。この方法は材料の形成の均一性に悪影響を及ぼし、フィラメントをそれに加えられる延伸によって縦方向（ＭＤ：ｍａｃｈｉｎｅ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）に優先的に配向させるという欠点を有する。

本発明は、その特性が実質的に等方性であり、すなわちそれが縦方向でも横方向（ＣＤ：ｃｒｏｓｓ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）でも実質的に同等である不織布材料を得ることを可能にする装置及び方法を提供することによって、上記欠点を解決するものである。

これは、固定された円筒形本体と、前記本体内を部分真空(partial vacuum)とするための手段とを備えたドラムであって、前記円筒形本体は、その軸線に対して回転駆動される穴あきスリーブで囲まれてなる穿孔された側面を備えているものによって達成される。本発明によれば、前記本体の内部は、水不浸透性の仕切りによって、該仕切りとそれに対応する前記側面の第１の部分および第２の部分とによって区画された２つの区画に分割され、両区画は前記部分真空とするための手段によって部分真空にされる。

本発明によるドラムの第１の区画は、予め材料プリフォームをカレンダリングする必要無しに、または最終的に得られる不織布材料の特性の等方性を決定的に損傷させるような延伸操作を及ぼす他の操作無しに、材料プリフォームがスパンボンド・タワーから出て来る場合がそうであるように、この材料プリフォームがまだわずかにくっ付いて(consolidated)いても、協働するコンベヤ上にある材料プリフォームをドラム上に移送するために使用される。ここで、協働するコンベヤとは、いわゆる接点（これはコンベヤとドラムが実際に接触せずに互いに最も近くなる点である）においてドラムに実質的に隣接するものをいう。

好ましくは、第１の区画は、ドラムに隣接するコンベヤの接点に対向して始まり、該接点からスリーブの回転方向下流側の側面の地点に対向して終わる。材料プリフォームがこのようにして第１の区画内の部分真空によってドラムに付着させられるとすぐに、それはウォーター・ジェット・タングリング（water jet tangling）にかけられる。

一実施形態によれば、第１の区画は、円筒形本体の横断面図で見て、互いに直交する２つの半径によって、実質的に画定された本体の円筒の扇形部分として延び、したがって第１の区画は実質的に本体の内部の１／４を占有する。好ましくは、第１の区画によって占有される円筒の扇形部分は３時と６時の間の第２象限に配置される。

部分真空とするための手段は２つの区画に共通とすることができるが、好ましい実施形態によれば、各区画は部分真空とする個別の手段を有し、部分真空は第２の区画よりも第１の区画のほうが強いことが好ましい。特に、３０ミリバールと４００ミリバールの間にある部分真空は特に第１の区画で生成することができ、３０ミリバールと３００ミリバールの間にある部分真空は特に第２の区画で生成することができる。

ドラムが材料プリフォームを適切に捕捉することができるように、穿孔された側面の面積に対する単位表面積当たりの穿孔の全面積の比が第２の区画よりも第１の区画のほうが大きいことが最良である。この比は第１の区画では５％から３０％の間とすることができ、第２の区画では２％と１５％の間である。

第２の区画に対向する側面の穿孔は、特に、加圧水の噴射器に対向させてスリーブの一部分に設けられたスロットであり、このスリーブの一部分は、第２の区画の側面の一部分にちょうど対向して連通する。ジェットの圧力は通常３０バールと４００バールの間であり、各ジェットの直径は７５ミクロンと２００ミクロンの間である。堅固な回転する穿孔ロールが固定された円筒形本体の外部に取り付けられ、その内直径は、このようにして維持された最小クリアランスが空気漏れを最小限に抑えながら回転を可能にするように円筒形本体の外直径に対して調節される。この回転するロールの加工のために使用される技術的解決策によれば、スプリングに取り付けられたプラスチック・バッテンを使用して２つの区画の分離シールを改善することが考えられる。この回転するロールは簡単な穿孔金属シート、らせん状に配設された穴を穿孔した真鍮またはステンレス鋼でできたロール、ハニカム・ロールとすることができる。これは水抽出の良好な均一性を与える粗金属材料でできた排水スリーブによって覆われたロール状穿孔シート金属でできた管とすることができる。この回転するロールは水圧交絡(tangling)中にフィラメントおよび不織布の繊維を効果的に支持するより薄い穿孔スリーブを支持する。スリーブの穴はランダムに分配することができる。穴はまた列にまたは千鳥状に配列することができる。スリーブ穴はまたスリーブの表面にランダムに分配して配列された穿孔の小さい領域に分配することができる。スリーブは金属材料若しくは合成材料または金属材料と合成材料の混合物から構成することができる。好ましくは、スリーブ穴の直径は５０ミクロンと５００ミクロンの間とすべきである。材料に模様をつけるために、その開口が２ｍｍよりも大きい少なくとも１つの寸法を有する、オープンワーク・シースをスリーブ上に滑らせるように構成することができる。

本発明の他の目的は、本発明によるドラムに至るコンベヤをもつスパンボンド・タワーを備える不織布材料を製造するためのユニットである。好ましくは、タワー・コンベヤとドラムに接するコンベヤとは１つの同じコンベヤであるが、２つの別個のコンベヤを備えることも可能である。

特に好ましい実施形態によれば、ドラムはタワーの下流に直接取り付けられる。本明細書において、「下流に直接」とは材料の延伸を引き起こす装置が介在しないことを意味する。したがってカレンダはないが、コンパクタ・シリンダはあってもよい。

本発明のさらなる目的は、本発明によるユニットを使用し、タワー・コンベヤまたは隣接するコンベヤの速度を（ドラムの周縁部で計算した）ドラムの周速度よりも大きい値に調節することからなる、不織布材料を製造する方法である。これによって、製造される不織布材料の横（ＣＤ）方向の破壊強度に対する縦（ＭＤ）方向の破壊強度の比を、この速度の差ゆえに、１未満とすることができる。これらの速度が実質的に同じであるとき、本発明による不織布材料の横（ＣＤ）方向の破壊強度に対する縦（ＭＤ）方向の破壊強度の比を１．２未満、特に約１とすることができ、かくして、本発明の不織布材料は特に等方性が良くなる。

図１に概略的に表されたドラムは４００ｍｍの直径をもつ固定されたロールと側面を形成する金属シートとからなる内部本体１を備える。この側面の一部分には、８ｍｍの直径の穿孔が開けられており、この区画を以下で第１の区画と呼ぶ。また、この側面の一部分には、特に噴射器に対向するいくつかのスロットが貫通されており、この区画を以下で第２の区画と呼ぶ。前記全側面の面積に対する前記穿孔の面積の総和の比（ボイド率（ｖｏｉｄ ｆｒａｃｔｉｏｎ））は第１の区画では５％から３０％の間であり、第２の区画では２％と１５％の間である。穿孔された回転ロール４が本体１上に滑り込まされ、ベルト駆動装置２によって回転駆動される。ロール４には穴が開けられている。ロール４の全側面の面積に対する穴の面積の総和の比は３０％と９０％の間、好ましくは４０％と８０％の間である。ロール４は１．５ｍｍと３０ｍｍの間の厚さを有し、通常ステンレス鋼または真鍮でできている。スリーブ５が回転ロール４上に滑り込まされる。スリーブ５の全側面の面積に対する穴の面積の総和の比は５％と２０％の間、好ましくは５％と１５％の間である。スリーブ５はニッケル電気めっきによって得られる。スリーブ５には５ミクロンと５００ミクロンの間、好ましくは２００ミクロンと４００ミクロンの間の直径の穴が微細穿孔されている。スリーブ５は０．１ｍｍと０．６ｍｍの間、好ましくは０．２ｍｍと０．４ｍｍの間の厚さを有する。ドラム１の内側は空気および水を抽出するためのダクト７と連通する。２つの噴射器８および９はそれぞれ本体１の母線に沿って水のジェットをスリーブ５のほうに送る。

図２はドラムの一実施形態をより良く示す斜視図である。ドラムは軸線Ｏを有する内側ロール１を備えてなり、このロールは前記側面を形成する金属シートと同様に２つのスロット１１に沿ってスロットが設けられており、２つのスロットはブレース１２間に配設され、１時と３時の間の象限にある。３時から６時までの象限には、２つの金属シート１３、１４からなる仕切りが配置されており、両者がロールの扇形部分を形成している。２つの金属シート１３、１４は、軸Ｏに対して直角な横断面で見て、実質的に２つの半径方向に沿って延びている。それらは水不浸透性である。それらは、両者の間に、３時と６時の間にある側面の一部分１５と共に、第１の区画１６を画定し、仕切り１３、１４は、本体１の残部と共に、スロット１１がその中に開く第２の区画１７を画定する。側面の部分１５に設けられた穴１８の列は第１の区画１６に開口している。第１の区画１６は、該区画を部分真空にするために使用される手段に接続されている。それらはダクト７と同じタイプであるが、それとは別個である。部分１５のボイド率は１６％である。それはスロット１１に対応するボイド率よりも大きい。或る変形例では、第１の区画は、不織布のプリフォームを移送するコンベヤとロールとの接点に対向する６時に配置されたスロット（図示せず）を備える。このスロットの目的は第１の区画に対面するロールの部分上へのフィラメント材料の転送を容易にすることである。

図３に表される実施形態は部分１５の穴１８の列が軸Ｏと平行でないスロット１９に置き換えられていること以外は図２の実施形態と同等である。

図４に表されるユニットは、スパンボンド・タワー２１とコンベヤ２２とを備えてなり、コンベヤ２２は、必要な場合に圧力ロール２３を介在して、本発明によるドラム２４に至る。コンベヤ２２はドラム２４の最下点でドラム２４に隣接する。２つの水噴射器２５が第２の区画の側面の部分に対向して設けられる。水噴射器２５の１つは第１の区画２６に直ぐ隣接するように角度を付けて配設される。これは、第２の区画２６を画定する半径方向壁の一つが実質的に４時に対応する位置にあり、第１の噴射器２５がわずかに４時の前の位置にあることを意味する。コンベヤ２２上に堆積した不織布材料のプリフォームは、第１の区画２６によってもたらされる吸引のためにドラム２４上に吸引され、噴射器２５によって水圧で交絡（tangled）され、ドラム２４を出て傾斜コンベヤ２７上に進み、その後炉２８に入り、次いでローラ２９上でロール状にされる。

図５は再びスパンボンド・タワー３１を図示するものであるが、このスパンボンド・タワー３１は、不織布材料３２のプリフォームを堆積させ、これを、噴射器３４を有する本発明による第１のドラム３３によって捕捉し、コンベヤ３５によって本発明による第２のドラム３６に送るように構成されている。

図６は図４の変形例を示し、フィラメント材料を追加のドラム４１および４２に移送し、これをさらに強固にしたりパターンを施した後、炉に入れて、横断する空気流によって乾燥させるようにしている。

本発明によるユニットを一部破断して示す斜視図である。 本発明によるドラムを一部破断して示す斜視図である。 本発明によるドラムを一部破断して示す斜視図である。 本発明によるユニットの変形形態の概略図である。 本発明によるユニットの変形形態の概略図である。 本発明によるユニットの変形形態の概略図である。

Claims (11)

1. 固定された円筒形本体（１）と、前記本体（１）内を部分真空とするための手段（７）とを備えたドラムであって、前記円筒形本体（１）は、その軸線（Ｏ）に対して回転駆動される穴あきロール（４）で囲まれてなる穿孔された側面を備え、前記本体（１）の内部は、水不浸透性の仕切り（１３、１４）によって、該仕切り（１３、１４）とそれに対応する前記側面の第１の部分（１５）および第２の部分とによって区画された２つの区画（１６、１７）に分割され、両区画（１６、１７）は前記部分真空とするための手段（７）によって部分真空にされていることを特徴とするドラム。
2. 前記ドラムは、接点においてドラム（２４）に接するコンベヤ（２２）と組み合わされ、第１の区画（１６）が前記接点に対向して始まり、前記接点よりも前記穴あきロール（４）の回転方向下流側の前記側面の地点で終わることを特徴とする、請求項１に記載のドラム。
3. 前記第１の区画（１６）は、前記本体（１）をその軸（Ｏ）に対して直角な横断面で見て扇形に延びていることを特徴とする、請求項２に記載のドラム。
4. 前記部分真空とするための手段（７）は、各区画（１６、１７）毎に設けられていることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載のドラム。
5. 前記穿孔された側面の面積に対する単位表面積当たりの前記穿孔の全面積の比が第２の区画（１７）よりも第１の区画（１６）のほうが大きいことを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載のドラム。
6. 前記第２の区画（１７）の側面の一部分を通過させるように加圧水の噴射器（８、９）が前記ロール（４）の一部分の上に設けられていることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載のドラム。
7. 前記水噴射器が、前記本体（１）の軸（Ｏ）に対して直角な横断面で見て、前記第１の区画（２６）に直ぐ隣接するような角度で配設されていることを特徴とする、請求項６に記載のドラム。
8. スパンボンド・タワー（２１）と、ドラム（２４）と、該スパンボンド・タワー（２１）から該ドラム（２４）に至るコンベヤ（２２）とを備える、不織布材料のための製造ユニットであって、前記ドラムが請求項１から７の何れか一項に記載されているものであることを特徴とする製造ユニット。
9. 前記コンベヤ（２２）は、接点において前記ドラム（２４）に接する単一のコンベヤからなることを特徴とする、請求項８に記載の設備。
10. 前記ドラム（２４）が前記タワーの下流に直接、すなわち前記材料の延伸を引き起こす装置の介在なしに取り付けられている請求項８または９に記載の設備。
11. 請求項８から１０のいずれか一項に記載の設備を使用し、前記コンベヤ（２２）の速度を前記ドラム（２４）の周速度よりも大きくすることを特徴とする、不織布材料を製造する方法。

Images