JP4799343B2 - シートの製造方法及び加工装置 - Google Patents

Description

本発明は、延伸加工を施す工程を具備するシートの製造方法及びそれに使用されるシートの加工装置に関する。

互いに噛み合う歯溝が回転軸方向に沿うように周面部に設けられた一対のロールを備えた加工装置を使用し、該ロールを回転させてそれらの噛み合い部分に不織布等のシートを供給し、該シートに加工を施す技術が種々提案されている（例えば、下記特許文献１〜４参照）。
また、一対のロールをシートの流れ方向に複数配置して該シートに延伸加工を繰り返し施す技術も提案されている（下記特許文献５参照）。

特表２００２−５０１１２７号公報 特開２００１−３２８１９１号公報 特開２００３−７３９６７号公報 特開２００４−１７４２３４号公報 特開２００６−０８９９０７号公報

ところで、これらの技術のように歯溝を有する一対のロール間にシートを通して延伸加工を施す場合、歯溝の深さを深くすれば、延伸倍率が高い加工を施すことができるが、その一方において、シート全体としての強度が低下し易いという問題がある。また、一対のロールの噛み合い部分において、歯の先端とシートとの間にすべりが生じて、設計通りの延伸倍率に延伸できない場合がある。

従って本発明は、精度の高い延伸加工を施すことができ、高い伸縮特性及びダメージが少なくて、強度を有するシートを製造可能なシートの製造方法及びそれに使用されるシートの加工装置を提供することを目的とする。

本発明は、互いに噛み合う歯溝が回転軸方向に沿うように周面部に設けられた一対のロールを回転させ、それらの噛み合い部分に基材シートを供給し、該基材シートにその流れ方向に延伸加工を施す工程を具備するシートの製造方法であって、前記一対のロールを前記基材シートの流れ方向に複数配置して該基材シートに前記延伸加工を繰り返し施すと共に、前記各対のロールの噛み合い部分に、前記基材シートの流れ方向に張力を加えながら該基材シートを供給するシートの製造方法を提供することにより、前記目的を達成したものである。

また、本発明は、前記シートの製造方法を実施するためのシートの加工装置であって、互いに噛み合う歯溝が回転軸方向に沿うように周面部に設けられた一対のロールを、前記基材シートの流れ方向に複数備えており、前記一対のロールの噛み合い部分に供給される前記基材シートに対して、該基材シートの流れ方向に張力を加える張力付加手段が設けられており、該張力付加手段は、該一対のロール毎に設けられているシートの加工装置を提供するものである。

また、本発明は、互いに噛み合う歯溝が周方向に沿うように周面部に設けられた一対のロールを回転させ、それらの噛み合い部分に基材シートを供給し、該基材シートにその幅方向に延伸加工を施す工程を具備するシートの製造方法であって、前記一対のロールを前記基材シートの流れ方向に複数配置して該基材シートに前記延伸加工を繰り返し施すと共に、前記各対のロールの噛み合い部分に、前記基材シートの幅方向に張力を加えながら該基材シートを供給するシートの製造方法を提供することにより、前記目的を達成したものである。

本発明によれば、精度の高い延伸加工を施すことができ、高い伸縮特性及びダメージが少なくて、強度を有するシートを製造することができる。

以下、本発明をその好ましい実施形態に基づき、図面を参照しながら説明する。
図１及び２は本発明のシートの加工装置（以下、単に加工装置ともいう。）の一実施形態を模式的に示したものである。

図１に示すように、本実施形態の加工装置１は、互いに噛み合う歯溝が回転軸方向に沿うように周面部に設けられた一対のロール２、３を、基材シート１０の流れ方向に直列に複数備えている。具体的には、それぞれ一対のロール２、３を備えた３つの延伸部が、基材シート１の流れ方向に間隔を開けて設けられている。以下、これら３つの延伸部を、基材シート１の流れ方向における上流側の延伸部から下流側の延伸部に向かって順に、第１延伸部４Ａ、第２延伸部４Ｂ及び第３延伸部４Ｃともいう。
本実施形態の加工装置１は、第１〜第３延伸部４Ａ〜４Ｃそれぞれの一対のロール２、３が回転されているときに、基材シート１０を、第１延伸部４Ａにおけるロール２，３の噛み合い部分に供給し、引き続き、第２延伸部４Ｂにおけるロール２，３の噛み合い部分及び第３延伸部４Ｃにおけるロール２，３の噛み合い部分に供給することで、該基材シート１０の流れ方向に延伸加工を複数回施し、該基材シート１０に伸縮性を付与する。

本実施形態の加工装置１には、第１〜第３延伸部４Ａ〜４Ｃそれぞれのロール２、３の噛み合い部分に供給される基材シート１０に対して、該基材シート１０の流れ方向に張力を加える張力付加手段５が設けられており、該張力付加手段５は、一対のロール２，３毎に張力を設定できるようになされている
また、本実施形態の加工装置１には、第１〜第３延伸部４Ａ〜４Ｃそれぞれのロール２、３の噛み合い部分から、基材シート１０の流れ方向に張力を加えながら該基材シート１０を引き出す下流側張力付加手段６が設けられており、該張力付加手段６は、該一対のロール２，３毎に設けられている。

以下、第１延伸部４Ａのロール２，３及び第１延伸部４Ａに対応して設けられた張力付与手段５Ａ及び下流側張力付与手段６について説明するが、第２延伸部４Ｂ及び第３延伸部４Ｃについても同様である。
第１延伸部４Ａの一対のロール２、３は同じ形態のロールで構成されている。ロール２、３に互いに噛み合う歯溝が回転軸方向に沿うように周面部に設けられているとは、図１に示すように、ロール２、３の回転軸と、歯２０、３０がロール２、３の幅方向に延びる方向とが、それぞれ平行になるように周面部に設けられ、歯２０と歯２０、又は歯３０と歯３０の間が溝になっていて、噛み合い部分では、互いのロールの歯が互いの溝に噛み合うように設けられていることを意味する。

図２に示すように、各ロール２、３における隣接する歯２０、３０どうしのピッチＰは、１．０ｍｍ〜５．０ｍｍであり、前記各歯の幅Ｗが前記ピッチの１／２未満であり、且つ前記歯の高さＨは隣接する歯のピッチ以上であることが好ましい。各ロールにおける歯溝の形態が斯かる範囲であり、これらロール２、３間に供給されるシートに従来にない高い伸縮性を付与することができる。ここで、ロールにおける隣接する歯どうしのピッチとは、１つの歯の中心線とそれと隣り合う歯の中心線との距離をいう。ロールの歯の幅とは、１つの歯の幅をいう。歯の幅は均等でなく、歯の根元から歯の先端に向って細くなる台形型の歯であってもよい。ロールの歯の高さとは、歯の根元から先端までの長さをいう。

各ロール２、３における隣接する歯どうしのピッチＰは、伸びの均一化を考慮すると、１．５〜３．５ｍｍが好ましく、２．０〜３．０ｍｍがより好ましい。また、各ロール２、３における歯の幅Ｗは、歯の強度を考慮すると、歯どうしのピッチの１／４〜１／２が好ましく、１／３〜１／２がより好ましい。さらに、各ロールの歯の高さＨは、材料に伸縮性を与えるためには延伸倍率を高くすることを考慮すると、歯のピッチが例えば２．０ｍｍの場合は２．０（ピッチの１．０倍）〜４．０（ピッチの２．０倍）ｍｍが好ましく、２．５（ピッチの１．２５倍）〜３．５（ピッチの１．７５倍）ｍｍがより好ましい。

また、各ロール２、３における歯２０、３０の先端の角部は、材料が角部でダメージが与えられないように、面取りしておくのが好ましい。面取りの曲率半径は０．１〜０．３ｍｍが好ましい。

ロール２、３の歯２０、３０の噛み合い深さＤは材料に伸縮性を与えるために延伸倍率を高くすることを考慮すると、１．０ｍｍ以上が好ましく、２．０ｍｍ以上がより好ましい。ここで、歯の噛み合い深さとは、ロール同士を噛み合わせて回転させるとき、隣接する歯の重なり合う長さをいう。

ロール２、３は、何れか一方の回転軸に駆動手段（図示せず）からの駆動力が伝達されることによって噛み合って回転する。ロール２、３の各軸に歯２０、３０とは別に、一般的な、ＪＩＳ Ｂ１７０１に規定されているギアを駆動伝達用のギアとして取り付けてもよい。それによって、ロール２、３の歯２０、３０が噛み合うのではなく、これらのギアが噛み合うことによって、ロール２、３に駆動が伝達され、ロール２、３を回転させることができる。この場合、ロール２、３の歯２０、３０は接触することはない。

張力付与手段５Ａは、第１延伸部４Ａのロール２、３の上流側に配された一組のニップロール５１、５２と、該ニップロール５１、５２と該ロール２、３との間の搬送経路上に配された張力検出器（図示せず）と、該張力検出器の検出出力に基づいてニップロール５１、５２の周速度を制御する制御部（図示せず）とを備えており、前記張力検出器の検出出力に基づいてニップロール５１、５２の周速度をロール２、３の周速度に対して所定速度に調整し、ロール２、３間に供給される基材シート１０に所望の張力を付与する。前記制御部による具体的な制御方法としては、所望の張力よりも大きな張力を検出した場合、ロール５１、５２の周速度を微増することによって、この区間の張力を小さくすることによって、所望の張力に近づくよう調整する。所望の張力より小さい張力を検出した場合、ロール５１、５２の周速度を微減することによって、この区間の張力を大きくすることによって、所望の張力に近づくよう調整する。

第１延伸部４Ａに対応して設けられた下流側張力付与手段６は、第１延伸部４Ａのロール２、３の下流側に配された一組のニップロール６１、６２と、該ニップロール６１、６２と該ロール２、３との間の搬送経路上に配された張力検出器（図示せず）と、該張力検出器の検出出力に基づいてニップロール６１、６２の周速度を制御する制御部（図示せず）とを備えており、前記張力検出器の検出出力に基づいてニップロール６１、６２の周速度をロール２、３の周速度に対して所定速度に調整し、加工済みの基材シートに所望の張力を付与する。前記制御部による具体的な制御は、前述の張力付与手段５における制御と同様に行われる。

本実施形態においては、図１に示すように、第１延伸部４Ａに対応して設けられた下流側張力付与手段６は、第２延伸部４Ｂに対応して設けられた張力付与手段５Ｂを兼ねており、第２延伸部４Ｂに対応して設けられた下流側張力付与手段６は、第３延伸部４Ｂに対応して設けられた張力付与手段５Ｃを兼ねている。
張力付与手段又は下流側張力付与手段が一対のロール２，３毎に設けられているとは、一対のロール２，３毎に、そのロール２，３間に供給する基材シートの張力又はそのロール２，３間から引き出す基材シートの張力を個別に設定できることを意味する。

加工装置１は、制御手段（図示せず）を備えており、該制御手段は、前記駆動手段や張力検出器による張力の検出やそれに基づくニップロール５１，５２，６１，６２の速度制御を、所定の動作シーケンスに従って制御する。

本実施形態の加工装置１によれば、各延伸部４Ａ〜４Ｂにおいて、延伸倍率が好ましくは５０％以上、特に好ましくは１００〜４００％という高い延伸倍率の延伸加工を行うことができる。ここで、延伸倍率とは（歯溝を有するロールの噛み合いによって材料が延伸された時の長さ−該ロールの噛み合いによって延伸する前の材料長さ）／（該ロールの噛み合いによって延伸する前の材料長さ）×１００（％）のことをいう。

次に、本発明のシートの製造方法の一実施形態を、前記実施形態の加工装置１を用いて基材シートに加工を施す工程を具備するシートの製造方法に基づいて説明する。

図１に示すように、加工装置１における、第１〜第３延伸部４Ａ〜４Ｃそれぞれの一対のロール２、３を回転させながら、基材シート１０を、第１延伸部４Ａにおけるロール２，３の噛み合い部分に供給する。そして、図３に示すように、第１延伸部４Ａにおけるロール２、３間において、基材シート１０に延伸加工を施す。
そして、第１延伸部４Ａにおけるロール２，３の噛み合い部分から引き出した基材シート１０を、第２延伸部４Ｂにおけるロール２，３の噛み合い部分に供給する。そして、第２延伸部４Ｂにおけるロール２，３間においても、図３に示すように、基材シート１０に延伸加工を施す。
更に、第２延伸部４Ｂにおけるロール２，３の噛み合い部分から引き出した基材シート１０を、第３延伸部４Ｃにおけるロール２，３の噛み合い部分に供給する。そして、第３延伸部４Ｃにおけるロール２，３間においても、図３に示すように、基材シート１０に延伸加工を施す。

本実施形態においては、第１〜第３延伸部４Ａ〜４Ｃそれぞれにおける一対のロール２，３の噛み合い部分に基材シート１０を供給する際に、噛み合い部分に導入する前の基材シート１０に、ニップロール５１、５２によってその流れ方向に張力を加え、張力を加えた状態の基材シート１０をロール２、３の噛み合い部分に供給する。

基材シート１０の流れ方向の最も上流側に位置する一対のロールである、第１延伸部４Ａの一対のロール２，３の噛み合い部分に基材シート１０を供給する際には、供給する基材シート１０に加える張力は、その基材シート１０の破断荷重の１０〜９０％が好ましく、より好ましくは２０〜８０％である。
例えば、基材シート１０の破断荷重が１００ｍｍ幅あたり約６０Ｎの場合は、延伸加工前に加える張力は１００ｍｍ幅あたり６〜５４Ｎが好ましく、１００ｍｍ幅あたり１２〜４８Ｎがより好ましい。従来の搬送張力は、一般に１００ｍｍ幅あたり３〜５Ｎ程度であるので、高い張力をかけた状態で延伸加工を施すことになる。
最初の延伸加工時の張力を破断荷重の１０〜９０％とすることにより、基材シート１０を構成する繊維層が延伸されやすくなること、また高い張力を与えることによって噛み合って回転するロール２，３間で該基材シート１０の流れ方向すなわち延伸方向での滑り、収縮を抑えることの効果より、該基材シート１０に効果的に延伸加工を施し、これによって張力を与えない場合と比べて高い伸縮性が発現される。

基材シート１０の流れ方向の上流側から２つ目以降の一対のロールである第２延伸部４Ｂ及び第３延伸部４Ｃそれぞれにおける一対のロール２，３の噛み合い部分に基材シート１０を供給する際には、供給する基材シート１０に加える張力は、それより前の延伸加工を経た後の基材シート１０の破断荷重の５〜８０％が好ましく、より好ましくは１０〜７０％である。
このように、それより上流のロール２，３間で延伸された後の基材シート１０に延伸加工を施す際には、延伸により低下した強度を考慮し、延伸後の該基材シート１０の破断荷重を基準とすることが、延伸加工後の材料の破断を防ぐ点から好ましい。該基材シート１０に張力を与えながら、延伸加工を施すことによる効果は前述の通りである。

また、複数回の延伸加工により基材シート１０を延伸させる場合、基材シート１０は、次第に破断強度が低下する。そのため、上流側の延伸部に供給するときの張力より、下流側の延伸部に供給するときの張力を小さくすることが好ましく、本実施形態のように３つ以上の延伸部を設ける場合、基材シートの流れ方向の上流側に配置した一対のロールから下流側に配置した一対のロールに向かって、ロール２，３間に供給する基材シート１０に加える張力を漸次低下させることが好ましい。張力は隣り合う延伸部間で１５％以上低下させることが好ましく、２０％以上低下させることが好ましい。

また、各延伸部における延伸加工後の基材シート１０は、ニップロール６１、６２によって張力を加えて、各延伸部のロール２，３間から引き出すことが好ましい。供給する基材シート１０に加える張力は、加工後の基材シートの流れ方向に加工後の基材シートの破断荷重の５％〜８０％加えることが好ましく、１０％〜７０％加えることがより好ましい。材料の破断荷重は延伸加工前に比べて、加工後では小さくなる。また、延伸加工によって伸縮性を付与された加工済み基材シート１０はわずかな張力でも伸びやすい。そのような観点から、加工済みの基材シート１０に加える張力を加工前の基材シート１０に加える張力よりも弱くすることが好ましい。

加工を施す基材シート１０の材質に特に制限はないが、加工装置１による延伸加工によりもたらされる効果をより一層奏させる上で、伸縮性を有する不織布が好ましく、特に、弾性繊維層の少なくとも一面に、実質的に非弾性の非弾性繊維層が配され、両繊維層は、弾性繊維層の構成繊維が繊維形態を保った状態で、繊維交点の熱融着によって全面接合されており、非弾性繊維層の構成繊維の一部が弾性繊維層に入り込んだ状態、及び／又は、弾性繊維層の構成繊維の一部が非弾性繊維層に入り込んだ状態になっている伸縮性不織布（以下、伸縮性複合不織布という。）が好ましい。また、弾性繊維と非弾性繊維の接合をより強固にするため、エンボス加工を施した伸縮性複合不織布がより好ましい。

非弾性繊維層の厚みは、弾性繊維層の厚みの１．２〜２０倍が好ましく、且つ坪量は非弾性繊維層よりも弾性繊維層の方が高くなっていることが好ましい。また、弾性繊維層の構成繊維の繊維直径が、非弾性繊維層の構成繊維の繊維直径の１．２〜５倍であり、且つ１０〜１００μｍであることが好ましい。

前記弾性繊維層の構成繊維は、スチレン系エラストマー、ポリオレフィン系エラストマー、ポリエステル系エラストマー又はポリウレタン系エラストマー等の熱可塑性エラストマーからなる繊維であることが好ましい。また、非弾性繊維層の構成繊維は、非弾性繊維層を構成する繊維としては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエステル（ＰＥＴやＰＢＴ）、ポリアミド等からなる短繊維からなる繊維が好ましい。

上述のような構成の基材シートに加工装置１を用いて、上述のような高い張力を与えながら、複数回の延伸加工を施すことによって、伸度が８０〜１６０％（１００ｃＮ／２５ｍｍ荷重負荷時）といった高い伸縮性を有するシートを連続的に製造することができる。ここで、伸度とは（引っ張り荷重を与えた後の材料長さ−引っ張り荷重を与える前の材料長さ）／（引っ張り荷重を与える前の材料長さ）×１００（％）のことをいう。

上述の基材シート１０のほか、以下に説明する積層シート及び単層の繊維シートを基材シートとして用いることが高い伸縮性を得る上で好ましい。

前記積層シートとしては、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、弾性伸縮性を有する第１繊維層（弾性層）１１の両面に、それぞれ実質的に非弾性の第２及び第３繊維層（非弾性繊維層）１２，１３が積層されており、これらが規則的なパターンで、部分的に接合されている積層シート１０Ａが挙げられる。

斯かる積層シート１０Ａは、第１のカード機から供給されて一方向（流れ方向，ＭＤ）に連続搬送されている繊維ウエブ（第３繊維層）上に、繊維成形機により成形された弾性繊維を供給して、該繊維ウエブ上に、弾性繊維からなる層（第１繊維層）を連続的に形成し、更にその上に、第２のカード機から供給される繊維ウエブ（第２繊維層）を連続的に供給した後、得られた３層構造の積層シートに対して、エアースルー方式のドライヤーにより熱風処理を施し、熱風処理後の積層シートに対して、周面にエンボス用凸部が規則的に配置されたエンボスロール及びそれに対向配置されたアンビルロールを備えたエンボス装置により熱エンボス加工を施すことによって得ることができる。これにより、図４に示すように、接合部１４が規則的なパターンで形成された積層シートが得られる。

上述した積層シートの製造方法においては、ドライヤーによる熱風処理を、弾性繊維と非弾性繊維との熱融着や繊維の入り込みを目的として行っているが、斯かる熱風処理は省略することもできる。

前記第１繊維層（弾性層）１１は、伸ばすことができ且つ伸ばした力から解放したときに収縮する性質を有するものであり、少なくとも面と平行な一方向において、１００％伸張後に収縮させたときの残留歪みが２０％以下であることが好ましく、さらに好ましくは１００％伸張後に収縮させたときの残留歪みが１０％以下であることがより好ましい。これらの値は、少なくとも、ＭＤ方向及びＣＤ方向の何れか一方において満足することが好ましく、両方向において満足することがより好ましい。最大伸度は３０〜５００％、特に３００〜５００％であることが好ましい。

第１繊維層（弾性層）１１は、弾性材料からなる弾性繊維を含むものが好ましい。弾性材料としては、熱可塑性エラストマー、ゴム、エチレン・プロピレン共重合体等が挙げられ、これらの中でも、比較的容易に繊維状の弾性体が成形できる点から、熱可塑性エラストマーが好ましい。熱可塑性エラストマーとしては、ポリウレタン、スチレン系（ＳＢＳ，ＳＩＳ，ＳＥＢＳ，ＳＥＰＳ等）、オレフィン系（エチレン、プロピレン、ブテン等の共重合体等）、塩化ビニル系、ポリエステル系等を挙げることができる。これらは一種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。

第１繊維層１１中の、弾性材料からなる弾性繊維の含有率は、５０〜１００重量％、特に、７５〜１００重量％であることが好ましい。第１繊維層１１の弾性繊維樹脂にポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル（ＰＥＴやＰＢＴ）、ナイロン等の非弾性樹脂や有機又は無機顔料、各種添加剤（酸化防止剤、可塑剤、等）を含むこともできる。また、第１繊維層中に非弾性繊維、有機又は無機顔料を含むことができる。
弾性層としては、繊維層からなるものに代えて、フィルム状のもの、ネット状のもの等を用いることもできる。フィルムやネットの形成材料としては、上記各種の弾性材料を用いることができる。

第２及び第３繊維層（非弾性繊維層）１２、１３は、伸張性を有するが、実質的に非弾性のものである。ここでいう、伸張性は、構成繊維自体が伸張する場合と、構成繊維自体は伸張しなくても、繊維同士の交点において熱融着していた両繊維同士が離れたり、繊維同士の熱融着等により複数本の繊維で形成された立体構造が構造的に変化したり、構成繊維がちぎれたりして、繊維層として伸張する場合の何れであっても良い。

非弾性繊維層を構成する繊維としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル（ＰＥＴやＰＢＴ）、ナイロン等やポリ乳酸等の生分解樹脂からなる繊維等が挙げられる。非弾性繊維層を構成する繊維は、短繊維でも長繊維でも良く、親水性でも撥水性でも良い。また、芯鞘型の複合繊維、分割繊維、異形断面繊維、捲縮繊維、熱収縮繊維等を用いることもできる。これらの繊維は一種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。特に短繊維においては延伸により毛羽が起こりやすいが、本方法を用いると接合部の破壊が起こりにくいため、強度が高く、かつ、毛羽立ちが防止でき肌触りの良いものができる点で好ましい。

接合部１４は、例えば、図４（ｂ）に示すように、積層シート１０Ａの流れ方向（ＭＤ）及びその直交方向（ＣＤ）の両方向に不連続に形成されていることが好ましい。また、積層シート１０Ａは、第２繊維層１２及び／又は第３繊維層１３は、肌触りの良い伸縮性不織布（伸縮性シート）を得る観点から、接合部１４が積層シート１０Ａの表面に凹部を形成しており、それ以外の部分が、凸部となっていることが好ましい。

一方、前記基材シート１０に用いられる前記単層の繊維シートとしては、弾性成分と実質的に非弾性の成分とを含み、エンボス加工による部分的なエンボス部が形成されている単層の繊維シートが挙げられる。例えば、（１）芯部が弾性成分から構成され、鞘部が実質的に非弾性の成分からなる芯鞘型複合繊維、又は弾性成分若しくは非弾性の成分からなるサイド・バイ・サイド型複合繊維、多数分割型複合繊維で構成された、繊維ウエブや各種製法の不織布等に、上述した第１実施形態におけるのと同様のパターンでエンボス加工によるエンボス部を形成したもの、（２）弾性繊維と非弾性繊維とを混合状態で含む、繊維ウエブや各種製法の不織布等に、上述した積層シートにおける接合部と同様のパターンでエンボス加工によるエンボス部を形成したもの等を用いることができる。繊維シートの具体例としては、カード法で得られた繊維ウエブやスパンボンド、メルトブローンなどによって紡糸した繊維ウエブ、水流交絡繊維ウエブ、ニードル交絡繊維ウエブに、ヒートロールで多数の熱融着部を平面視において散点状に形成したものを挙げることができる。
弾性成分としては、上述した弾性繊維の構成材料を挙げることができる。実質的に非弾性の成分としては、上述した非弾性繊維の構成材料が挙げられる。

以上説明したように、本実施形態の加工装置１及びそれを用いたシートの製造方法によれば、複数回の延伸加工により徐々に延伸倍率を高めていくことができるので、延伸倍率が高い一度の延伸加工により高倍率に延伸させる場合に比べて、シートの強度低下を軽減することができる。そのため、高い伸縮特性と充分な強度とが両立されたシートを得ることができる。
しかも、一対のロールの噛み合い部分に基材シートを供給する際に、該基材シートに張力を加えながら供給するようにしたので、一対のロールの噛み合い部分において、歯の先端とシートとの間の滑りが生じることを防止でき、基材シートに対して設計値に近い延伸倍率による精度の高い延伸加工を安定して施すことができる。

また、延伸倍率が低い場合でも、高い張力を与えることによって、高い延伸倍率で延伸加工を施したものと同等の伸縮性を備えたシートを製造することができるので、以下のような加工上優位な効果が奏される。即ち、従来技術のように歯溝を有する一対のロール間にシートを通して延伸加工を施す場合、歯溝の噛み合い深さを深くすれば、延伸倍率が高い加工を施すことができるが、ロール同士を噛み合わせて回転させる必要がある。噛み合い深さを大きくする一方で、ロール同士を噛み合わせて回転させるためには、歯溝の形状の制限から、ロールの歯の幅を小さくしなければならない。しかし、本実施形態のように、複数回の延伸加工により徐々に延伸倍率を高めて行く場合、次第に高い延伸加工を施すロールが必要となるが、張力を与えながら延伸加工を施す場合は、これらの高い延伸倍率が必要な場合でも、張力を与えることによって、低い延伸倍率でも高い延伸倍率で延伸加工を施したものと同等の加工が可能なことである。なお、低い延伸倍率で延伸加工を施すロール（歯溝を有するロール）では、ロールの設計時において、形状の制限が幾分か緩和されるため、高い延伸倍率で延伸加工を施すロールよりも歯の幅を広くすることが可能となる。すなわち歯溝の強度を確保することができる。これによって、装置寿命を長くすることができるほか、装置の製作の手間、コストを抑えることができる。

更に、数回に分け、延伸することで、材料が延伸される基点を第１延伸部４Ａ、第２延伸部４Ｂ、第３延伸部４Ｃと異ならせることがき、材料の延伸ピッチを１対の歯溝ロールによる加工と比較してさらに細かくすることができ、より均一した伸びが得ることができる。即ち、例えば、１個の歯溝ロールのみで延伸した場合の延伸の基点は該歯溝ロールの歯のピッチの半分の値と同じになるが、２、３個の歯溝ロールで順次延伸する場合は、１回目の歯溝ロールによる延伸の基点と２，３回目の延伸加工のそれとが必ずしも一致したものとはならず、別のところが、延伸の基点となる。その結果として、細かな延伸ピッチとなり、延伸ピッチが細かくなることで均一した伸びが得られる。

次に、本発明の他の実施形態について説明する。
本発明の他の実施形態のシートの製造方法は、図５及び図６に示すように、互いに噛み合う歯溝が周方向に沿うように周面部に設けられた一対のロール２，３を回転させ、それらの噛み合い部分に基材シート１０を供給し、該基材シート１０にその幅方向に延伸加工を施す工程を具備するシートの製造方法であって、一対のロール２，３を基材シート１０の流れ方向に複数配置して該基材シートに前記延伸加工を繰り返し施すと共に、各対のロール２，３の噛み合い部分に、基材シート１０の幅方向に張力を加えながら該基材シート１０を供給する。

本実施形態の製造方法に用いるシートの加工装置１’は、図５及び図６に示すように、互いに噛み合う歯溝が周方向に沿うように周面部に設けられた一対のロール２、３を、基材シート１０の流れ方向に直列に複数備えている。具体的には、それぞれ一対のロール２、３を備えた第１〜第３の延伸部４Ａ〜４Ｃが、基材シート１の流れ方向に間隔を開けて設けられている。

本実施形態の加工装置１’には、第１〜第３延伸部４Ａ〜４Ｃそれぞれのロール２、３の噛み合い部分に供給される基材シート１０に対して、該基材シート１０の幅方向に張力を加える張力付加手段が設けられている。本実施形態における張力付加手段は、基材シート１０の幅を、上流側から下流側に向かうにつれて漸増させ得るように構成されたピンテンターであり、基材シート１０の両側縁部をそれぞれ拘束しながら下流に向かって移動させ、下流に移動するに連れて左右の拘束した部分間の距離を拡大させるように構成された左右一対の拘束搬送機構５３，５４を備えている。

加工装置１’を用いて基材シートに延伸加工を加えるには、第１〜第３延伸部４Ａ〜４Ｃそれぞれの一対のロール２、３を回転させ、基材シート１０を、第１延伸部４Ａにおけるロール２，３の噛み合い部分に供給し、引き続き、第２延伸部４Ｂにおけるロール２，３の噛み合い部分及び第３延伸部４Ｃにおけるロール２，３の噛み合い部分に供給する。このようにして、基材シート１０に、該基材シート１０を幅方向に延伸させる延伸加工を複数回施すことにより、該基材シート１０に幅方向の伸縮性が付与される。

本実施形態に用いた加工装置１’及びそれを用いた本実施形態のシートの製造方法によれば、複数回の延伸加工により徐々に延伸倍率を高めていくことができるので、シートの強度低下を軽減することができ、そのため、高い伸縮特性と充分な強度とが両立されたシートを得ることができる。
しかも、一対のロールの噛み合い部分に基材シートを供給する際に、該基材シートに張力を加えながら供給するようにしたので、基材シートに付与される伸縮性の伸縮方向が異なる以外は、上述した実施形態と同様の効果が得られる。

本実施形態のように、基材シートをその幅方向（機械方向ＭＤと直交する方向）に延伸させる延伸加工を施す場合、基材シート１０の流れ方向の上流側の延伸加工時のシート１０の幅（両側縁端間の直線距離）より、下流側の延伸加工時のシート１０の幅を広くすることが好ましい。延伸加工を施されるにつれて基材シート１０が幅方向に伸びやすくなるが、このような構成とすることで、各延伸加工の際に基材シート１０に十分な張力を加えることができる。本実施形態におけるように、基材シートの流れ方向に直列に３つ以上の延伸部を設ける場合には、下流側の下流側に向かうにつれて延伸加工時のシート１０の幅を漸増させることがより好ましい。

他方、延伸加工時に基材シート１０に対して付加する張力は、該基材シートの流れ方向の上流側の延伸加工時に付加する張力より、下流側の延伸加工時に付加する張力を小さくすることが好ましい。延伸加工を施されるにつれて基材シート１０の幅方向の引張強度が低下するが、このような構成とすることで、基材シート１０の強度の低下を抑制しつつ、伸縮特性に優れた基材シート１０を得ることができる。

本実施形態のように、基材シートをその幅方向（機械方向ＭＤと直交する方向）に延伸させる延伸加工を施す場合の基材シートとしては、基材シートをその流れ方向に延伸させる上述した実施形態における基材シートに対し、その基材シートの長手方向の物性を幅方向に有する以外は同様の構成を有するシートを用いることができる。

本発明は、前記実施形態に制限されない。
前記実施形態の加工装置１は、ＪＩＳ Ｂ１７０１に規定されている標準基準ラック寸法に準じた寸法形状の規定から外れるような形態の歯溝を有するロールを使用したが、これは高い張力をかけながら高い延伸倍率で延伸加工を施すことによって、伸縮性に優れたシートが得られるからである。本発明のシートの製造方法は、該規定に適合する歯溝を有するロールを使用することもでき、その場合にも同様の効果が奏される。

また、基材シート１０の機械流れ方向に直列に配置する一対のロール２，３の数（延伸部の数）は、上述した実施形態の３個に代えて、２個あるいは４個以上とすることができる。一対のロール２，３の数（延伸部の数）は、２〜６個が好ましく、３〜５個がより好ましい。

また、本発明の加工装置及びそれを用いたシートの製造方法は、前述したような不織布を基材シートとし、伸縮性のシートを製造する場合に特に好適であるが、それ以外、例えば、他の不織布、紙、樹脂フィルム或いはこれらを複合化した複合シート等を基材シートとし、該基材シートに高い延伸加工を施すことができる。このような延伸加工が施されたシートに伸縮性の付与を施すことができる。

本発明の加工装置には、必要に応じてヒーター等を備え、ロールを加熱したりしてその温度を調整する温度調節手段を付設してもよい。また、一方のロールにその周面部において開孔する吸引路を設け、該吸引路を通して加工済みのシートを吸引する吸引手段を付設し、加工済みのシートを移送できるようにしてもよい。

また、基材シートを流れ方向に延伸する延伸部に基材シートを供給する際の基材シートの張力は、上流側の延伸部に供給するときの張力より、下流側の延伸部に供給するときの張力を大きくしても良い。
また、加工装置における張力付加手段及び下流側張力付加手段は、ダンサーロール等であっても良い。更に、基材シートの流れ方向の最も上流側に位置する延伸部に対応する張力付加手段は繰り出しロールであっても良く、基材シートの流れ方向の最も下流側に位置する延伸部に対応する下流側張力付加手段は巻き取りロールであっても良い。
また、基材シートを幅方向に延伸する延伸部に基材シートを供給する際の基材シートの張力は、上流側の延伸部に供給するときの張力より、下流側の延伸部に供給するときの張力を大きくしても良い。

本発明のシートの加工装置及びシートの製造方法は、加工を施すシートに応じて、多様な産業上の利用が可能であり、使い捨ておむつや生理用ナプキン等の吸収性物品、衣料、医療用の包帯や湿布材等の様々な物品の製造に利用することができる。

本発明のシートの加工装置の一実施形態及びそれを用いたシートの製造工程を模式的に示す図である。 同実施形態におけるロールの部分拡大図である。 本実施形態の加工装置において一対のロール間で基材シートに延伸加工を施している状態を模式的に示す図である。 本発明のシートの製造方法に用いられる基材シートの一形態を模式的に示す拡大図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。 本発明のシートの加工方法の他の実施形態の製造工程及びそれに用いたシートの製造装置を模式的に示す図である。 図５に示す実施形態におけるロールの部分拡大図である。

符号の説明

１、１’ シートの加工装置
２、３ ロール
２０、３０ 歯
５ 張力付与手段
６ 下流側張力付与手段
１０，１０Ａ 基材シート

Claims (8)

1. 互いに噛み合う歯溝が回転軸方向に沿うように周面部に設けられた一対のロールを回転させ、それらの噛み合い部分に基材シートを供給し、該基材シートにその流れ方向に延伸加工を施す工程を具備するシートの製造方法であって、
   前記一対のロールを前記基材シートの流れ方向に複数配置して該基材シートに前記延伸加工を繰り返し施すと共に、前記各対のロールの噛み合い部分に、前記基材シートの流れ方向に張力を加えながら該基材シートを供給し、
   前記基材シートの流れ方向の最も上流側に位置する一対のロールの噛み合い部分に基材シートを供給する際には、その破断荷重の１０〜９０％の張力を加えながら該基材シートを供給する、シートの製造方法。
2. 前記基材シートの流れ方向の上流側から２つ目以降の一対のロールの噛み合い部分に基材シートを供給する際には、それより前の延伸加工を経た後の基材シートの破断荷重の５〜９０％の張力を加えながら該基材シートを供給する請求項１記載のシートの製造方法。
3. 前記各対のロールの噛み合い部分から、前記基材シートの流れ方向に張力を加えながら該基材シートを引き出す請求項１又は２記載のシートの製造方法。
4. 前記基材シートが不織布からなり、複数回の前記延伸加工によって該基材シートの流れ方向に伸縮性を付与する請求項１〜３の何れか１項記載のシートの製造方法。
5. 前記基材シートの流れ方向の上流側に配置した一対のロールから下流側に配置した一対のロールに向かって、ロール間に供給する前記基材シートに加える前記張力を低下させる請求項１〜４の何れか１項記載のシートの製造方法。
6. 請求項１に記載のシートの製造方法の実施に用いるシートの加工装置であって、
   互いに噛み合う歯溝が回転軸方向に沿うように周面部に設けられた一対のロールを、前記基材シートの流れ方向に複数備えており、
   前記一対のロールの噛み合い部分に供給される前記基材シートに対して、該基材シートの流れ方向に張力を加える張力付加手段が設けられており、該張力付加手段は、該一対のロール毎に設けられているシートの加工装置。
7. 前記一対のロールの噛み合い部分から、前記基材シートの流れ方向に張力を加えながら該基材シートを引き出す下流側張力付加手段が設けられており、該張力付加手段は、該一対のロール毎に設けられている請求項６記載のシートの加工装置。
8. 互いに噛み合う歯溝が周方向に沿うように周面部に設けられた一対のロールを回転させ、それらの噛み合い部分に基材シートを供給し、該基材シートにその幅方向に延伸加工を施す工程を具備するシートの製造方法であって、
   前記一対のロールを前記基材シートの流れ方向に複数配置して該基材シートに前記延伸加工を繰り返し施すと共に、前記各対のロールの噛み合い部分に、前記基材シートの幅方向に張力を加えながら該基材シートを供給し、
   前記延伸加工時に前記基材シートに対して付加する張力は、該基材シートの流れ方向の上流側の延伸加工時に付加する張力より、下流側の延伸加工時に付加する張力を小さくする、シートの製造方法。

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