JP5065882B2 - 複合シートの製造方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、複合シートの製造方法及び装置に関わり、特に、生理用ナプキンや使い捨ておむつなどの吸収性物品用のシートに好適な複合シートの製造方法及び装置に関する。

二枚のシートが部分的に接合されているとともに、一方のシートには凸状部が形成されている複合シートの製造装置に関する技術として、出願人は、下記特許文献１に記載の技術を提案している。

上記技術の製造装置は、互いにかみ合う凹凸形状を有する二つのロール間にそれらのかみ合い部分に一方のシートを供給して凹凸形状を賦形した後、該シートを一方の賦形ロールの周面に保持した状態で他のシートとの接合位置まで移送する一方で、該賦形ロールとヒートロールとの間で両シートを供給し、これらのロールの間で両シートを接合すものである。

一方、複数のシールロールを備えることで、多層・厚膜の熱融着シートの表層に悪影響を与えないシール温度でシールし、且つ十分なシール強度を確保できるようにした技術が提案されている（特許文献２参照）。
特開２００５−１１１９０８号公報 特開２０００−２５５５１８号公報

ところで、特許文献１及び特許文献２に記載の製造装置で連続的に複合シートを製造する場合、製造開始直後や再開直後において、シートの移動速度が遅い場合には、ヒートロールとの接触時間が長くなり、シートが溶融してしまうおそれがあった。また、シートが溶融しない温度に設定すると、十分なシール強度を得ることができなかった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、製造ラインの運転開始後から接合強度を高めて複合シートを製造できる、複合シートの製造方法及び装置を提供することを目的とする。

本発明は、第１のシートと第２のシートとが部分的に接合されて多数の凹状部が形成されているとともに、第１のシートには凹状部以外の部分に凸状部が形成されている複合シートの製造方法であって、周面部に凹凸部を有する第１のロール及び第２のロールを互いの凹部と凸部とが対向するように回転させながら両ロールの間に第１のシートを供給し、第１のシートを第１のロールの周面部に沿わせてそのまま吸引保持して搬送した後に、第２のシートを第１のシートに重ね合わせるように供給し、第１のロールと複数の互いに温度が異なるヒートロールとで複数回両シートを部分的に接合する複合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、第１のシートと第２のシートとが部分的に接合されて多数の凹状部が形成されているとともに、第１のシートには凹状部以外の部分に凸状部が形成されている複合シートの製造装置であって、周面部に凹凸部を有し互いの凹部と凸部とが対向するように回転する第１のロール及び第２のロールを備えているとともに、第１のロールの周面部に配された複数のヒートロールとを備えており、前記各ヒートロールは、前記両シートの接合中及び両シートの進行停止中に、第１のロールから離間可能に設けられている複合シートの製造装置を提供するものである。

本発明の複合シートの製造方法及び製造装置によれば、二枚のシートが部分的に接合されて多数の凹状部が形成されているとともに、一方のシートには凹状部以外の部分に凸状部が形成されている複合シートを、接合強度を高めて製造でき、製造ラインの低速時（製造ラインの起動時）や高速時においても熱融着シートに悪影響を与えない温度で十分なシール強度を確保することが可能である。

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。
まず、本発明の複合シートの製造装置（以下、製造装置ともいう。）を好ましい実施形態に基づいて、図１〜図５を参照しながら説明する。

図１に示すように、本実施形態の製造装置１０は、シート２と、シート３とが部分的に接合されて多数の凹状部１Ｂが形成されているとともに、シート２には凹状部１Ｂ間に凸状部１Ａが形成されている複合シート１を製造するための装置である。後述するように複合シート１には、凹状部１Ｂ内に接合部１Ｃ（図５参照）が形成されている。

製造装置１０は、周面部に凹凸部を有し互いの凹部と凸部と対向するように回転する第１のロール（以下、ロールともいう。）１１及び第２ロール（以下、ロールともいう。）１２と、ロール１１とともにシート２、３を接合するヒートロール１３〜１５とを備えている。また、製造装置１０は、シート２をロール１１の周面部に沿わせてそのまま吸引保持させる吸引手段１６を備えている。吸引手段１６は、後述する吸引路及び吸気源を具備している。

製造装置１０においては、ヒートロール１３〜１５は、両シート２、３の接合中及び両シート２、３の進行停止中に、ロール１１から離間可能に設けられている。

また、製造装置１０においては、ヒートロール１３〜１５は、ヒートロール１３〜１５をロール１１の周面部に押しつけたときに、ロール１１の回転軸に対して、押圧力が相殺される位置に配され、ロール１１に均等に圧力を加えるようになされている。

図２及び図３に示すように、ロール１１は、平歯車からなる歯車１１１と歯車状のスペーサー１１２を複数枚組み合わせ、これらを回転軸１１３に同心状に取り付けてロール状に形成したものである。歯車１１１とスペーサー１１２は何れも同じ歯幅を有している。歯車１１１及びスペーサー１１２はその中心が開口しており、その開口部に回転軸１１３が挿入される。歯車１１１及びスペーサー１１２並びに回転軸１１３にはそれぞれ切り欠き部（図示せず）が形成されており、該切り欠き部にキー（図示せず）が挿入される。これによって歯車１１１、スペーサー１１２の空回りが防止される。

スペーサー１１２の歯先円直径は、歯車１１１の歯先円直径よりも小さくなっている。また歯車１１１の歯数はスペーサー１１２の歯数の整数倍となっている。

ロール１１においては、１枚のスペーサー１１２に対してその両側にそれぞれ１枚ずつ歯車１１１が配されて、これらを一組とした歯車群１１０が複数組配されている。各歯車群１１０においては、歯車１１１及びスペーサー１１２は、それぞれの歯がロールの回転軸方向に並列するように配されている。これによって各歯車群１１０においては、ロール１１の回転方向に沿って凸部１１Ａと凹部１１Ｂとが交互に形成される。凸部１１Ａは、２枚の歯車及びスペーサーのそれぞれの歯がロール１１の回転軸方向に並列して形成されたものであるか、或いは２枚の歯車１１１の歯がロールの回転軸方向に並列して形成されたものである。一方、凹部１１Ｂは、２枚の歯車１１１の歯間で形成されたものである。凸部１１Ａの幅は、複合シート１の凸状部１ＡにおけるＹ方向の寸法を決定する。

ロール１１においては、歯車群１１０が二組以上用いられる。各歯車群１１０は、隣り合う歯車群１１０、１１０における凹凸部のピッチが互いに異なるように配される。本実施形態においては、隣り合う歯車群１１０どうしは凹凸部が半ピッチずれている。

各歯車群１１０においては、２枚の歯車１１１間に、ロール１１の回転方向に沿って、一定の間隔をおいて空隙部１１４が複数形成されている。各空隙部１１４は、２枚の歯車１１１と、これらの間に位置するスペーサー１１２とで形成されている。更に詳細には、各空隙部１１４は、２枚の歯車１１１の相対向する側面と、スペーサー１１２における隣り合う２つの歯によって画定される。従って空隙部１１４は、スペーサー１１２の歯数と同数形成されることになる。空隙部１１４は、先に述べた凹部１１Ｂにおいて外部に向かって開口している。

本実施形態では、空隙部１１４がシート２の下に配される以外に、シート２の両側よりも外側にも配されるように、歯車群１１０が組み込まれている。これにより、シート２の両側部に後述するように空隙部１１４から吸引力が作用し、シート２の両側部の折れ曲がりが防止される。

歯車１１１には、回転軸１１３が挿入される中心の開口部を取り囲むように複数の開口部１１５が形成されている。各開口部１１５は同径であり、歯車の中心からそれぞれ等距離の位置に形成されている。隣り合う開口部１１５どうしと歯車の中心とがなす角度は何れも等しくなっている。各歯車１１１における開口部１１５の個数は、スペーサー１１２の歯数と同数になっている。そして、各歯車群１１０を組み付ける場合には、各開口部１１５が、スペーサー１１２における隣り合う歯間にそれぞれ位置するように、歯車１１１及びスペーサー１１２を配置する。このように各歯車群１１０を組み付け、更にそれぞれの歯車群１１０を凹凸部のピッチが互いに異なるように配した状態においては、それぞれの歯車１１１の開口１１５が、ロール１１の回転軸方向に連なって、該回転軸方向に延びる複数の吸引路１１６がロール１１の内部に形成される。そして各吸引路１１６は、先に述べた空隙部１１４と連通する。

吸引路１１６の少なくとも一端は、ブロワや真空ポンプなどの吸気源（図示せず）に通じている。従って、吸気源を作動させて吸引操作を行うと、空隙部１１４から吸引路１１６を通じて吸引が行われる。本実施形態の製造装置１０では、この吸引路１１６を通じた吸引は、ロール１１とヒートロール１３とによってシート２、３が最初に接合されるまで、及びロール１１とヒートロール１３〜１５とによる両シートの接合が終了するまでシート２を吸引するようになしてある。即ち、ロール１１の側面には、連通孔を有する遮蔽板（図示せず）が取り付けられており、この連通孔を介して吸引路１１６と前記吸気源とが連通される場合以外は、シート２に吸引力が及ばないようになしてある。このように接合終了まで吸引力を及ぼしておくことで、シート２のテンションが高かったり、テンションの変動がみられる場合でも、吸引エリアを延長することでロール１１の周面からシートが浮くことを一層防止し、同じ位置をシールすることができる。

本実施形態のロール１１は特に小ピッチで小凸部を多数形成する場合に有効であり、小ピッチで且つ歯の大きさが小さい歯車である低モジュールな平歯車を用いても、スペーサーの１１２の歯幅を大きくしたり、また歯数を少なくしたりすることにより空隙部１１４を大きくできる。その結果、吸引孔の面積を充分に確保することができる。更に、歯車の組み合わせや幅を変更するだけの簡単な操作で、凸部のピッチや大きさを自由に変更できるという利点もある。

図４に示すように、ロール１１の回転軸には、ロール１１の両側に位置するように、ロール１１とヒートロール１３〜１５との接触時の衝撃を緩和するサイドリング１７が取り付けられている。このようにロール１１の両側にサイドリングが配されていると、接触時の衝撃を緩和することで、ロール１１の個々の凸部の入り側にかかってくる衝撃を緩和することができ、装置の耐久性が向上する。

図１に示したロール１２は、ロール１１の周面部の凹凸部に対応する凹凸部（凸部１２Ａ及び凹部１２Ｂ）が形成されるように、ロール１１と同様に複数の歯車群が組み合わされて形成されているが、各歯車及びスペーサーの歯先の円直径は、ロール１１よりも小さく、その分歯の数が少なくなっている。ロール１２には、ロール１１のような吸引路は形成されていない。

本実施形態においては、ロール１１の凹部１１Ｂへのロール１２の凸部１２Ａによるシート２の押し込み位置において、ロール１２の凸部１２Ａの先端部は、ロール１１の凹部１１Ｂに接触しないように隙間を有して配置される。また、ロール１１とロール１２は、これ以外の部分においても、非接触状態で回転するように配置される。

図１に示したヒートロール１３〜１５は、加熱手段（図示せず）を備えており、その温度は、任意に設定される。そしてこの加熱手段で加熱された状態のヒートロール１３の周面とロール１１の凸部１１Ａとの間でシート２、３を挟持したときに、両シート２、３同士が熱融着されて接合され、接合部１Ｃが形成される。ヒートロール１３〜１５の温度は、製造する複合シートの接合部に応じて変更することができる。

ヒートロール１３〜１５は、図示しないシリンダーユニット等の駆動機構によってロール１１の周面部への当接・退避が行えるように設けられている。このため、シート２、３の接合中に製造ラインが急停止した場合にヒートロールを退避させたり、製造ラインの運転開始直後のラインの速度が遅い場合に、接合に要しないヒートロールは退避させたりすることで、ヒートロールの熱によるシートへの影響を防ぐことができる。また、図４に示したように、ヒートロール１３には、ロール１１の両側に取り付けられたサイドリング１７の近傍に位置するように段部１３１が設けられている（本実施形態では、ロール１１とサイドリング１７の間に位置するように設けられている）。このように、ヒートロール１３に段部１３１が設けられていると、接合しない領域のシートに与えるダメージを少なくすることができる。図には示していないが、製造装置１０においては、ヒートロール１４、１５にも同様に段差が設けられている。

なお、図には示していないが、製造装置１０は、ロール１１、１２、ヒートロール１３〜１５を所定の回転速度で回転駆動させる駆動源を備えている。

次に、本発明の複合シートの製造方法の好ましい実施形態を、前記製造装置１０を使用した製造方法の一実施形態に基づいて説明する。

上記製造装置１０を使用した複合シート１の製造に当たっては、まず、製造装置１０において、ロール１１及びロール１２を所定の回転速度で回転させながらそれらの間にシート２を供給し、凹凸形状を賦形した後、ロール１１の周面に吸引路１１６を通じた吸引力によってシート２を吸引保持した状態でヒートロール１３の周面まで移送する。

そして、立体形状が賦形されたシート２と重ね合わせるようにシート３を供給し、以下に説明するように、ロール１１とヒートロール１３〜１５との間で両シート２、３を熱融着させて部分的に繰り返し接合する。

最初の接合に使用されるヒートロール１３にはシート２を巻き掛けることが好ましい。後述するように、ヒートロール１３を低い温度設定とした場合には、接触時間を多くすることで、接合に必要な熱量を確保することができる。

ヒートロール１３〜１５の温度及びロール１１からの接触・離間状態は、複合シート１の製造ラインの状況に応じて以下のように設定される。

例えば、ヒートロール１３〜１５の温度を、両シートの進行方向に進むほど高くしておき、製造ラインの運転開始時或いは再開時のように、シートの移動速度が遅い場合には、温度の低いヒートロール１３で最初に接合を行い、その後の温度の高いヒートロール１４、１５で接合強度を補うことができる。温度の高いヒートロール１４、１５は、接合時にのみロール１１と接触し、それ以外の時は、ロール１１から離間さておくことがシートに無用な熱損傷を与えない上で好ましい。

また、例えば、両シート２、３の移動速度が一定速度に達するまでは、最初のヒートロール１３のみで接合を行い、その後移動速度が一定速度に達した後は、ヒートロール１４及び１５で順次接合を行うこともできる。

また、例えば、ヒートロール１３、１５は低温にし、ヒートロール１４は高温にしておき、運転開始時や急停止時にはロール１１とヒートロール１３、１５とでシートを接合して、ヒートロール１４は離間させておき、一定速度（高速）に達したときに接合にヒートロール１４をロール１１に接触させるように移動させ、シートの接合を確実に行うこともできる。

或いは、ヒートロール１３〜１５を順に高温にし、シートの移動速度の上昇に合わせて、順にロール１１と接触させる位置に移動させて接合することもできる。このように、設定温度に応じて、ヒートロールの速度を基準とする動作タイミングを変えることで、材料物性に応じた、生産性を損なわない最適な運転条件を設定することができる。

このようにして、図５に示すように、シート２とシート３とが部分的に接合部１Ｃが形成されて多数の凹状部１Ｂが形成されているとともに、シート２の凹状部１Ｂ間に内部が空洞の凸状部１Ａが多数形成された複合シート１を製造する。図５に示すように、１つの凹状部１Ｂに対して、シート幅方向（Ｙ方向）に沿って２つの接合部１Ｃが形成されている。

凸状部１Ａは、全体として稜線が丸みを帯びた扁平な直方体又は截頭四角錐体となっている。凸状部１Ａはその高さＨが、１〜１０ｍｍ、特に３〜６ｍｍであることが好ましい。また、シート長さ方向（Ｘ方向）における凸状部１Ａの底部寸法Ｌは２〜３０ｍｍ、特に２〜５ｍｍであることが好ましく、シート幅方向（Ｙ方向）における底部寸法は２〜３０ｍｍ、特に２〜５ｍｍであることが好ましい。凸状部１Ａの底面積は４〜９００ｍｍ²、特に４〜２５ｍｍ²であることが好ましい。高さＨは、接合部１Ｃからの高さである。

接合部１Ｂの形態は、前記ロール１２の凸部１２Ａの先端面に対応しており、平面視してほぼ矩形となっている。

複合シート１においては、凸状部１Ａと凹状部１Ｂとがシートの長さ方向（Ｘ方向）の列において交互に現れ、凸状部１Ａは、前記ロール１１の歯１１１のずれに応じてシートの長さ方向（Ｘ方向）にずれた千鳥配列となっている。凹状部１Ｂも、同様にシートの長さ方向にずれた千鳥配列となっている。このシートの長さ方向は、製造装置１０による複合シート１の製造工程における流れ方向と一致している。

複合シート１を構成するシート２、３には、この種の複合シートであって、吸収性物品の構成材料として使用される不織布、フイルム、不織布とフイルムのラミネートシート等のシートが使用される。不織布としては、エアスルー方式による不織布、ヒートロール不織布、レジンボンド不織布、エアレイド不織布、ニードルパンチ不織布、スパンレース不織布等が挙げられる。

以上説明したように、本実施形態の製造装置１０及びそれを使用した複合シート１の製造方法は、前述の特徴を有する複合シートを、接合強度を高めて製造できるほか、接合条件の変更を容易に行うことができるので、製造開始時から製品使用に応じた接合部の形成を行うことができる。

本発明は前記実施形態に制限されない。
本発明の製造装置は、前記実施形態のように、賦形ロールを複数の歯車群の組み合わせで構成することが好ましいが、周面に凹凸部を有する一つのロールで構成することもできる。

本発明の製造装置は、前記実施形態のように、六つの歯に変えて、四つの歯（凸部）で囲むようにして凹部を形成したものを使用することもできる。

本発明の複合シートは、吸収性物品の表面シートや、吸収性物品の外装材等の他の構成部材、使い捨ての着衣用のシート等として好適に使用される。

本発明の複合シートの製造装置の一実施形態における要部を複合シートの製造方法とともに示す模式図である。 図１に示す複合シートの製造装置における第１のロールの一形態を示す斜視図である。 第１のロールの歯車群の分解斜視図である。 第１のロールにヒートロールを押圧させた状態を示す模式図である。 本発明の複合シートの製造方法により製造される複合シートの一実施形態を模式的に示す斜視である。

符号の説明

１ 複合シート
１Ａ 凸状部
１Ｂ 凹状部
１Ｃ 接合部
２ 第１のシート
３ 第２のシート
１０複合シートの製造装置
１１ 第１のロール
１１Ａ 凸部（歯）
１１Ｂ 凹部
１２ 第２のロール
１２Ａ 凸部
１２Ｂ 凹部
１３、１４、１５ ヒートロール

Claims (10)

1. 第１のシートと第２のシートとが部分的に接合されて多数の凹状部が形成されているとともに、第１のシートには前記凹状部以外の部分に凸状部が形成されている複合シートの製造方法であって、
   周面部に凹凸部を有する第１のロール及び第２のロールを互いの凹部と凸部とが対向するように回転させながら両ロールの間に第１のシートを供給し、第１のシートを第１のロールの周面部に沿わせてそのまま吸引保持して搬送した後に、
   第２のシートを第１のシートに重ね合わせるように供給し、第１のロールと複数の互いに温度が異なるヒートロールとで複数回両シートを部分的に接合し、
   両シートの速度が所定速度以下のときは、最初のヒートロールのみで接合を行い、両シートの速度が所定速度に達した後に、他のヒートロールによる接合も行う複合シートの製造方法。
2. 複数の前記ヒートロールの温度を、両シートの進行方向に進むほど高くする請求項１に記載の複合シートの製造方法。
3. 前記両シートを接合する最初のヒートロールは、他のヒートロールより温度を低くし、且つ前記第２のシートを巻きかける請求項１に記載の複合シートの製造方法。
4. 第１のシートと第２のシートとが部分的に接合されて多数の凹状部が形成されているとともに、第１のシートには前記凹状部以外の部分に凸状部が形成されている複合シートの製造装置であって、
   周面部に凹凸部を有し互いの凹部と凸部とが対向するように回転する第１のロール及び第２のロールを備えているとともに、第１のロールの周面部に配された複数のヒートロールとを備えており、
   前記各ヒートロールは、前記両シートの接合中及び両シートの進行停止中に、第１のロールから離間可能に設けられている複合シートの製造装置。
5. 前記ヒートロールは、該ヒートロールを第１のロールの周面部に押しつけたときに、第１のロールの回転軸に対して、押圧力が相殺される位置に配されている請求項４に記載の複合シートの製造装置。
6. 前記ヒートロールの両側に第１のロールと接しない段部を有している請求項４に記載の複合シートの製造装置。
7. 両シートの速度が設定速度以下のときは、最初のヒートロールのみで接合を行い、両シートの速度が設定速度に達した後に、他のヒートロールによる接合も行うように、各ヒートロールが制御される請求項４に記載の複合シートの製造装置。
8. 第１のシートを第１のロールの周面部に沿わせてそのまま吸引保持させる吸引手段を備えており、前記吸引手段は、第１のシートと第２のシートとが最初に接合されるまで第１シートを吸引するように設けられている請求項４に記載の製造装置。
9. 第１のシートを第１のロールの周面部に沿わせてそのまま吸引保持させる吸引手段を備えており、前記吸引手段は、第１のロールと全ヒートロールとによる両シートの接合が終了するまで第１のシートを吸引するように設けられている請求項４に記載の製造装置。
10. 第１のロールの両側に衝撃緩和用のサイドリングを備えている請求項４に記載の製造装置。

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