JP5102582B2 - 吸収体の製造方法及び製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、吸収体の製造方法及び製造装置に関する。

生理用ナプキンやパンティライナー、使い捨ておむつ等の吸収性物品の吸収体としては、パルプ繊維等の繊維材料に加えて吸水性ポリマーを含むものが汎用されている。
吸水性ポリマーを含む吸収体の製造においては、吸水性ポリマーを、吸収体製造時の流れ方向（ＭＤ）に直交する方向（ＣＤ，以下「吸収体の幅方向」ともいう）に均一に分散させることが求められることが多い。

吸水性ポリマーを、吸収体の幅方向に分散させる技術としては、先端が広がったタイプの供給管を用いる方法や、複数の供給管を並列に並べる方法（共に特許文献１参照）が知られている。

特開２００６−１１５９９９号公報

しかし、先端が広がったタイプの供給管を用いても、吸水性ポリマーが供給管内に充分に分散しない場合が多い。また、複数の供給管を並列に並べる方法は、吸水性ポリマーの散布密度の高い部分が供給管の本数分形成されてしまい均一な分散状態を得ることはできない。

従って、本発明の目的は、吸収体製造時の流れ方向（ＭＤ）に直交する方向（ＣＤ）に吸水性ポリマーを均一に分散させることができる、吸収体の製造方法及び製造装置を提供することにある。

本発明は、ダクト内を流れる空気流中にポリマー供給管を介して吸水性ポリマーを導入し、該空気流に載せて搬送した吸水性ポリマーを所定形状に堆積させる工程を具備する吸収体の製造方法であって、圧縮空気の噴射により、前記ポリマー供給管中の吸水性ポリマーを加速し、加速した該吸水性ポリマーを、該ポリマー供給管の先端部又は該ポリマー供給管の延長線上に設けた分散プレートに衝突させ、衝突により分散した吸水性ポリマーを、前記空気流中に導入する、吸収体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。

本発明は、外周面に堆積部を有する回転ドラムと、該回転ドラムの外周面に、内部に生じた空気流に載せて繊維材料及び吸水性ポリマーを供給するダクトとを備えた吸収体の製造装置であって、前記ダクトに、前記吸水性ポリマーを該ダクト内に導入するためのポリマー供給管が設けられ、該ポリマー供給管は、該ポリマー供給管の内部に圧縮空気を噴射する圧縮空気噴射口を有しており、前記ポリマー供給管の先端部又は該ポリマー供給管の延長線上に、前記圧縮空気により加速された吸水性ポリマーを衝突させる分散プレートを有する、吸収体の製造装置を提供することにより前記目的を達成したものである。

本発明の吸収体の製造方法及び製造装置によれば、吸収体製造時の流れ方向（ＭＤ）に直交する方向（ＣＤ）に吸水性ポリマーに均一に分散させることができる。

以下、本発明をその好ましい実施形態に基づいて説明する。
本発明の一実施形態である吸収体の製造装置１は、図１に示すように、外周面に複数の集積用凹部２１（堆積部）が所定の間隔で形成された回転ドラム２と、回転ドラム２の外周面の一部を覆う一端部を有するダクト３を備えている。ダクト３は、回転ドラム２の外周面に、内部に生じた空気流に載せて、繊維材料４２及び吸水性ポリマー５１を飛散状態にて供給する。

回転ドラム２は、円筒状をなし、図１中の矢印Ａ方向に回転駆動されるようになされている。回転ドラム２の外周面には、繊維材料及び吸水性ポリマーの堆積物に付与すべき形状に対応する形状の集積用凹部２１，２１・・が形成されている。回転ドラム２には、吸気ファン（図示せず）が接続されており、該吸気ファンの駆動により、回転ドラム内の仕切られた空間Ｂ及びＣを負圧に維持可能に構成されている。個々の集積用凹部２１の底面部は、多数の細孔（図示せず）が形成されており、個々の集積用凹部２１が、負圧に維持された空間Ｂ，Ｃ上を通過している間、各集積用凹部２１の底面部の細孔が吸引孔として機能する。

また、空間Ｂ上に位置する集積用凹部２１の底面部からの吸引が行われることにより、ダクト３内に、回転ドラム２の外周面に向けて流れる空気流が生じる。
ダクト３における、回転ドラム２側とは反対側の端部付近には、パルプシート等のシート状の吸収体原料４１を粉砕して、繊維材料４２としてダクト３内に供給する繊維材料供給装置４が設けられている。繊維材料４２は、前記吸気ファンの駆動によりダクト内に生じた空気流に随伴して、回転ドラム２の外周面に向けて搬送される。図１中、符号４３は、粉砕機である。

ダクト３は、上壁３１、下壁３２及び左右の側壁（図示せず）を有する断面矩形の筒状をなしており、ダクト３における回転ドラム２と繊維材料４２の導入部位４４との間の上壁３１に、吸水性ポリマー５１をダクト３内に導入するためのポリマー供給管５が設けられている。
ポリマー供給管５は、図２及び図３に示すように、ポリマー供給管５の内部に圧縮空気を噴射する圧縮空気噴射口５２と、圧縮空気により加速された吸水性ポリマー５１を衝突させる分散プレート５３と、該分散プレート５３に衝突した後の吸水性ポリマー５１を、ダクト３内に導入するポリマー導入口５４とを有している。

図２に示すように、ポリマー供給管５は、断面円形の筒状本体５０を主体として構成されており、筒状本体５０の内周面に噴射ノズル５５の噴射口（圧縮空気噴射口）５２が開口している。ポリマー供給管の断面は、ポリマー粉体の流れに対するよどみをつくらないために円形であることが好ましい。噴射ノズル５５は、接続管５６を介して、電磁弁を備えた圧縮空気のタンク（図示せず）に接続されている。そして、その電磁弁の開閉の制御により、圧縮空気の噴射を制御可能である。圧縮空気のタンクには、コンプレッサーが接続されており、タンク内の圧力が、常時、所定の範囲の圧力に維持されるようになされている。分散プレート５３は、筒状本体５０を斜めに切断して生じた端部の形状と一致する楕円形状を有している。分散プレート５３は、筒状本体５０の先端部に固定されている。分散プレート５３は、筒状本体５０の中心軸線Ｌに対して傾斜させて設けられており、また、ダクト３の上壁３１に対して略平行に設けられている。ポリマー導入口５４は、筒状本体５０の先端部近傍に切欠部を設けて形成されている。

ポリマー供給管５の口径は１０〜１００ｍｍが好ましく、圧縮空気噴射口５２の口径は３〜３０ｍｍが好ましく、圧縮空気の供給圧力は圧縮空気噴射口の口径にもよるが、０．０２〜１．５ＭＰａであることが好ましい。

ポリマー供給管５内への圧縮空気の噴射角度θ１（本実施形態においては、噴射ノズル５５の中心線の延長線Ｌ１と筒状本体５０の中心軸線Ｌとの交差角度，図２参照）は、吸水性ポリマーの効率的な加速の点から、１０〜７５度、特に２０〜５０度であることが好ましい。また、噴射ノズル５５の中心線の延長線Ｌ１上には、開口部５４が存在しないことが好ましい。
また、ポリマー供給管５の中心軸線Ｌと分散プレート５３とがなす角度θ２（本実施形態においては、筒状本体５０の中心軸線Ｌと分散プレート５３とがなす角度，図２参照）は、吸水性ポリマーの分散性向上の点から、１００〜１７０度、特に１１０〜５０度であることが好ましい。

本実施形態における分散プレート５３は、ポリマー供給管５に直接固定されて設けられているが、これに代えて、分散プレート５３を、ダクト３の上壁や左右の側壁等から延びる支持体等（図示せず）に支持させた状態で、ポリマー供給管５の先端部に設けることもできる。
また、図５に示すように、分散プレート５３を、ポリマー供給管５の先端部から離間させ、該ポリマー供給管５の延長線上に設けることもできる。この場合、分散プレート５３は、例えば、ダクト３の上壁３１や左右の側壁等から延びる支持体等（図示せず）に支持させることができる。
分散プレート５３の配置位置は、圧縮空気の供給量にもよるが、ダクト３の上壁３１からの距離ｈ（図２及び図５参照）が、５〜３０ｃｍ、特に５〜２０ｃｍであることが好ましい。
また、分散プレート５３とポリマー供給管５とが分離している場合、分散プレート５３とポリマー供給管５の距離Ｌ３（図５参照。ポリマー供給管筒状本体５０の中心軸線Ｌに沿って測定）は、ポリマー供給管筒状本体の断面が円形の場合はその径、ポリマー供給管筒状本体の断面が非円形の場合は同面積の円形の径Ｒとの比Ｒ/Ｌ３がゼロ（供給管と分散プレートが接触）〜１となる距離が好ましい。
また、ポリマー導入口５４は、筒状本体５０の中心軸線Ｌと分散プレート５３との交点を中心Ｐとする左右の開き角度θ３（図３参照）が、１００〜３６０度、特に１５０〜１８０度であることが好ましい。

ポリマー供給管５の筒状本体５０のもう一方の端部には、ロート状のポリマー導入管５７が接続されており、該ポリマー導入管５７の逆円錐状のポリマー投入口５８に、図示しないスクリューフィーダー等により吸水性ポリマーが投入され、投入された吸水性ポリマーが、ポリマー導入管５７及びポリマー供給管５の筒状本体５０を通って、ダクト３内へ供給されるようになされている。

ダクト内に供給する繊維材料としては、従来、生理用ナプキンやパンティライナー、使い捨ておむつ等の吸収性物品の吸収体に用いられている各種のものを特に制限なく用いることができる。例えば、パルプ繊維、レーヨン繊維、コットン繊維等のセルロース系繊維の短繊維や、ポリエチレン等の合成繊維の短繊維等が用いられる。これらの繊維は、１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。
繊維材料は、全体又は一部がパルプ繊維であることが好ましく、繊維材料中のパルプ繊維の割合は２０〜１００質量％であることが好ましく、より好ましくは８０〜１００質量％であり、更に好ましくは１００質量％である。

吸水性ポリマーとしては、従来、使い捨ておむつや生理用ナプキン等の吸収性物品の吸収体に用いられている各種のものを特に制限なく用いることができる。例えば、デンプン系、セルロース系、合成ポリマー系のもの等を用いることができる。吸水性ポリマーは、通常、粒子状である。吸水性ポリマーとしては、自重の２０倍以上の液吸収性保持力を有し且つゲル化する性質を有するものが好ましく、例えば、デンプン−アクリル酸（塩）グラフト共重合体、デンプン−アクリロニトリル共重合体のケン化物、ナトリウムカルボキシメチルセルロースの架橋物、アクリル酸（塩）重合体などが好ましい。これらの吸水性ポリマーは、１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。

本実施形態の製造装置１は、図１に示すように、ダクト３内を流れる空気流に載せて飛散状態として搬送した、繊維材料４２及び吸水性ポリマー５１を、空間Ｂ上に位置する集積用凹部２１の底面部からの吸引により該集積用凹部２１内に堆積させた後、それらの堆積物８を、集積用凹部２１内に吸引保持したまま、回転ドラム２の下端部まで搬送し、回転ドラム２の下端部において、堆積物８をバキュームコンベア６上の第１コアラップシート７Ａ上に離型するように構成されている。バキュームコンベア６は、通気性の無端ベルト６１及びバキュームボックス６２を備えており、無端ベルト６１上に、第１コアラップシート７Ａが供給された後、第１コアラップシート７Ａ上に、繊維材料及び吸水性ポリマーの堆積物８が載置され、その堆積物８上に、更に第２コアラップシート７Ｂが供給されるように構成されている。
尚、集積用凹部２１からの離型は、回転ドラム２内の仕切られた空間Ｄを加圧手段（図示せず）により陽圧に維持して、集積用凹部２１の底面部の細孔から空気を吹き出させると共に、バキュームコンベア６から吸引することにより行われる。

上述した吸収体の製造装置１を用いた吸収体の製造方法、即ち本発明の吸収体の製造方法の一実施形態について説明する。
本実施形態の吸収体の製造方法は、ダクト３内を流れる空気流中にポリマー供給管５を介して吸水性ポリマー５１を導入し、該空気流に載せて搬送した吸水性ポリマー５１を所定形状に堆積させる工程を具備しており、当該工程において、圧縮空気の噴射により、前記ポリマー供給管５中の吸水性ポリマーを５１加速し、加速した吸水性ポリマー５１を、該ポリマー供給管５の先端部に設けた分散プレート５３に衝突させた後、ダクト３内に導入する。
本実施形態においては、ポリマー供給管５中に圧縮空気を噴射し、ポリマー供給管５中の吸水性ポリマー５１を加速している。

本実施形態の製造方法について更に詳細に説明する。
吸収体の製造装置１を用いて吸収体を製造するためには、回転ドラム２を回転させると共に、上記吸気ファンを作動させて空間Ｂ及びＣを負圧にする。また、バキュームコンベア６を作動させ、更に第１及び第２コアラップシート７Ａ，７Ｂの供給機構も作動させる。
吸気ファンの作動により、空間Ｂ上に位置する集積用凹部２０の底面部に吸引力が生じると共に、ダクト３内に、回転ドラム２の外周面に向けて流れる空気流が生じる。

そして、繊維材料供給装置４を作動させて、ダクト３内に繊維材料４２を供給すると、該繊維材料４２は、飛散状態となって、ダクト３内を流れる空気流に載って搬送され、回転ドラム２の外周面に向けて供給される。

また、スクリューフィーダー等を作動させ、吸水性ポリマーをポリマー投入口５８に投入し、また、圧縮空気噴射口５２から圧縮空気を噴射させる。
ポリマー投入口５８に投入された吸水性ポリマーは、主としてダクトに生じた空気流の影響によりポリマー導入管５７及びポリマー供給管５内に生じる空気の流れと、自重によって、ポリマー供給管５内へと導かれる。
そして、ポリマー供給管５中の吸水性ポリマーに対して、圧縮空気噴射口５２から圧縮空気が噴射され、吸水性ポリマーは、移動速度が急激に上昇し、高い運動エネルギーを持って分散プレート５３に衝突する。そして、衝突した吸水性ポリマーは、分散プレートに跳ね返されて多様な方向に飛び散り、飛び散った吸水性ポリマーが、ポリマー導入口５４からダクト３内へと導入される。

このように、圧縮空気の噴射により加速させた吸水性ポリマーを分散プレートに衝突させた後、ダクト内に導入することにより、吸水性ポリマー５１は、図４（ａ）に示すように、ダクト３内の幅方向（Ｙ方向）に広く分散した状態となり、その分散状態を維持した状態で、繊維材料４２と共に、集積用凹部２１に堆積する。尚、図４（ｂ）は、圧縮空気を噴射しない以外は同様にして、吸水性ポリマー５１をダクト３内に導入した場合の吸水性ポリマー５１の分散状態を示したものである。

集積用凹部２１内の繊維材料２１及び吸水性ポリマー５１の堆積物８は、回転ドラム２の下端部まで搬送され、集積用凹部２１の形状に対応する形状に成形された堆積物８として、集積用凹部２１から離型される。
そして、集積用凹部２１から離型された堆積物８は、第１及び第２コアラップシート７Ａ，７Ｂ間に配置されて、吸収体の連続体９とされる。この吸収体の連続体９は、公知の搬送手段により後の工程に搬送され、公知の切断手段により切断されて、個々の吸収性物品に使用される吸収体９となる。

本実施形態の製造装置及び製造方法によれば、上述のように、吸水性ポリマーを圧縮空気の噴射により加速させ分散プレートに衝突させた後、ダクト内に導入することにより、吸水性ポリマーをダクト３内の幅方向（Ｙ方向）に幅広く且つ均一に分散させることができ、それにより、吸収体製造時の流れ方向（ＭＤ）に直交する方向に均一に分散した吸収体９を効率的に製造することができる。

以上、本発明の吸収体の製造方法及び製造装置それぞれの一実施形態について説明したが、本発明は、上記各実施形態に制限されず適宜変更可能である。
例えば、上述した実施形態においては、集積用凹部２１から離型させた、繊維材料及び吸水性ポリマーの堆積物８の上下面を、第１及び第２コアラップシート７Ａ，７Ｂで被覆したが、これに代えて、当該堆積物８の上下面を一枚のコアラップシートで被覆した吸収体を製造しても良く、また、当該堆積物８の上下面の一方又は両方を被覆しない吸収体を製造しても良い。

また、集積用凹部２１は、回転ドラム２の外周面に、周方向に連続する溝状の凹部として形成されていても良い。
また、本発明の方法及び装置においては、非凹状の堆積部に、吸水性ポリマーや繊維材料を堆積させても良い。例えば、ダクトに臨む面に凹部が形成されていないメッシュコンベアや外周面に凹部が形成されていない回転ドラムの外周面における一定の領域のみに吸引力を作用させ、該一定領域のみに吸水性ポリマーや繊維材料を堆積させても良い。この場合、その吸引力を作用させる部分が堆積部である。

また、ポリマー供給管５は、断面円形の筒状本体５０に代えて、中心軸線Ｌに直交する断面形状が非円形の筒状本体を備えたものであっても良い。例えば、中心軸線に直交する断面形状が、楕円形、正方形、長方形、台形、菱形、三角形等の筒状本体を備えたものを用いることもできる。また、圧縮空気の噴射口５２が、筒状本体５０の内部に突き出した状態に設けることもできる。分散プレート５３の形状も、楕円形以外の形状とすることもできる。また、噴射ノズル５５は、ポリマー導入管５７の逆円錐台状部分以外の部分に設けることもできる。

また、図６に示すように、ポリマー供給管５に、吸水性ポリマー５１の流路５０ａに連通するが内部をポリマーが通らない分岐部分５９を設け、該分岐部分５９に設けた圧縮空気の噴射口５２から噴射した圧縮空気により、該噴射口５２より下流（ポリマー導入口５４側）の位置から供給される吸水性ポリマー５１を加速しても良い。この場合、図中には示していないが吸水性ポリマー５１を圧縮空気の圧力に抗して導入するため、ポリマー押し出し手段と弁とを備えた装置等を備えている。

また、吸水性ポリマーを、繊維材料を搬送する空気流中に導入し、混合状態とされた該繊維材料及び該吸水性ポリマーを、集積用凹部（堆積部）に堆積させるのに代えて、集積用凹部（堆積部）に繊維材料を堆積させ、その後、堆積した繊維材料の上に、繊維材料を含まない空気流によって搬送した吸水性ポリマーを堆積させても良い。

本発明の吸収体の製造装置の一実施形態を示す模式図である。 図１に示す吸収体の製造装置におけるポリマー供給管の詳細を示す図で、図２（ａ）は、ダクト内の空気流の流れ方向に沿う鉛直断面図、図２（ｂ）は、ポリマー供給管を、空気流の流れ方向の下流側のやや上方から見た斜視図である。 図１に示す吸収体の製造装置におけるポリマー供給管の先端部付近を、ポリマー導入口側から見た状態を示す斜視図である。 本発明の作用効果を示す説明図であり、図４（ａ）は、圧縮空気を噴射した場合の吸水性ポリマーの分散態様を示し、図４（ｂ）は、圧縮空気を噴射しない場合の吸水性ポリマーの分散態様を示す図である。 本発明の吸収体の製造装置の他の実施形態を示す図（図２相当図）である。 本発明の吸収体の製造装置の更に他の実施形態を示す図（図２相当図）である。

符号の説明

１ 吸収体の製造装置
２ 回転ドラム
２１ 集積用凹部（堆積部）
３ ダクト
４ 繊維材料供給装置
４１ シート状の吸収体原料
４２ 繊維材料
５ ポリマー供給管
５１ 吸水性ポリマー
５２ 圧縮空気噴射口
５３ 分散プレート
５４ ポリマー導入口
５５ 噴射ノズル
５６ 接続管
５７ ポリマー導入管
６ バキュームコンベア
７Ａ，７Ｂ 第１及び第２コアラップシート
８ 繊維材料及び吸水性ポリマーの堆積物
９ 吸収体
９Ａ 吸収体の連続体

Claims (10)

1. ダクト内を流れる空気流中にポリマー供給管を介して吸水性ポリマーを導入し、該空気流に載せて搬送した吸水性ポリマーを所定形状に堆積させる工程を具備する吸収体の製造方法であって、
   圧縮空気の噴射により、前記ポリマー供給管中の吸水性ポリマーを加速し、加速した該吸水性ポリマーを、該ポリマー供給管の先端部に設けた分散プレートに衝突させ、衝突により分散した吸水性ポリマーを、前記空気流中に導入し、
   前記分散プレートは、前記ポリマー供給管の先端部に、該ポリマー供給管の中心軸線に対して傾斜させて設けられており、該ポリマー供給管の先端部近傍に、前記分散した吸水性ポリマーを前記空気流中に導入するポリマー導入口が形成されている、吸収体の製造方法。
2. 前記ダクトを流れる空気流が繊維材料を含んでいる請求項１記載の吸収体の製造方法。
3. 前記ポリマー導入口は、前記ポリマー供給管の中心軸線（Ｌ）と前記分散プレートとの交点を中心（Ｐ）とする左右の開き角度（θ３）が１５０〜１８０度である、請求項１又は２記載の吸収体の製造方法。
4. 前記圧縮空気を噴射ノズルから前記ポリマー供給管内に噴射し、
   前記噴射ノズルの中心線の延長線（Ｌ１）と該ポリマー供給管の中心軸線（Ｌ）との交差角度（θ１）が１０〜７５度である請求項１〜３の何れか１項記載の吸収体の製造方法。
5. 前記圧縮空気を噴射ノズルから前記ポリマー供給管内に噴射し、
   前記ポリマー供給管は、前記噴射ノズルの中心線の延長線（Ｌ１）上に、開口部が存在しない請求項１〜４の何れか１項記載の吸収体の製造方法。
6. 外周面に堆積部を有する回転ドラムと、該回転ドラムの外周面に、内部に生じた空気流に載せて繊維材料及び吸水性ポリマーを供給するダクトとを備えた吸収体の製造装置であって、
   前記ダクトに、前記吸水性ポリマーを該ダクト内に導入するためのポリマー供給管が設けられ、該ポリマー供給管は、該ポリマー供給管の内部に圧縮空気を噴射する圧縮空気噴射口を有しており、
   前記ポリマー供給管は、先端部に、前記圧縮空気により加速された吸水性ポリマーを衝突させる分散プレートを有すると共に、該分散プレートに衝突した後の吸水性ポリマーを、前記ダクト内に導入するポリマー導入口を有している、吸収体の製造装置。
7. 前記ポリマー供給管の中心軸線Ｌと前記分散プレートとのなす角度（θ２）が、１００〜１７０度である請求項６記載の吸収体の製造装置。
8. 前記ポリマー導入口は、該ポリマー供給管の中心軸線（Ｌ）と該分散プレートとの交点を中心（Ｐ）とする左右の開き角度（θ３）が１５０〜１８０度である、請求項６又は７記載の吸収体の製造装置。
9. 前記圧縮空気を前記ポリマー供給管内に噴射する噴射ノズルを備えており、
   前記噴射ノズルの中心線の延長線（Ｌ１）と該ポリマー供給管の中心軸線（Ｌ）との交差角度（θ１）が１０〜７５度である請求項６〜８の何れか１項記載の吸収体の製造装置。
10. 前記圧縮空気を前記ポリマー供給管内に噴射する噴射ノズルを備えており、
    前記ポリマー供給管は、前記噴射ノズルの中心線の延長線（Ｌ１）上に、開口部が存在しない請求項６〜９の何れか１項記載の吸収体の製造装置。

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