JP5383553B2 - 吸収体製造装置 - Google Patents

Description

この発明は、吸収体製造装置に関し、さらに詳しくは超吸収性ポリマー粒子等の吸液性の粉粒体を含む吸収体の製造装置に関する。

従来、二枚のシートの間に吸液性の粉粒体を配置させ、粉粒体の周囲においてシートを互いに接合して吸収体を形成する装置は公知である。例えば、特許文献１には、キャリア材とカバー材との間に粒子状物質を配置し、これらキャリア材とカバー材とを接合する装置が開示されている。キャリア材は、移送装置で支持されて搬送されるが、移送装置のキャリア材が載置される面には凹部が形成され、これに沿ってキャリア材にくぼみが形成されることとしている。このくぼみに粒子状物質が供給されることによって、粒子状物質が散乱するのを防止している。

特開２００８−５０８０５２号公報（ＪＰ ２００８−５０８０５２ Ａ）

特許文献１に記載された移送装置のくぼみに粒子状物質が供給されたとしても、散乱の防止は十分ではなく、凹部の外側にこぼれてしまうことがあった。こぼれた粒子状物質が、キャリア材とカバー材との接合部分に入ってしまった場合には、これらの接合強度が低下するという問題があった。

この発明では、シート上の所望の位置に粉粒体を供給することができ、それ以外の場所に散乱するのを抑制することができる吸収体製造装置を提供することを課題とする。

この発明は、機械方向および前記機械方向に直交する交差方向と、第１連続シートを搬送する第１搬送手段と、前記第１連続シートに粉粒体を供給する粉粒体供給手段と、前記第１連続シートに積層される第２連続シートを搬送する第２搬送手段と、前記第１連続シートおよび第２連続シートを接合する接合手段とを含む吸収体製造装置の改良に関わる。

この発明は、前記吸収体製造装置において、前記第１搬送手段は、前記第１連続シートが載置される表面と、その反対側の裏面と、前記表面に形成され前記機械方向に間欠的に複数並ぶ凹部と、少なくとも前記凹部の間に位置する表面形成部と、前記凹部に形成され前記表面から裏面へと貫通する少なくとも１以上の開孔部とを有し、前記粉粒体供給手段は、前記第１連続シートの前記凹部に対応する位置に前記機械方向に間欠的に粉粒体を供給し、前記第１搬送手段の前記裏面側には、前記表面から裏面側へと吸引する吸引手段が配置され、前記接合手段は、前記表面形成部の少なくとも一部で前記第１連続シートと第２連続シートとを接合することを特徴とする。

この発明の実施態様のひとつとして、前記開孔部は、少なくとも前記凹部の中央部分に位置する中央開孔部を有する。

他の実施態様のひとつとして、前記表面形成部には、前記接合手段側へ突出する接合用突起が形成される。

他の実施態様のひとつとして、前記凹部であって、前記開孔部の周囲には、前記第１連続シートを支持する支持壁が形成される。

他の実施態様のひとつとして、前記凹部は、前記交差方向に、それぞれ複数形成される。

他の実施態様のひとつとして、前記第１搬送手段は、回転ドラムによって形成され、前記回転ドラムの前記表面に前記凹部が形成されるとともに、前記回転ドラムの前記裏面側に前記吸引手段が配置される。

本発明の特にそのひとつ以上の実施態様によれば、第１搬送手段には、第１連続シートが載置される表面から反対側へと吸引する吸引手段が配置され、表面には、凹部と、凹部に形成され吸引手段側へと連通する開孔部とが形成されることとしている。したがって第１搬送手段に載置された第１連続シートには、凹部に沿って形成される第１湾曲部分と、それよりもへこんだ開孔部に沿って形成される第２湾曲部分とが形成される。凹部に向かって供給された粉粒体は、第２湾曲部分に保持され、その周りに散乱したとしても、第１湾曲部分から第２湾曲部分に転がって入る。したがって、粉粒体が凹部からこぼれてしまうことがない。

本発明の吸収体製造装置によって製造される吸収体の一実施形態を示す斜視図。 吸収体製造装置の全体概要図。 回転ドラムの斜視図。 回転ドラムの一部断面図。 吸収体製造装置の一部説明図。 他の実施形態の回転ドラムの一部平面図。 図６のＶＩＩ-ＶＩＩ線断面図。 他の実施形態の回転ドラムの一部平面図。 図８のＩＸ−ＩＸ線断面図。

図１は、本発明の吸収体製造装置によって製造された吸収体１０の一例を示す。吸収体１０は、縦方向Ｙおよび横方向Ｘを有し、第１シート１１および第２シート１２と、これらシート１１，１２の間に配置された吸液性の粉粒体１３とを含む。第１および第２シート１１，１２としては、透液性の繊維不織布等を用いることができる。また、第１および第２シート１１，１２のいずれか一方には、不透液性のフィルム等を用いることもできる。粉粒体１３としては、超吸収性ポリマー粒子等を用いることができる。

第１シートおよび第２シート１１，１２は、縦方向Ｙおよび横方向Ｘにそれぞれ複数延びる接合部１４で接合される。縦方向Ｙに延びる接合部１４と、横方向Ｘに延びる接合部１４とは、互いに交差して、区画された複数の袋部１５を形成する。このような袋部１５に、粉粒体１３が保持される。

上記のような吸収体１０は、おむつ等の使い捨て着用物品に使用することができる。すなわち、おむつの内側に吸収体１０を取り付けることによって、着用者が排泄した尿等の体液を吸収・保持することができ、おむつから尿等が漏れるのを防止することができる。また、このような吸収体１０によれば、各袋部１５においては、粉粒体１３が偏在することがあっても、吸収体１０全体としてみれば、袋部１５は、縦方向Ｙおよび横方向Ｘに満遍なく分散して形成されているから、吸収能力は、その全体にほぼ均一に保持される。

図２〜５は、吸収体製造装置１の一例を示したものである。図２は、吸収体製造装置１の概要図、図３は、回転ドラム４０の斜視図、図４は、回転ドラム４０の一部断面図、図５は、吸収体製造装置１の一部説明図である。
吸収体製造装置１は、第１連続シート２０を搬送する第１搬送手段である回転ドラム４０と、第１連続シート２０に超吸収性ポリマー粒子等の粉粒体１３を供給する粉粒体供給手段５０と、粉粒体１３が供給された第１連続シート２０に積層される第２連続シート３０を搬送する第２搬送手段６０と、第１連続シート２０および第２連続シート３０を互いに接合する接合手段７０とを有する。第１および第２連続シート２０，３０の搬送方向を機械方向ＭＤ、機械方向ＭＤに直交する方向を交差方向ＣＤとしている。

第１および第２連続シート２０，３０は、それぞれ繊維ウェブであって、吸収体１０の第１シート１１および第２シート１２を構成する。第１および第２連続シート２０，３０は、熱可塑性合成樹脂を含む熱溶着性繊維不織布であって、透液性のものを用いることができる。例えば、熱溶着繊維としてポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維を含むスパンボンド繊維不織布を用いることができる。第１および第２連続シート２０，３０のいずれか一方は、不透液性のプラスチックフィルム等を用いることができる。ただし、不透液性のプラスチックフィルムを用いる場合には、通気用の多孔を有するものが好ましい。

回転ドラム４０は、吸収体製造装置において吸収体の構成材料であるシートおよび粉粒体の積層をおこなうアッセンブル・ステーションに配置され、環状の周壁を有するとともに、回転駆動手段４２を用いて反時計方向である矢印Ｘへと回転される。回転駆動手段４２としては、例えばサーボモータを用いることができる。回転駆動手段４２は、制御装置Ｃに電気的に接続され、該制御装置Ｃによって、回転速度等が制御されている。

図３，４に例示したように、回転ドラム４０は、第１連続シート２０が載置される表面４０ａと、その反対側、すなわち内側に位置する裏面４０ｂとを有する。表面４０ａには、周方向および交差方向ＣＤにそれぞれ並ぶ、複数の凹部４３と、これら凹部４３が形成されない平坦面であり、少なくとも凹部４３の間に位置する表面形成部４１とが形成されている。

凹部４３の周方向（機械方向ＭＤ）の長さ寸法は約６０ｍｍ、交差方向ＣＤの長さ寸法は約４０ｍｍ、表面からの深さ寸法は約６ｍｍとされている。隣接する凹部４３との離間距離は約５ｍｍとされ、表面形成部４１には、接合手段７０へと向かって突出する複数の接合用突起４４が形成されている。接合用突起４４は、表面形成部４１からの長さ寸法が約０．７ｍｍとされ、その直径を約１ｍｍとする円形である。接合用突起４４は、凹部４３と凹部４３との間であって、周方向（機械方向ＭＤ）および交差方向ＣＤにそれぞれ並んで延びているとともに、回転ドラム４０の両側においてもその周方向に延びている。すなわち、凹部４３はその周囲を接合用突起４４に囲まれている。ただし、接合用突起４４は、必ずしも全ての凹部４３の周囲に形成される必要はなく、用途等に応じて、接合用突起４４の配置を変更することができる。

凹部４３の周方向（機械方向ＭＤ）の長さ寸法を二等分した中心線と、交差方向ＣＤの長さ寸法を二等分した中心線とが交差する中央部分には、回転ドラム４０の表面４０ａから裏面４０ｂへと貫通する中央開孔部４５が形成されている。中央開孔部４５は、直径約２０ｍｍの円形である。なお、中央開孔部４５は、必ずしも真円を意味するものではなく、長円であってもよいし、多角形であってもよい。また、凹部４３の中央部分に位置する中央開孔部４５は、その中心が凹部４３の２つの中心線の交点に厳密に一致することを意味するものではなく、上記交点と中央開孔部４５とがおおむね重なる位置であればよい。

回転ドラム４０の裏面４０ｂ側には、その表面４０ａから裏面４０ｂ側に向かって吸引するサクション装置等の吸引手段（図示せず）が配置されている。したがって、表面４０ａに第１連続シート２０が位置した場合には、中央開孔部４５に位置する第１連続シート２０を、該中央開孔部４５側に撓ませるように吸引することができる。このように吸引することによって、第１連続シート２０を安定的に搬送することができるとともに、第１連続シート２０には、凹部４３に沿って湾曲する第１湾曲部分２１と、中央開孔部４５に向かって湾曲し、第１湾曲部分２１からさらにへこむように湾曲する第２湾曲部分２２とが形成される。

第１湾曲部分２１および第２湾曲部分２２が形成された第１連続シート２０には、粉粒体１３が供給される。図２に示したように、粉粒体供給手段５０は、粉粒体１３が貯蔵されるホッパ５１と、ホッパ５１内の粉粒体１３を下流へと投下するローラ５２と、シャッタ５３と供給シュート５４によって画成され粉粒体１３が一定量になるまで一時的に貯める収容スペース５５とを有し、シャッタ５３を開閉作動手段５６によって開くと、第１連続シート２０上に、粉粒体１３を供給することができる。シャッタ５３が閉じているときには、粉粒体１３が第１連続シート２０に供給されず、開いたときに供給されるから、シャッタ５３を開閉することによって、第１連続シート２０に対して機械方向ＭＤに間欠的に粉粒体１３を供給することができる。

図５に示したように、粉粒体供給手段５０は、交差方向ＣＤに複数の区画されたシャッタ５３を有している。したがって、粉粒体１３は、交差方向ＣＤの複数個所に粉粒体１３を供給することができ、これら交差方向ＣＤに間欠的にされる。粉粒体１３を、機械方向ＭＤおよび交差方向ＣＤにそれぞれ複数、間欠的に供給することができるので、図１に示したような縦方向Ｙおよび横方向Ｘに間欠的に複数の粉粒体１３が並ぶ吸収体１０を容易に形成することができる。また、粉粒体１３を分割することができるので、一箇所に配置する粉粒体１３の量を少なくすることができる。

ローラ５２の周面には、交差方向ＣＤに延びるとともに、機械方向ＭＤに並ぶ凹溝が形成され（図示せず）、この凹溝にホッパ５１の粉粒体１３を保持しながら回転し、収容スペース５５まで粉粒体１３を移動させる。ローラ５２の凹溝の大きさによって、搬送される粉粒体１３の量を制御することができる。ローラ５２は、回転駆動手段５７によって回転され、回転駆動手段５７は、電気的に制御装置Ｃに接続されて、回転速度等が制御されている。また、シャッタ５３は、開閉作動手段５６によって駆動され、開閉作動手段５６は、電気的に制御装置Ｃに接続されて、開閉タイミングが制御されている。このように、制御装置Ｃによって、開閉作動手段５６、回転駆動手段５７、および回転ドラムの回転駆動手段４２を制御することによって、これらを同期させて、一定量の粉粒体１３が回転ドラム４０の凹部４３に対応する位置に供給されるようにすることができる。

回転ドラム４０には第１連続シート２０が載置され、その凹部４３に対応する位置には、第１および第２湾曲部分２１，２２が形成されているから、粉粒体１３は、これら湾曲部分２１，２２に供給されることとなる。特に、粉粒体１３を凹部４３の中央部分に向かって供給することによって、第２湾曲部分２２に投入可能となる。このように供給された粉粒体１３が、第２湾曲部分２２からその周りに散乱してしまったとしても、第２湾曲部分２２の周囲には、第１湾曲部分２１が形成されているから、散乱した粉粒体１３が、第１湾曲部分２１の傾斜に沿って移動し、最もへこみが深くなる第２湾曲部分２２に収容される。したがって、散乱した粉粒体１３は、凹部４３からこぼれて接合用突起４４が形成された表面形成部４１に位置するということがなく、確実に凹部４３内に位置させることができる。

中央開孔部４５は凹部４３の中央部分に位置しているから、表面形成部４１からは最も離間される。したがって、中央開孔部４５に向かって粉粒体１３を投入することによって、表面形成部４１から最も離れた部分に粉粒体１３を位置させることができ、より一層、表面形成部４１に粉粒体１３が載置されるのを防止することができる。

粉粒体１３が供給された第１連続シート２０には、第２搬送手段６０から搬送された第２連続シート３０が積層され、接合手段７０によってこれらシート２０，３０が接合される。接合手段７０としては、例えば、第１連続シート２０および第２連続シート３０を回転ドラム４０側に加圧・加熱するヒートローラを用いることができる。このように第１および第２連続シート２０，３０を回転ドラム４０側に押圧すると、回転ドラム４０に形成した接合用突起４４と接合手段７０との間で、第１および第２連続シート２０，３０が互いに挟圧されて熱溶着され、接合部１４が形成される。接合用突起４４は、凹部４３の周囲に形成され、凹部４３に位置する第１連続シート２０には粉粒体１３が載置されているので、接合用突起４４によってシールされた袋部１５の中に粉粒体１３を収容することができる。隣接する接合用突起４４の間隔は、粉粒体１３が通過しない程度に接近させることが好ましい。また、回転ドラム４０の両側部における接合用突起４４は、粉粒体１３がその外側にこぼれるのを確実に防止するために、他の部分よりも多く配置し、接合領域を広くすることが望ましい。

図２に示したように、シャッタ５３および供給シュート５４の下端によって形成される粉粒体１３の供給口と、接合手段７０との角度αが、９０°を越えないことが望ましい。９０°を越えた位置で接合されることとなると、第１連続シート２０上に供給された粉粒体１３がこぼれ落ちてしまうからである。

上記のように接合された第１および第２連続シート２０，３０は、所望の長さでカッター等の切断手段８０によって切断され、図１に示したような吸収体１０として利用することができる。切断ラインは、接合用突起４４によって形成された接合部１４上であることが好ましい。袋部１５から粉粒体１３がこぼれるのを防止するためである。この実施形態では、回転ドラム４０の１回転で、２つの吸収体１０が形成されるように切断ラインが決められる。切断ラインが位置する部分では、接合用突起４４が複数列重なって形成され、接合領域が広くされている。

上記のような装置において、第１連続シート２０には、第１湾曲部分２１と第２湾曲部分２２との２つの湾曲部分を形成することによって、供給された粉粒体１３が散乱して凹部４３からこぼれるのを防止することができる。粉粒体１３が、凹部４３からこぼれた場合には、粉粒体１３によって第１および第２連続シート２０，３０の接合が妨げられ接合強度が低下してしまう。接合部１４に粉粒体１３が挟まれたまま、第１および第２連続シート２０，３０が接合された場合には、粉粒体１３である超吸収性ポリマー粒子が吸水によって膨らみ、接合部１４を剥がしてしまうこともある。また、接合用突起４４と接合手段７０との間に粉粒体１３が介在した場合には、接合用突起４４または接合手段７０であるヒートローラが削れてしまう可能性がある。しかし、この発明における実施形態では、粉粒体１３が凹部４３からこぼれるのを防止できるから、上記のような問題を抑制することができる。

回転ドラム４０の表面形成部４１には、接合用突起４４を設けることとしているが、これは必須の構成ではない。接合用突起４４が形成されない場合には、表面形成部４１が直接接合手段７０に接触することができ、これらの間で接合部を形成することができるからである。ただし、接合用突起４４を設けることによって、たとえ表面形成部４１に粉粒体１３が載置されたとしても、粉粒体１３は接合用突起４４の間に保持され、接合用突起４４上に乗ってしまうということはない。したがって、接合手段７０は、接合用突起４４と接触することによって、粉粒体１３に接触することがなく、より一層、接合強度の低下防止、接触面の削れ防止等の前述のような効果を発揮することができる。

粉粒体１３は、交差方向ＣＤに並ぶ複数のシャッタ５３によって投入されるから、ひとつの凹部４３に向かって投入される粉粒体１３の量は、少なくてすむ。したがって、一度に多くの粉粒体１３を投入する場合に比べて、より一層、凹部４３から粉粒体１３がこぼれてしまうのを防止することができる。

中央開孔部４５は、凹部４３の面積に対して約１０％以上６０％以下であることが好ましく、より好ましくは約２０％以上３０％以下である。約１０％よりも小さくなると、吸引手段によって裏面４０ｂ側に引っ張られる第１連続シート２０が不十分となり、第２湾曲部分２２の形成が困難になるとともに、第２湾曲部分２２が形成されたとしても、収容される粉粒体１３の量が過少になる可能性がある。約６０％よりも大きくなると、中央開孔部４５によって形成される第２湾曲部分２２と、凹部４３によって形成される第１湾曲部分２１との区画が困難となる可能性がある。

回転ドラム４０には、凹部４３および接合用突起４４を有するので、凹部４３に対する接合位置がずれることがない。したがって、吸収体１０においては、同じ大きさの袋部１５を形成することができ、確実に袋部１５の中に粉粒体１３を収容することができる。また、接合手段７０は一般的なヒートローラを用いることができ、接合パターンを有する特別な接合手段を設ける必要がない。第１搬送手段として、回転ドラム４０を用いることで、形成した凹部４３の変形を防止することができる。仮に、第１搬送手段として、機械方向ＭＤに延びる平坦なベルトを用いた場合には、接合手段７０であるヒートローラの接触によって凹部４３の一部が削れて変形する可能性があるが、これを防止することができる。詳細には、平坦なベルトにヒートローラ等が接触すると、接触の初期に比較的大きな接触圧力が作用するから、機械方向ＭＤの上流に位置する凹部４３の一部が削れてしまう可能性があるためである。

図６〜９は、他の実施形態の回転ドラム４０の凹部４３を例示したものである。図６は、他の一実施形態の回転ドラム４０の一部平面図、図７は、図６のＶＩＩ-ＶＩＩ線断面図である。図６，７に例示したように、凹部４３には開孔部を複数形成することができる。具体的には、凹部の機械方向ＭＤおよび交差方向ＣＤの中央部に形成した中央開孔部４５と、中央開孔部４５の機械方向ＭＤの両側に形成した両側開孔部４６とを有する。

図７に示したように、第１連続シート２０には、凹部４３に沿った第１湾曲部分２１と、中央開孔部４５に対応した第２湾曲部分２２ａと、両側開孔部４６に対応した第２湾曲部２２ｂとが形成される。このように中央開孔部４５および両側開孔部４６の形成によって、第２湾曲部分２２ａ，２２ｂが複数形成され、粉粒体１３の拡散を防止することができる。

中央開孔部４５と両側開孔部４６とにおいて、吸引手段による吸引力をそれぞれ変えることができる。例えば中央開孔部４５の吸引力を両側開孔部４６よりも大きくすることによって、中央開孔部４５によって形成される第２湾曲部分２２ａが、両側開孔部４７によって形成される第２湾曲部分２２ｂよりも、深くすることができる。したがって、この場合には、中央部分に粉粒体１３が貯まり易く、より一層、その周囲の接合用突起４４が形成された部分に粉粒体１３が散乱しないようにすることができる。

図８は他の一実施形態の回転ドラム４０の一部平面図、図９は、図８のＩＸ−ＩＸ線断面図である。図８，９に例示したように、中央開孔部４５と両側開孔部４６との間に、第１連続シート２０を支持する支持壁４７を形成することもできる。支持壁４７を設けることによって、中央開孔部４５によって形成された第２湾曲部分２２ａと、両側開孔部４６によって形成された第２湾曲部２２ｂとがより深く形成されるようになり、粉粒体１３がそれぞれの湾曲部分に収容されやすくすることができる。支持壁４７は、その先端が凹部４３から突出しない程度の長さ寸法とすることが望ましい。

本発明の実施形態において、接合部１４は、加圧・加熱によって形成することとしているが、これに限られることなく、例えば接合ラインに沿ってホットメルト接着剤等を塗布するようにしてもよい。また、粉粒体供給手段５０は、間欠的に粉粒体１３を供給できるものであれば、他の種々の手段を用いることができる。また、開孔部４５，４６は、各凹部４３にひとつだけ形成されるものであってもよいし、複数形成されてもよい。また、凹部４３の中央部分に形成される場合、および、中央部分以外に形成される場合を含む。

粉粒体１３として、超吸収性ポリマー粒子を用いているが、例えばフラッフパルプ等の他の粉粒体を用いることもできる。凹部４３は、回転ドラム４０の機械方向ＭＤおよび交差方向ＣＤのそれぞれに複数並んで形成されるが、交差方向ＣＤにおいては少なくとも１つ形成されていればよい。凹部４３の形状、各長さ寸法は、適宜変更可能である。

１ 吸収体製造装置
１０ 吸収体
１３ 粉粒体
２０ 第１連続シート
３０ 第２連続シート
４０ 回転ドラム（第１搬送手段）
４０ａ 表面
４０ｂ 裏面
４１ 表面形成部
４３ 凹部
４４ 接合用突起
４５ 中央開孔部
４６ 両側開孔部
４７ 支持壁
５０ 粉粒体供給手段
６０ 第２搬送手段
７０ 接合手段
ＭＤ 機械方向
ＣＤ 交差方向

Claims (6)

1. 機械方向および前記機械方向に直交する交差方向と、第１連続シートを搬送する第１搬送手段と、前記第１連続シートに粉粒体を供給する粉粒体供給手段と、前記第１連続シートに積層される第２連続シートを搬送する第２搬送手段と、前記第１連続シートおよび第２連続シートを接合する接合手段とを含む吸収体製造装置において、
   前記第１搬送手段は、前記第１連続シートが載置される表面と、その反対側の裏面と、前記表面に形成され前記機械方向に間欠的に複数並ぶ凹部と、少なくとも前記凹部の間に位置する表面形成部と、前記凹部に形成され前記表面から裏面へと貫通する少なくとも１以上の開孔部とを有し、
   前記粉粒体供給手段は、前記第１連続シートの前記凹部に対応する位置に前記機械方向に間欠的に粉粒体を供給し、
   前記第１搬送手段の前記裏面側には、前記表面から裏面側へと吸引する吸引手段が配置され、
   前記接合手段は、前記表面形成部の少なくとも一部で前記第１連続シートと第２連続シートとを接合することを特徴とする前記吸収体製造装置。
2. 前記開孔部は、少なくとも前記凹部の中央部分に位置する中央開孔部を有する請求項１記載の吸収体製造装置。
3. 前記表面形成部には、前記接合手段側へ突出する接合用突起が形成される請求項１または２記載の吸収体製造装置。
4. 前記凹部であって、前記開孔部の周囲には、前記第１連続シートを支持する支持壁が形成される請求項１〜３のいずれかに記載の吸収体製造装置。
5. 前記凹部は、前記交差方向に、それぞれ複数形成される請求項１〜４のいずれかに記載の吸収体製造装置。
6. 前記第１搬送手段は、回転ドラムによって形成され、前記回転ドラムの前記表面に前記凹部が形成されるとともに、前記回転ドラムの前記裏面側に前記吸引手段が配置される請求項１〜５のいずれかに記載の吸収体製造装置。

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