JP5695163B1 - シート融着体の製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】複数枚のシートの縁部が重なった状態で融着したシール縁部を有するシート融着体の製造において、該シール縁部の融着強度のばらつきを低減し、実用上十分な融着強度を有するシート融着体を安定的に製造し得る、シート融着体の製造方法を提供すること。【解決手段】帯状のシート積層体10の一方の面を、スリット状の開口部(光通過部)27を有する支持部材21に当接させ、該開口部27を介してレーザー光を照射することにより、該シート積層体10を分断するのと同時に、シール縁部を形成する。開口部27は、シート当接面側開口端27aに比して開口幅が小さい、幅狭部27cを有し、該幅狭部27cと該開口端27aとの間に、加圧により該開口端27aから該開口部27内に膨出した該シート積層体10の膨出部10Pを収容可能な、空間27Sが形成されている。【選択図】図7

Description

本発明は、複数枚のシートの縁部が重なった状態で融着したシール縁部を有するシート融着体の製造方法に関する。
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製造工程においては、重ね合わせたシートどうしの接合にヒートロール装置が汎用されている。また、他の接合方法として、レーザー光線を用いて溶着する方法も知られている。例えば特許文献1には、複数枚のシートが重ねられたシート積層体を、周面にレーザー光透過性部を有する回転ロールの該周面に沿った形状に変形させて搬送しながら、該シート積層体に対して該回転ロールの内側からレーザー光を照射し、該シート積層体内のシートどうしを融着させる方法が記載されている。
また特許文献2には、表部材と裏部材とが融着されたシール縁部を有する包装袋の製造において、表部材用フィルムと裏部材用フィルムとを重ね合わせた長尺のフィルム重合体に対し、レーザー光を照射して該フィルム重合体を複数に分断(溶断)するのと同時に、その溶断部の両フィルムを融着させて該シール縁部を形成することが記載されている。尚、特許文献2には、レーザー光を照射する際にフィルム重合体をどのように固定するか等については記載されておらず、特許文献2から示唆される技術内容は、固定されていないフリーな状態のフィルム重合体にレーザー光を照射してこれを分断(溶断)することである。
また特許文献3には、金属製メッシュ板を複数枚重ね合わせ、クランプ治具を用いてこれらを密着させた状態で、該金属製メッシュ板のクランプされていない部位(切断経路)にレーザー光を照射してこれらをまとめて切断して金属製メッシュ布を形成するのと同時に、該レーザー光による該金属製メッシュ布の切断面を溶着させることが記載されている。
特開2010−188629号公報 特開昭63−64732号公報 特開昭64−48690号公報
複数枚のシートが重ねられた状態で互いに融着されたシート融着体には、通常使用においてその融着部で互いに融着されている複数枚のシートがバラバラに剥がれることのないような、実用上十分な融着強度が要求される。しかし、特許文献2及び3に記載の、溶断と溶着とを同時に実施する技術を利用して得られたシート融着体は、レーザー光の照射によって形成された融着部(複数枚のシートの縁部が重なった状態で融着したシール縁部)におけるシート間の融着強度が不十分なため、通常使用において該融着部が破壊されて複数枚のシートがバラバラになるおそれがある。また、シート融着体を、吸収性物品等の肌に当てて使用する製品(サニタリー製品)の製造等に用いる場合には、その融着部に柔軟性や肌触りの良さが求められるところ、特許文献2及び3には、そのような要望特性の存在やそれに応えるための具体的手段については何等記載されていない。
また、被加工物にレーザー光を照射してこれを分断する場合、予め設定された被加工物の分断予定部分に正確にレーザー光を照射するのが理想的であるが、実際には、斯かるレーザー光照射工程においてレーザー光照射位置が意図せずにずれる場合がある。例えば、一方向に搬送中の被加工物の搬送に合わせてレーザー光を所定方向に走査しつつ、該被加工物の複数の分断予定部分に順次レーザー光を照射する場合、被加工物の搬送やレーザー光の走査等に起因する微小なズレが影響して、レーザー光照射位置が意図せずにずれる場合がある。従来、このようなレーザー光照射位置のズレが発生すると、複数箇所の分断予定部分にレーザー光を照射することによって形成された複数のシール縁部において、融着部の幅(シール幅)が一定とはならずにばらついてしまい、その結果、融着強度(シール強度)がばらつくという問題が生じていた。このようなレーザー光照射位置のズレに起因する問題を解決し、融着強度等の要求特性を満たしたシール縁部を有する製品を安定的に製造し得る技術は未だ提供されていない。
従って、本発明は、複数枚のシートの縁部が重なった状態で融着したシール縁部を有するシート融着体の製造において、該シール縁部の融着強度(シール強度)のばらつきを低減し、実用上十分な融着強度を有するシート融着体を安定的に製造し得る、シート融着体の製造方法に関する。
本発明は、複数枚のシートの縁部が重なった状態で融着したシール縁部を有するシート融着体の製造方法であって、前記複数枚のシートの少なくとも一部のシートは樹脂材を含み、複数枚のシートが重ねられた帯状のシート積層体の一方の面を、レーザー光が通過可能な光通過部を有する支持部材に当接させ、加圧状態となった該帯状のシート積層体に対して、該支持部材側から該光通過部を介して、該シート積層体を構成するシートに吸収され該シートを発熱させる波長のレーザー光を照射することにより、該帯状のシート積層体を分断するのと同時に、その分断によって生じた前記加圧状態にある複数枚のシートの切断縁部どうしを融着させて前記シール縁部を形成する工程を有し、前記光通過部は、前記支持部材を厚み方向に貫通するスリット状の開口部からなり、前記開口部は、前記シート積層体の当接面側に位置するシート当接面側開口端に比して開口幅が小さい、幅狭部を有し、該幅狭部と該シート当接面側開口端との間に、加圧により該シート当接面側開口端から該開口部内に膨出した該シート積層体の膨出部を収容可能な、空間が形成されている、シート融着体の製造方法を提供するものである。
また本発明は、前記製造方法により前記シート融着体を製造する工程を含む、吸収性物品の製造方法である。
本発明のシート融着体の製造方法によれば、複数枚のシートの縁部が重なった状態で融着したシール縁部を有するシート融着体の製造において、該シール縁部の融着強度のばらつきを低減し、実用上十分な融着強度を有するシート融着体を安定的に製造することができる。本発明のシート融着体の製造方法の実施によって製造されたシート融着体は、シール縁部の柔軟性、肌触りに優れ、且つ実用上十分な融着強度を有する。また、本発明の吸収性物品の製造方法によれば、斯かる特長を有するシート融着体を具備し、着用者の肌に優しい吸収性物品が提供される。
図1は、本発明の吸収性物品の製造方法の一実施態様である、レーザー式接合装置を用いたパンツ型使い捨ておむつの製造方法の一例の概略斜視図である。 図2は、図1に示す製造方法の実施によって製造されるパンツ型使い捨ておむつを模式的に示す斜視図である。 図3は、図2のI−I線断面を模式的に示す断面図である。 図4は、図1に示すおむつ連続体(帯状のシート積層体)の製造工程を模式的に示す斜視図である。 図5は、図1に示すレーザー式接合装置におむつ連続体(帯状のシート積層体)が導入された状態を模式的に示す図であり、図5(a)は、押さえ部材の一部を破断して示す上面図、図5(b)は、図5(a)のII−II線断面図である。 図6(a)〜図6(c)は、それぞれ、図1に示すレーザー式接合装置を用いておむつ連続体(帯状のシート積層体)を分断するのと同時にサイドシール部(シール縁部)を形成する様子を説明する説明図である。 図7(a)は、図5に示すレーザー式接合装置における支持部材の開口部(光通過部)を拡大して模式的に示す断面図、図7(b)は、図7(a)に示す開口部にシート(おむつ連続体)が当接している状態を模式的に示す断面図である。 図8(a)の左側の図は、図5に示すレーザー式接合装置における支持部材の開口部(光通過部)において、レーザー光照射位置のズレが発生した場合を模式的に示す断面図、図8(a)の右側の図は、そのレーザー光照射によって生じたシール縁部を模式的に示す断面図であり、図8(b)は、本発明の範囲外の開口部(光通過部)についての図8(a)相当図である。 図9(a)〜図9(d)は、それぞれ、本発明に係るレーザー光のエネルギー分布の例示であり、図9(a)〜図9(d)それぞれの上段は、レーザー光の断面の模式的なエネルギー分布図、図9(a)〜図9(d)それぞれの下段は、上段のレーザー光を走査した場合に走査方向と直交する方向の任意のシート積層体断面(図9のX−X’線断面)に加わるエネルギーを時間積分した模式的なエネルギー分布図である。 図10(a)の左側の図は、図5に示すレーザー式接合装置における支持部材の開口部(光通過部)において、図9(d)に示すレーザー光を用いた際にレーザー光照射位置のズレが発生した場合を模式的に示す断面図、図10(a)の右側の図は、そのレーザー光照射によって生じたシール縁部を模式的に示す断面図であり、図10(b)は、図9(a)に示すレーザー光を用いた際の図10(a)相当図である。 図11(a)及び図11(b)は、それぞれ、図1に示す装置の要部(支持部材の開口部)の変形例の模式的な断面図(図7(a)相当図)である。
以下、本発明のシート融着体の製造方法を、該製造方法によりシート融着体を製造する工程を含む、本発明の吸収性物品の製造方法と共に、その好ましい実施態様に基づき図面を参照しながら説明する。図1には、本発明の吸収性物品の製造方法の一実施態様である、レーザー式接合装置を用いたパンツ型使い捨ておむつの製造方法の概略が示されている。本発明の吸収性物品の製造方法は、「複数枚のシートの縁部が重なった状態で融着したシール縁部を有するシート融着体」を製造する工程を含んでいるところ、図1に示す本実施態様のおむつの製造方法においては、斯かるシート融着体として、図2及び図3に示すように、一対のサイドシール部4,4を有する外装体3を具備するパンツ型使い捨ておむつ1を製造する。外装体3及びそれを含むおむつ1の何れも前記シート融着体である。
おむつ1は、図2及び図3に示すように、吸収性本体2と、該吸収性本体2の非肌当接面側に配されて該吸収性本体2を固定している外装体3とを備え、且つ腹側部1Aにおける外装体3の両側縁部と背側部1Bにおける該外装体の両側縁部とが接合されて一対のサイドシール部4,4、ウエスト開口部8及び一対のレッグ開口部9,9が形成されているパンツ型使い捨ておむつであり、このサイドシール部4が、前記の「複数枚のシートの縁部が重なった状態で融着したシール縁部」に相当する部分である。
本実施態様のおむつの製造方法においては、「複数枚のシートが重ねられた帯状のシート積層体」として、複数の枚葉のシート積層体(サイドシール部が形成されていないパンツ型使い捨ておむつの前駆体)が一方向に連なってなる、おむつ連続体10(吸収性物品連続体)を別途製造し、このおむつ連続体10を、図1に示すように、レーザー光30の照射により、個々に分断するのと同時に、その分断によって生じた加圧状態にある複数枚のシートの切断縁部どうしを融着して、一対のサイドシール部4,4(シール縁部)を有する外装体3(シート融着体)を具備するパンツ型使い捨ておむつ1(シート融着体)を連続的に製造する。
前記「複数枚のシートが重ねられた帯状のシート積層体」において、複数枚のシートの少なくとも一部のシートは、樹脂材を含み、該樹脂材を主成分として形成されていることが好ましく、具体的には例えば、樹脂材としてポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン等の熱融着性の合成樹脂を含み、不織布、フィルム、不織布とフィルムとのラミネートシート等からなることが好ましい。不織布としては、エアースルー不織布、ヒートロール不織布、スパンレース不織布、スパンボンド不織布、メルトブローン不織布等が挙げられる。前記シート積層体は、該シート積層体を構成する複数枚のシートの全てが、樹脂材を含むことが好ましい。以下、先ず、おむつ連続体10(帯状のシート積層体)の製造方法について、図4を参照しながら説明する。
先ず、図4に示すように、原反ロール(図示せず)から連続的に供給される帯状の外層シート31と、原反ロール(図示せず)から連続的に供給される帯状の内層シート32の間に、ウエストギャザーを形成するウエスト部弾性部材5、胴回りギャザーを形成する胴回り部弾性部材6及びレッグギャザーを形成するレッグ部弾性部材7を、所定の伸長率に伸長させた伸長状態で各々複数本配する。このとき、本実施態様においては、ウエスト部弾性部材5及び胴回り部弾性部材6には、接着剤塗工機(図示せず)によりホットメルト型接着剤を連続的あるいは間欠的に塗工し、レッグ部弾性部材7は、シートの流れ方向とは直交して往復運動する公知の揺動ガイド(図示せず)を介して、所定の脚周りパターンを形成しながら配される。また、帯状の外層シート31及び帯状の内層シート32には、それらを重ね合わせる前に、両シートの何れか一方又は双方の相対向する面の所定部位に、接着剤塗工機(図示せず)によりホットメルト型接着剤を塗工する。尚、ウエスト部弾性部材5、胴回り部弾性部材6等の弾性部材が、両シート31,32における、レーザー光の照射によって分断される部分(サイドシール部4の形成予定部分)(図5中符号10Cで示す分断予定部分)を跨ぐように伸長状態で配されている場合、その分断後の該弾性部材の大幅な縮みや該弾性部材の抜け等の不都合を回避するために、該部分及びその近傍に接着剤を塗工しておくことが好ましい。
そして、図4に示すように、一対のニップロール11,11の間に、ウエスト部弾性部材5、胴回り部弾性部材6及びレッグ部弾性部材7を伸長状態で挟み込んだ帯状の外層シート31及び帯状の内層シート32を送り込んで加圧することにより、帯状シート31,32間に複数本の弾性部材5,6,7が伸長状態で配された帯状の外装体3を形成する。その後、本実施態様においては、弾性部材プレカット手段(図示せず)を用いて、後述する吸収性本体2を配する位置に対応させて、複数本の胴回り部弾性部材6及び複数本のレッグ部弾性部材7を押圧して、収縮機能が発現されないように個々複数個に分断する。前記弾性部材プレカット手段としては、例えば、特開2002−253605号公報に記載の複合伸縮部材の製造方法に用いる弾性部材分断部等が挙げられる。
次いで、図4に示すように、別工程で製造された吸収性本体2に予めホットメルト接着剤等の接着剤を塗工(図示せず)し、該吸収性本体2を90度回転させて、帯状の外装体3を構成する内層シート32上に間欠的に供給して固定する。尚、吸収性本体固定用の接着剤は、吸収性本体2ではなく、内層シート32における吸収性本体2の配置予定位置に予め塗工しても良い。
次いで、図4に示すように、吸収性本体2が配置された帯状の外装体3におけるレッグ部弾性部材7で環状に囲まれた環状部の内側にレッグホールLO’を形成する。このレッグホール形成工程は、ロータリーカッター、レーザーカッター等の従来からこの種の物品の製造方法における手法と同様の手法を用いて実施することができる。尚、本実施態様においては、帯状の外装体3に吸収性本体2を配置した後にレッグホールを形成しているが、吸収性本体2の配置前にレッグホールを形成しても良い。
次いで、帯状の外装体3をその幅方向(外装体3の搬送方向と直交する方向)に折り畳む。より具体的には、図4に示すように、帯状の外装体3の搬送方向に沿う両側部3a,3aを、吸収性本体2の長手方向両端部を覆うように折り返して吸収性本体2の長手方向両端部を固定した後、外装体3を吸収性本体2と共にその幅方向に2つ折りする。こうして、目的のおむつ連続体10(帯状のシート積層体)が得られる。
本実施態様のおむつの製造方法においては、こうして別途製造されたおむつ連続体10(帯状のシート積層体)に対して、図1に示すように、レーザー式接合装置20(複数枚のシートの縁部が重なった状態で融着したシール縁部を有するシート融着体の製造装置)を用いてレーザー光を照射して、一対のサイドシール部4,4(シール縁部)を有する外装体3(シート融着体)を具備するパンツ型使い捨ておむつ1(シート融着体)を連続的に製造する。
レーザー式接合装置20について説明すると、レーザー式接合装置20は、図1に示すように、矢印A方向に回転駆動される円筒状(環状)の支持部材21を備えた中空の円筒ロール23と、該円筒ロール23の中空部に配され、レーザー光30を照射する照射ヘッド35と、加圧手段として無端状の加圧ベルト24(押さえ部材)及び該加圧ベルト24が架け渡された状態で回転する複数本(3本)のロール25a,25b,25cを備えたベルト式加圧装置26とを備えている。レーザー式接合装置20は、環状の支持部材21の外周面(円筒ロール23の周面部)に巻き掛ける加圧ベルト24の張力を増減調整できる張力調整機構(図示せず)を備え、該張力の調整により、支持部材21と加圧ベルト24とによって、おむつ連続体10(シート積層体)に加える圧力を適宜調整することができる。
支持部材21は、円筒ロール23の周面部(被加工物との当接部)を形成しており、円筒ロール23の左右両側縁部を形成する一対の環状の枠体22,22間に挟持固定されている。本実施態様においては、支持部材21は、環状の枠体22の周長と同じ長さの単一の環状部材から構成されており、通常、鉄、アルミニウム、ステンレス鋼、銅等の金属材料又はセラミックス等の耐熱性を有する材料からなる。
支持部材21は、レーザー光が通過可能な光通過部を有している。本実施態様における支持部材21は、図1及び図5に示すように、光通過部として、該支持部材21を厚み方向に貫通するスリット状の開口部27を有している。尚、図5(図5(b))では、説明容易の観点から、支持部材21及び加圧ベルト24(押さえ部材)並びにこれらに挟まれたおむつ連続体10(シート積層体)が、図5中左側から右側に向かって水平移動しているかのように記載しているが、実際にはこれら各部材は、円筒ロール23の円筒状(環状)に対応した湾曲状態で回転移動している。開口部27は、平面視して矩形形状を有し、その長手方向を支持部材21の幅方向(図5(a)中符号Xで示す方向。円筒ロール23の回転軸と平行な方向。)に一致させて、円筒状の支持部材21の周方向に所定間隔を置いて複数形成されている。支持部材21は、開口部27ではレーザー光を通過させる一方、開口部27以外の部分ではレーザー光を通過(透過)させない。支持部材21に開口部27を形成する方法としては、1)支持部材21の所定箇所にエッチング、パンチング、レーザー加工等により開口部27を穿設する方法の他、2)支持部材21として、単一の環状部材に代えて、湾曲した矩形形状の部材を複数用い、それら複数の部材を、一対の枠体22,22間に、該枠体22の周方向に所定間隔を置いて配置する方法が挙げられる。前記2)の方法では、隣接する2つの部材の間隔が、スリット状の開口部27となる。
尚、レーザー式接合装置20(複数枚のシートの縁部が重なった状態で融着したシール縁部を有するシート融着体の製造装置)においては、レーザー光が通過可能な光通過部が、支持部材21を厚み方向に貫通する(スリット状の)開口部27からなるため、おむつ連続体10(シート積層体)における開口部27と重なる部分(分断予定部分10C)は、加圧ベルト24が当接するだけで、支持部材21と加圧ベルト24(押さえ部材)とで挟まれない。従って厳密に言えば、分断予定部分10Cには、両部材21,24で挟持されることにより発生する加圧力は発生しない。しかし、開口部27と重なる分断予定部分10Cは、それ自体は両部材21,24で挟持されなくとも、その近傍、即ち、おむつ連続体10における開口部27の近傍(開口端)と重なる部分は両部材21,24で挟持されるため、レーザー光の照射前後で動かず、従って、レーザー光の照射によるおむつ連続体10の分断によって生じた切断縁部は動かない。つまり、おむつ連続体10の分断予定部分10C(シート積層体における開口部27と重なる部分)は、両部材21,24での挟持による加圧力により拘束された部分であり、該加圧力が事実上影響する部分である。
支持部材21は、図5(b)に示すように、その外面(被加工物との当接面)に凹部28を有している。凹部28は、円筒状の支持部材21の周方向に所定間隔を置いて複数形成されており、隣接する2つの凹部28,28間に位置する領域(凸部)に、スリット状の開口部27が形成されている。開口部27は、前記凸部における円筒状の支持部材21の周方向の中央に形成されている。
このように、支持部材21の外面に凹部28が形成されていることにより、おむつ連続体10(帯状のシート積層体)の厚みが均一でない場合は、該おむつ連続体10における相対的に厚みの大きい部分(例えば吸収性本体2の配置領域)が凹部28内に収まるように、該おむつ連続体10を支持部材21の外面上に導入することが可能となる。そして、おむつ連続体10をそのように支持部材21上に導入すると、図5(b)に示すように、おむつ連続体10における加圧ベルト24(押さえ部材)との当接面(他方の面10b)が略平坦となるため、加圧ベルト24をおむつ連続体10に押し付けたときに、おむつ連続体10における、開口部27が形成された前記凸部上に位置する部分(図5中符号10Cで示す分断予定部分及びその近傍)全体が、おむつ連続体10の支持部材21への所定のテンションでの巻きかけと加圧ベルト24とによって、所定の圧力でその厚み方向に均一に加圧されるようになり、こうしてレーザー光の照射による分断前から厚み方向に加圧された該部分に、レーザー光を照射して該部分を分断したときに、その分断された該部分を構成する複数枚のシートの切断縁部どうしをより確実に融着させることが可能となり、サイドシール部4(シール縁部)の融着強度の一層の向上が図られる。
ベルト式加圧装置26は、無端状の加圧ベルト24(押さえ部材)及び該加圧ベルト24が架け渡された状態で回転する3本のロール25a,25b,25cを備えている。ロール25a,25b,25cは駆動ロールでも良く、加圧ベルト24に連れ回りする従動ロールでも良い。加圧ベルト24は、ロール25a,25b,25cの何れか1以上を駆動ロールとして、又は円筒ロール23と連れ回りして、円筒ロール23(支持部材21)と同速度で移動する。支持部材21及び加圧ベルト24は、空冷、水冷等により温度を所定の温度範囲に維持することが好ましい。
加圧ベルト24(押さえ部材)としては、加工時に発生する熱に耐えうる耐熱性を有する金属又は樹脂製のベルトを用いることができ、本実施態様における加圧ベルト24は、鉄、アルミニウム、ステンレス鋼等の金属材料からなる。また、加圧ベルト24としては、通常、被加工物(おむつ連続体10)に対して照射されるレーザー光の透過性を有しないものが用いられるが、該透過性を有するものを用いることもできる。
図1に示すように、中空の円筒ロール23(支持部材21)の中空部には、該円筒ロール23の周面部を形成する支持部材21に向けてレーザー光30を照射する照射ヘッド35が設けられている。照射ヘッド35は、レーザー光30を自在に走査するガルバノスキャナ(モータ軸にミラーが付いた装置)であり、レーザー光30を円筒ロール23の回転軸と平行な方向(図5(a)中符号Xで示す方向)に進退させる機構、レーザー光30が支持部材21上のおむつ連続体10に当たる位置(照射点)を円筒ロール23の周方向に移動させる機構、円筒ロール23の周面上でレーザー光30のスポット径を一定にする機構等を備えている。レーザー照射機構は、このような構成を有することによって、レーザー光30の照射点を、円筒ロール23の周方向及び該周方向と直交する方向(図5(a)中符号Xで示す方向。円筒ロール23の回転軸と平行な方向。)の両方向に任意に移動させることができる。
図1に示すように、おむつ連続体10(帯状のシート積層体)は、図示しない案内ロール等によって、所定のテンションが掛けられた状態で、矢印A方向に回転駆動される円筒ロール23の周面部を形成する支持部材21の外面上に導入され、該支持部材21に巻き掛けられるようにして該円筒ロール23の回転によりその周方向に所定距離搬送された後、図示しない導出ロール及びニップロール等によって該支持部材21から離れる。このように、おむつ連続体10を、円筒ロール23の周面部を形成する支持部材21に所定のテンションで巻き掛け且つ加圧ベルト24によって圧接するようにして搬送することにより、おむつ連続体10における支持部材21と加圧ベルト24とに挟まれた部分及びその近傍は、レーザー光の照射による分断前からその厚み方向に加圧(圧縮)された状態となるため、おむつ連続体10が不織布を含む場合等に、該おむつ連続体10をより効率的に圧縮させることができ、結果として、斯かる圧縮中のおむつ連続体10に対してレーザー光を照射してこれを分断したときに、その分断された部分を構成する複数枚のシートの切断縁部どうしをより確実に融着させることが可能となり、サイドシール部4(シール縁部)の融着強度の一層の向上が図られる。
本実施態様のおむつの製造方法においては、図1及び図5に示すように、おむつ連続体10(帯状のシート積層体)を連続搬送しつつ、その一方の面10aを、円筒ロール23の周面部を形成し且つレーザー光30が通過可能なスリット状の開口部27(光通過部)を有する、支持部材21の外面に当接させ、加圧状態となったおむつ連続体10に対して、支持部材21側から開口部27を介してレーザー光30を照射することにより、おむつ連続体10を分断するのと同時に、その分断によって生じた前記加圧状態にある複数枚のシートの切断縁部どうしを融着させて、サイドシール部4(シール縁部)を形成する。
詳細には、図1及び図5に示すように、支持部材21に当接しているおむつ連続体10の他方の面10b(支持部材21との当接面である一方の面10aとは反対側の面)に、加圧ベルト24(押さえ部材)を押し付け、その状態のおむつ連続体10に対して、支持部材21側からスリット状の開口部27を介してレーザー光30を照射することにより、一対のサイドシール部4,4(シール縁部)を有する外装体3(シート融着体)を具備するおむつ1(シート融着体)を連続的に製造する。このように、レーザー光30の照射は、支持部材21と加圧ベルト24とに挟まれることによって加圧状態(圧縮状態)にあるおむつ連続体10に対して行うことが、該照射によって生じた複数枚のシートの切断縁部どうしを確実に融着させて、サイドシール部4の融着強度を向上させる観点から好ましい。
図6は、レーザー式接合装置20を用いておむつ連続体10(帯状のシート積層体)を分断するのと同時にサイドシール部4(シール縁部)を形成する様子を説明する図であり、図6(a)には、おむつ連続体10のレーザー光30による分断予定部分10C及びその近傍が模式的に示されている。本実施態様におけるおむつ連続体10の分断予定部分10Cは、図5(a)に示すように、おむつ連続体10の吸収性本体2が配置されていない領域における長手方向(搬送方向A)の中央である。斯かる分断予定部分10Cは、ウエスト開口部8(図2参照)の開口端部及びその近傍が、8枚のシートが重ねられた8層構造部分、それ以外の部分が、4枚のシートが重ねられた4層構造部分となっている。4層構造部分は、図6(a)に示すように、腹側部1Aにおける1枚の外装体3を構成する2枚のシート(外層シート31及び内層シート32)と、背側部1Bにおける1枚の外装体3を構成する同じく2枚のシート31,32とからなり、これら4枚のシートが積層されて構成されている。一方、8層構造部分は、前述したように、おむつ連続体10の製造時に帯状の外装体3の両側部3a,3aが吸収性本体2の長手方向両端部を覆うように折り返されている(図4参照)ことに起因して、腹側部1A及び背側部1Bそれぞれに外装体3が2枚存し且つこれら計4枚の外装体3,3が積層されているので、結果として8枚のシート31,32が積層されて構成されている。尚、4層構造部分及び8層構造部分それぞれにおいて、互いに重なり合うシート31,32間には、ウエスト部弾性部材5、胴回り部弾性部材6等の弾性部材が介在配置されている場合があるが、図6では、説明容易の観点から、該弾性部材の図示を省略している。以下、主として、4層構造部分について説明するが、特に断らない限り、8層構造部分も4層構造部分と同様に構成されサイドシール部4が形成される。
おむつ連続体10における4層構造の分断予定部分10Cにおいて、おむつ連続体10の一方の面10a(支持部材21との当接面)を構成する外層シート31及び一方の面10aを構成するシート以外のシート(内層シート32)は、何れか一方又は両方が、レーザー光30を吸収して発熱するシートである。本実施態様においては、分断予定部分10Cを構成する4枚のシート31,32の全てが、レーザー光30を吸収して発熱するシート(不織布)である。また、分断予定部分10C及びその近傍における互いに重なり合う2枚のシート間は、レーザー光30の照射前において、接着剤等により接合されていても良く、全く接合されていなくても良い。
おむつ連続体10は、図6(b)に示すように、一方の面10aが支持部材21に当接し且つ分断予定部分10Cがスリット状の開口部27上に位置するように、矢印A方向に回転する支持部材21上に導入されると共に、他方の面10bに加圧ベルト24(押さえ部材)が押し付けられることによって、矢印A方向に搬送されつつ厚み方向に加圧(圧縮)される。そして、斯かる搬送中且つ加圧状態の分断予定部分10Cに対して、支持部材21側から開口部27を介してレーザー光30が照射される。前述したように、レーザー光30の照射点は、円筒ロール23の周方向に任意に移動可能に構成されており、開口部27の該周方向に沿った移動に追従して走査するように設定されているので、該開口部27上に位置する分断予定部分10Cには、その搬送中にレーザー光30が一定時間連続的に照射される。
4層構造の分断予定部分10Cにレーザー光30が照射されると、該分断予定部分10Cに存するシート31,32の形成材料(繊維等)は、レーザー光30の直射による発熱によって気化して消失し、該分断予定部分10Cの近傍に存する該形成材料は、レーザー光30によって間接的に熱せされて溶融する。その結果、図6(c)に示すように、4層構造の分断予定部分10Cが溶断されて、おむつ連続体10から1つの枚葉のシート積層体(おむつ前駆体)が切り分けられる形で、該おむつ連続体10が分断されるのと同時に、その分断によって生じた該枚葉のシート積層体における4枚のシート31,32の切断縁部どうし、及び、切り分けられた該おむつ連続体10における4枚のシート31,32の切断縁部どうしが、それぞれ融着する。これらの切断縁部どうしは、それぞれ、その形成前(レーザー光30の照射によるおむつ連続体10の分断前)から、支持部材21と加圧ベルト24とに挟まれることによって加圧状態(圧縮状態)とされていたものである。本実施態様のおむつの製造方法によれば、このように、一回のレーザー光の照射で、帯状のシート積層体の分断と、その分断によって生じた2箇所の加圧状態にあるシートの切断縁部どうしの融着とを同時に実施するため、2箇所の融着箇所を二回のレーザー光の照射で融着する方法(本発明の範囲外の方法)に比べ、おおよそ半分のレーザー出力で融着と分断とを同一工程で実施でき、おむつ1を効率良く製造することができる。また、融着と分断とを同一工程で行えるため、シートの切断縁部どうしが融着されていない非シール縁部が発生しないので、材料の削減効果もある。
シート31,32の切断縁部は、レーザー光30の照射中及び照射終了直後は、発熱して溶融状態となっているが、レーザー光30の照射によっておむつ連続体10から切り分けられた1つの枚葉のシート積層体(おむつ前駆体)及び該おむつ連続体10それぞれの、支持部材21と加圧ベルト24とによる加圧状態がされたまま、照射終了後からは支持部材21の接触により冷却され易くなり、外気や支持部材21・加圧ベルト24への伝熱によって速やかに冷却されて固化し、該切断縁部の形成材料(繊維等)が溶融一体化した融着部40となる。こうして、融着部40が形成されることによって、1個のおむつ1における一対のサイドシール部4,4のうちの一方が形成される(即ち、融着部40=サイドシール部4)。尚、必要に応じ、吸引装置、排気装置等の公知の冷却手段を用いてシート31,32の切断縁部を強制的に冷却し、融着部40の形成を促進しても良い。
こうして1箇所の分断予定部分10Cが分断されると、レーザー光30は、その照射点が搬送方向Aとは逆方向に隣接する別の開口部27に当たるように移動され、該別の開口部27を介してその上に位置する別の分断予定部分10Cに照射される。これにより、別の分断予定部分10Cが前記と同様に分断・融着され、先に形成されたサイドシール部4と対をなす他方のサイドシール部4(融着部40)が形成される。以後、同様の操作を繰り返すことにより、一対のサイドシール部4,4(シール縁部)を有する外装体3(シート融着体)を具備するパンツ型使い捨ておむつ1(シート融着体)が連続的に製造される。このように、本実施態様のおむつの製造方法においては、おむつ1のサイドシール部(融着部)は、レーザー光の照射による融着法によって形成され、他の融着法によっては形成されない。
こうして製造されたおむつ1の主たる特長部分の1つとして、サイドシール部4が挙げられる。図6(c)に示す如き、サイドシール部4の延びる方向(図1中符号Xで示す方向)と直交する方向(おむつ1の幅方向)の断面視において、前記分断によって生じたサイドシール部4の外縁4aが、外装体3(シート融着体)の内方に向かって凸の弧状をなし、且つ外縁4aを含んでそれよりも外装体3の内方に、該外装体3を構成する4枚のシート31,32どうしの融着部40が形成され、該融着部40は、該外装体3の厚み方向(図6(c)の上下方向)の中央部が両端部(上端部及び下端部)に比して幅が広い。即ち、融着部40は、おむつ1の幅方向(レーザー光による分断方向と直交する方向)の断面視において、端部から中央部に向かって融着部40の幅が徐々に大きくなっており、所謂、三日月状又は半月状に形成されている〔図6(c)示す融着部40は三日月状〕。
サイドシール部4は、シートの形成材料が溶融固化してなる融着部40の存在により、おむつ1の他の部位に比して硬くて肌触りが悪く、おむつ1の着用感を低下させる原因となり得る部位であるところ、このように融着部40がおむつ1の幅方向の断面視において三日月状又は半月状に形成されていると、従来のサイドシール部における融着部のように同断面視において矩形形状に形成されている場合に比して、サイドシール部4を構成する外装体3の側縁部の角部3Sに存する融着部40の割合が減少し、これにより角部3Sが本来有する柔軟性、肌触り感が損なわれ難くなるため、従来品に比しておむつの着用感が向上する。一方、サイドシール部4の融着強度に大きな影響を及ぼす部位である、外装体3の側縁部の厚み方向の中央部(外装体3の一面側の角部3Sと他面側の3Sとに挟まれた部分)には、十分な量の融着部40が存しているため、サイドシール部4は実用上十分な融着強度を有し、おむつ1の着用中にサイドシール4が破れる等の不都合が生じ難い。
このように、サイドシール部4の融着部40がおむつ1の幅方向の断面視において三日月状又は半月状に形成される理由は、図6(b)及び図6(c)に示すように、おむつ連続体10の分断予定部分10Cへのレーザー光30の照射中及び照射直後に、不織布からなるおむつ連続体10(分断予定部分10C)が、金属材料からなる支持部材21と押さえ部材24との間に介在配置されているためと推察される。即ち、おむつ連続体10(外層シート31及び内層シート32)を上下から挟持する支持部材21及び押さえ部材24の主たる形成材料である金属材料の方が、シート31,32の主たる形成材料である不織布に比して熱伝導率が高いため、レーザー光30の照射によってシート31,32に発生した熱は、外気によって冷やされると同時に、該シート31,32に接する支持部材21又は押さえ部材24に速やかに吸収されやすいところ、レーザー光30の照射によっておむつ連続体10が分断されて形成された、サイドシール部4を構成する外装体3の側縁部の角部3Sは、該角部3Sに比して熱伝導率の高い支持部材21又は押さえ部材24に接しているため、該角部3に発生した熱は両部材21,24に速やかに吸収され、結果として、該角部3は、融着部40が形成される程の高温にはなり難く、そのため、融着部40の割合が極めて少ない部位となる。一方、外装体3の側縁部の厚み方向の中央部(外装体3の一面側の角部3Sと他面側の3Sとに挟まれた部分の中央部)は、熱伝導率の高い両部材21,24と接していないため、レーザー光30の照射によって該中央部に発生した熱は該中央部に留まって該中央部を溶融させ、結果として、該中央部に融着部40が多く偏在するようになる。
従って、融着部40をおむつ1の幅方向の断面視において三日月状又は半月状に形成し前述した作用効果を奏させるようにするためには、本実施態様のように、支持部材21及び押さえ部材24は、鉄、アルミニウム、ステンレス鋼、銅等の金属材料やセラミックスからなり、且つおむつ連続体10(帯状のシート積層体)を構成する複数枚のシート31,32の少なくとも一部のシート(特に外装体3の外面を形成する外層シート31)は、その一部に樹脂材を含むものであり、具体的には例えば、不織布からなることが好ましい。また、複数枚のシート31の全てのシートに樹脂材が含まれることが好ましい。不織布としては、当該技術分野において通常用いられているものを特に制限無く用いることができる。
本実施態様のおむつの製造方法(レーザー式接合装置)の主たる特徴の1つは、支持部材21に光通過部として設けられているスリット状の開口部27にある。即ち、本実施態様における開口部27は、図7に示すように、おむつ連続体10(シート積層体)の当接面21a側に位置するシート当接面側開口端27aに比して開口幅が小さい、幅狭部27cを有し、幅狭部27cとシート当接面側開口端27aとの間に、加圧によりシート当接面側開口端27aから開口部27内に膨出したおむつ連続体10(シート積層体)の膨出部10Pを収容可能な、空間27Sが形成されている。開口部27のシート当接面側開口端27aは、開口部27の厚み方向両端27a,27bのうち、支持部材21に当接されたおむつ連続体10(シート積層体)に対応する開口端であり、おむつ連続体10における開口端27aと重なる部分(シート当接面側開口端対応部)にレーザー光30が照射される。幅狭部27cは、シート当接面側開口端27aとその反対側に位置する開口端(レーザー光照射側開口端)27bとの間で且つ開口部27の幅方向Yの中央に位置している。尚、幅方向Yは、スリット状の開口部27の長手方向と直交する方向であり、搬送方向Aと平行である。開口部27がこのように構成されていることにより、以下に説明するように、前述した、レーザー光照射位置のズレに起因する問題(シール縁部の融着強度のばらつき)が解決され、融着強度等の要求特性を満たしたシール縁部を有する製品を安定的に製造することが可能となる。
図8には、支持部材の光通過部(開口部)においてレーザー光照射位置のズレが発生した場合が示されており、図8(a)は、本実施態様に係る開口部27、図8(b)は、開口部27の比較対象としての開口部27Z(本発明の範囲外の開口部)に関するものである。開口部27Zは、幅方向Yに沿う断面視における形状が開口部27と異なっており、該断面視において等脚台形状をなし、シート当接面側開口端27Zaからその反対側に位置する開口端27Zbに向かうに従って開口幅が漸次増加しており、また、両開口端27Za,27Zb間には、開口部27の幅狭部27cの如き、開口幅が開口端27Zaのそれに比して狭い部分を有していない。
図8(b)に示すように、開口部27Zを介しておむつ連続体10にレーザー光30を照射した場合において、本来は開口部27Zの幅方向Yの中心に位置すべきレーザー光照射位置が、幅方向Yにずれた場合(図8(b)では該中心から左にずれている)、該中心を基準として一方側と他方側とでレーザー光30による発熱位置が異なってしまう。そのため、斯かるレーザー光30の照射によっておむつ連続体10が分断されて生じた2つのサイドシール部4,4(シール縁部)において、それらの融着部40の幅(シール幅)T1,T2の差が大きくなってしまい、サイドシール部4の融着強度(シール強度)のばらつきが発生する。
これに対し、本実施態様に係る開口部27においては、図7及び図8(a)に示すように、レーザー光30が開口部27内を通過しておむつ連続体10の前記シート当接面側開口端対応部(おむつ連続体10における開口端27aと重なる部分)に到達する前に、幅狭部27cを通過するようになされており、この幅狭部27cによって、レーザー光30の一部のみが前記シート当接面側開口端対応部の幅方向Yの中心に照射されるように誘導されるので、開口部27Zにおけるのと同様のレーザー光照射位置のズレが発生しても、該中心を基準として一方側と他方側とでレーザー光30による発熱位置は同じである。そのため、斯かるレーザー光30の照射によっておむつ連続体10が分断されて生じた2つのサイドシール部4,4(シール縁部)において、それらの融着部40の幅(シール幅)T1,T2の差は小さく、実質的に両者の差はゼロとなり得るため、サイドシール部4の融着強度(シール強度)のばらつきが効果的に低減される。
本実施態様においては、開口部27の幅狭部27cでの開口幅W2(図7(a)参照)は、レーザー光30のスポット径φに比して小さくなされており(W2<φ)、斯かる構成により、図8(a)に示すように幅狭部27cによって、レーザー光30の一部のみがおむつ連続体10の前記シート当接面側開口端対応部に照射するようになされている。ここで、「レーザー光のスポット」は、レーザー光の照射対象物(シート積層体)における該レーザー光が照射されている部分であり、「レーザー光のスポット径」は該スポットの直径である。
開口幅W2とレーザー光のスポット径φとの比(W2/φ)は、好ましくは0.3以上、更に好ましくは0.15以上、そして、好ましくは15以下、更に好ましくは2以下、より具体的には、好ましくは0.3以上15以下、更に好ましくは0.15以上2以下である。また、開口幅W2をレーザー光30のスポット径φと同じか、あるいは本実施態様のようにW2<φとする場合、W2/φは、好ましくは0.3以上、更に好ましくは0.15以上、そして、好ましくは1以下、更に好ましくは0.75以下、より具体的には、好ましくは0.3以上1以下、更に好ましくは0.15以上0.75以下である。
一方、開口部27のシート当接面側開口端27aでの開口幅W1は、レーザー光30のスポット径φと同じでも良く、あるいはスポット径φに比して小さくても大きくても良い。図8(a)に示す形態では、開口幅W1はレーザー光30のスポット径φに比して小さくなされており、レーザー光30のスポット径及び開口部27の各部の開口幅の大小関係は、スポット径φ>開口幅W1>開口幅W2となっており、開口幅W2が最小である。
また前述したように、サイドシール部4(シール縁部)の融着強度(シール強度)の向上には、レーザー光照射時に、おむつ連続体10(シート積層体)における開口部27(開口端27a)と重なる部分が加圧状態にあることが必要である。本発明者らの知見によれば、斯かるシート積層体の加圧状態は、開口部27のシート当接面側開口端27aでの開口幅W1(図7(a)参照)によって変化し、その加圧状態の変化の影響により、レーザー光を照射したときのシート積層体の溶融状態が変化し、その結果、シール縁部の融着強度が変化する。また、本発明者らの知見によれば、シール縁部の融着強度を実用上十分なレベルとし得る、開口端27aでの開口幅W1は特定範囲に限られており、開口幅W1がその特定範囲から外れると、レーザー光照射によって生成したシート積層体の溶融物が該シート積層体を構成するシート間に十分に入り込まず、シール縁部の十分な融着強度は得られない。この開口部27のシート当接面側開口端27aでの開口幅W1とレーザー光のスポット径φとの比(W1/φ)は、好ましくは0.15以上、更に好ましくは0.3以上、そして、好ましくは15以下、更に好ましくは2以下、より具体的には、好ましくは0.15以上15以下、更に好ましくは0.3以上2以下である。
また、開口部27のシート当接面側開口端27aでの開口幅W1を前記特定範囲に設定し、おむつ連続体10(シート積層体)における開口部27(開口端27a)と重なる部分の加圧状態を適切にすると、その加圧によって図7(b)に示すように、おむつ連続体10の一部(表層部)が開口端27aから開口部27内に膨出して、膨出部10Pが形成される場合があるところ、この膨出部10Pが開口部27に触れる等して、膨出部10Pの形状に変化が生じてしまうと、開口幅W1を前記特定範囲に設定したことによって適切になされたはずのおむつ連続体10の加圧状態にも変化が生じてしまい、その結果、サイドシール部4(シール縁部)の十分な融着強度が得られないおそれがある。
そこで、本実施態様に係る開口部27においては、図7に示すように、幅狭部27cとシート当接面側開口端27aとの間に、おむつ連続体10(シート積層体)の膨出部10Pを収容可能な空間27Sを形成している。このように、開口部27のシート当接面側開口端27a側の空間27Sは、サイドシール部4(シール縁部)の融着強度の向上に特に寄与する。膨出部10Pに触れずにこれを空間27Sに収容可能とする観点から、空間27Sの高さD1(図7参照)、即ち、幅狭部27cとシート当接面側開口端27aとの離間距離は、好ましくは、シート積層体を加圧(圧縮)した際にシート当接面側開口端27aから開口部27内に膨出した該シート積層体の膨出部10Pの最大厚み以上、更に好ましくは、加圧前のシート積層体の厚み以上、そして、好ましくは、加圧前のシート積層体の厚みの10倍以下、更に好ましくは、加圧前のシート積層体の厚みの100倍以下である。
前述の実施態様においては、開口部27の幅狭部27cでの開口幅W2(図7(a)参照)は、レーザー光30のスポット径φに比して小さくなされていたが、本発明においては、開口幅W2はレーザー光30のスポット径φに比して大きくてもよい(W2>φ)。
開口部27は、図7に示す如き幅方向Yに沿う断面視において、シート当接面側開口端27aから幅狭部27cに向かうに従って開口幅が漸次減少しており、開口端27aと幅狭部27cとの間に位置する空間27Sは、該断面視において等脚台形状をなしている。また、開口部27は、同断面視において、幅狭部27cからシート当接面側開口端27aとは反対側に位置するレーザー光照射側開口端27bに向かうに従って開口幅が漸次増加しており、幅狭部27cと開口端27bとの間に位置する空間も、空間27Sと同様に、該断面視において等脚台形状をなしている。つまり、開口部27は、図7に示す如き幅方向Yに沿う断面視において、砂時計状をなしている。
支持部材21の少なくともレーザー光が照射される面(レーザー光被照射面)21b(シート積層体当接面21aとは反対側に位置する面)は、レーザー光の吸収性が低い材料(レーザー光低吸収性材料)を含んで形成されていることが好ましい。おむつ連続体10(シート積層体)へのレーザー光の照射によるサイドシール部4(シール縁部)の形成は、前述したように、1)シート積層体を加圧しながら溶融、2)溶融部を加圧しながら冷却、3)溶融部が冷却固化して融着部が形成された後、加圧を解放、という複数の工程を経て実施されるところ、支持部材21のレーザー光被照射面21bが前記レーザー光低吸収性材料を含んで形成されていると、レーザー光が照射されることに起因する支持部材21の温度上昇が抑制され、その結果、融着部の冷却時間の短縮、シール縁部の品質の安定化等の効果が奏される。レーザー光の照射によって支持部材21の温度が上昇しすぎると、融着部の冷却時間が長くなり、また、それに起因して、溶融部が十分に冷却されないまま加圧から解放される事態が生じ、その結果、シール縁部の融着強度(シール強度)が低下するおそれがある。
前記レーザー光低吸収性材料としては、例えば、CO2レーザー波長に対し吸収性が低い材料として、銅、アルミニウム、銀、金等が挙げられる。また、支持部材21の少なくともレーザー光被照射面21bを前記レーザー光低吸収性材料から形成する方法としては、i)支持部材21全体を前記レーザー光低吸収性材料から形成する方法、ii)前記レーザー光低吸収性材料ではない非レーザー光低吸収性材料(金属材料又はセラミックス等の通常の耐熱性材料)からなる支持部材21の基体を形成し、その基体におけるレーザー光被照射面21bとなる面上に、前記レーザー光低吸収性材料からなる層を設ける方法、等が挙げられる。前記ii)の方法において、前記レーザー光低吸収性材料からなる層の設置方法は特に制限されず、例えば、支持部材21の基体の一面に溶融状態の前記レーザー光低吸収性材料を塗布する方法、支持部材21の基体の一面に板状の前記レーザー光低吸収性材料を接合する方法等が挙げられる。また、前記ii)の方法において、前記レーザー光低吸収性材料からなる層の厚みは、好ましくは0.05mm以上、更に好ましくは0.1mm以上、そして、好ましくは10mm以下、更に好ましくは5mm以下、より具体的には、好ましくは0.05mm以上10mm以下、更に好ましくは0.1mm以上5mm以下である。
本発明に係るレーザー光について説明すると、シート積層体に照射するレーザー光としては、シート積層体を構成するシートに吸収され該シートを発熱させる発振波長のレーザー光を用いる。ここで、「シート積層体を構成するシート」は、シート積層体の一方の面(支持部材との当接面)を構成するシート(例えば前記実施態様では外層シート31)に限定されず、シート積層体を構成するシートであればどれであっても良い。シート積層体に照射するレーザー光が、該シート積層体を構成する個々のシートについて、該シートに吸収されて該シートを発熱させる発振波長であるか否かは、シートの材質と、使用するレーザー光の発振波長との関係で決まる。シート積層体を構成するシートが、前記実施態様のように、使い捨ておむつや生理用ナプキン等の吸収性物品(サニタリー用品)の製造に汎用される合成樹脂製の不織布やフィルムである場合、レーザー光としては、CO2レーザー、YAGレーザー、LDレーザー(半導体レーザー)、YVO4レーザー、ファイバーレーザー等を用いることが好ましい。また、シート積層体を構成するシートが、合成樹脂として、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン等を含む場合、該シートに吸収され該シートを良好に発熱させ得る発振波長としては、例えば、8.0〜15μmを用いることが好ましく、高出力のレーザー装置が存在するCO2レーザーの発振波長の9.0〜11.0μmを用いることが特に好ましい。レーザー光のスポット径、レーザー出力等は、シート積層体を構成するシートの材質や厚み等を考慮して適宜選択することができる。
図9(a)〜図9(d)には、本発明に係るレーザー光のエネルギー分布が例示されている。図9の上段は、レーザー光の断面の模式的なエネルギー分布図(スポットのエネルギー分布図)、図9の下段は、上段のレーザー光を走査した場合に走査方向と直交する方向の任意のシート積層体断面(図9のX−X’線断面)に加わるエネルギーを時間積分した模式的なエネルギー分布図(走査時のエネルギー分布図)であり、図9の下段において、左端の図における矢印はレーザー光の走査方向を示す。図9(a)に示すレーザー光のエネルギー分布30A’は、いわゆるガウス分布であり、エネルギー分布曲線が山形状をなし、横断面中心のエネルギーが高く、中心から外側に向かって遠ざかるに従い順次エネルギーが低くなる。
このようなエネルギー分布曲線が山形状をなすレーザー光を用いてシート積層体の分断及びシール縁部の形成を行った場合、シール強度のばらつきが発生するおそれがある。例えば、図10(b)に示すように、開口部27を介しておむつ連続体10(シート積層体)に、走査時のエネルギー分布30Aを有するレーザー光を照射した場合において、本来は開口部27の幅方向Yの中心に位置すべきレーザー光照射位置が、幅方向Yにずれた場合、エネルギー分布30Aがガウス分布であることに起因して、該中心を基準として一方側と他方側とで該レーザー光による発熱位置が異なってしまう場合がある。その場合、斯かるレーザー光の照射によっておむつ連続体10が分断されて生じた2つのサイドシール部4,4(シール縁部)において、それらの融着部40の幅(シール幅)T1,T2の差が大きくなってしまい、サイドシール部4の融着強度(シール強度)のばらつきが発生するおそれがある。
このような、レーザー光のエネルギー分布に起因する不都合の発生を防止する観点から、本発明に係るレーザー光としては、該レーザー光を走査させつつシート積層体に照射させた際に、該レーザー光の走査方向と直交する方向の任意の該シート積層体断面(図9のX−X’断面)に加わるエネルギーを時間積分したエネルギー分布(走査時のエネルギー分布)がフラットであるレーザー光(均一強度分布のレーザー光)が好ましい。この「走査時のエネルギー分布がフラット」の理想形が、図9(d)に示す走査時のエネルギー分布30Bである。図9(d)に示すレーザー光の走査時のエネルギー分布30Bは、エネルギー分布曲線が四角形形状をなし、頂部はフラットで裾野部分の広がりが無いエネルギー分布をしている。
図10(a)に示すように、開口部27を介しておむつ連続体10に、走査時のエネルギー分布30Bを有するレーザー光を照射した場合において、走査時のエネルギー分布30Aを有するレーザー光を照射したときと同様のレーザー光照射位置のズレが発生しても、エネルギー分布30Bがフラットであることに起因して、開口部27の幅方向Yの中心を基準として一方側と他方側とで該レーザー光による発熱位置は同じである。そのため、斯かるレーザー光の照射によっておむつ連続体10が分断されて生じた2つのサイドシール部4,4(シール縁部)において、それらの融着部40の幅(シール幅)T1,T2の差は小さく、実質的に両者の差はゼロとなり得るため、サイドシール部4の融着強度(シール強度)のばらつきが効果的に低減される。
但し、本発明で好ましく用いられる「走査時のエネルギー分布がフラットであるレーザー光」には、図9(d)に示す走査時のエネルギー分布30Bを有するレーザー光の如き理想形のみならず、該エネルギー分布が完全なフラットではないが、フラットに近いものも含まれる。この「走査時のエネルギー分布がフラットに近いレーザー光」の一例が、図9(b)に示す、スポットのエネルギー分布がトップハット分布であるレーザー光及び、図9(c)に示す、スポットのエネルギー分布がいわゆるアキシコン分布のレーザー光である。トップハット分布のレーザー光は、ガウス分布のレーザー光を、ホモジェナイザーを用いてトップハット分布に変換することで得られる。アキシコン分布のレーザー光は、ガウス分布のレーザー光を、アキシコンレンズを用いてアキシコン分布に変換することで得られる。
図11には、本発明に係る支持部材の開口部(光通過部)の他の例が示されている。尚、後述する支持部材の開口部(光通過部)の他の例については、前述した開口部27と異なる構成部分を主として説明し、同様の構成部分は同一の符号を付して説明を省略する。特に説明しない構成部分は、開口部27についての説明が適宜適用される。
前述した開口部27においては、図7に示すように、おむつ連続体10(シート積層体)の膨出部10Pを収容する空間27Sを画成する側壁部が、支持部材21のシート積層体当接面21aから幅狭部27cに向かって斜め内方に延びており、従って、シート積層体当接面21aと直交する側壁部は存していなかったが、図11に示す開口部27A,27Bにおいては、空間27Sを画成する側壁部が、シート積層体当接面21aと直交する側壁部を含んでいる。空間27Sが斯かる構成を有していると、空間27S内の膨出部10Pが該空間27Sを画成する側壁部に触れる可能性が低下するため、レーザー光照射時においてシート積層体の加圧状態が変化する不都合が一層効果的に防止され、シール縁部の融着強度の向上がより一層確実に図られる。
図11(a)に示す開口部27Aにおいては、空間27Sを画成する側壁部が、シート積層体当接面21aと直交する側壁部のみからなる。従って、開口部27Aにおいては、シート当接面側開口端27aと幅狭部27cとの間の開口幅は一定であり、これらの間に位置する空間27Sは、幅方向Yに沿う断面視において矩形形状をなしている。また、図11(b)に示す開口部27Bにおいては、空間27Sを画成する側壁部が、シート積層体当接面21aと直交する側壁部と、該側壁部に連接され且つ幅方向Yに沿う断面視において開口部27Bの外方に向かって凸の湾曲した側壁部とを含んで構成されている。つまり、開口部27Bにおいては、空間27Sにおけるシート当接面側開口端27a寄りの部分のみが、幅方向Yに沿う断面視において矩形形状をなしており、空間27S全体としては、同断面視において、支持部材21の内方側に位置する2つの角部が丸みを帯びた矩形形状をなしている。
本発明で製造されるシート融着体は、そのまま、あるいは他の部材と一体化されて各種の物品として用いることができる。各種の物品としては、前述したパンツ型使い捨ておむつ以外の他の吸収性物品として、例えば、生理用ナプキン、失禁パッド等が挙げられ、また、吸収性物品以外には、床面清掃用のシート、身体清拭用のシート、身体加温用の発熱具等が挙げられる。例えば、吸収性物品を構成するシート融着体としては、a)吸収性物品の肌当接面を形成する表面シートと非肌当接面を形成する裏面シートとが、吸収体の周縁部より延出した部分で接合されているもの、b)生理用ナプキンにおける、表面シートとウイング部形成用シート、ウイング部形成用シートと裏面シート、表面シートとウイング部形成用シートと裏面シート、が融着したもの、等が挙げられる。
特に、本発明で製造されるシート融着体は、シール縁部の柔軟性、肌触りに優れていることから、吸収性物品が生理用ナプキンである場合、シート融着体を製造する工程を、吸収体を介在させた表面シートと裏面シートとを生理用ナプキンの外周に沿って接合する外周シール部形成に用いても良い。また、シート融着体を製造する工程を、吸収体を介在させた表面シートと裏面シートとを、生理用ナプキンにおける本体部分(ウイングを除く部分)の外周に沿って接合する外周シール部形成に用いても良い。
以上、本発明をその実施態様に基づいて説明したが、本発明は、前記実施態様に制限されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。例えば、シート積層体は、図6(a)に示す如き4枚のシートが重ねられたものの他、2枚、3枚又は5枚以上のシートが重ねられたものであっても良い。また、おむつ連続体10(シート積層体)を円筒ロール23(支持部材21)に皴やたるみを発生させずに巻き掛けるために、レーザー式接合装置20に、おむつ連続体10のテンションを制御する機構を具備させても良い。また、レーザー式接合装置20は、押さえ部材24におけるおむつ連続体10との当接面に付着した樹脂等を除去するための機構を備えていても良い。また、前記実施態様では、円筒ロール上でシール縁部を形成する工程を実施していたが、斯かる工程は、円筒ロール上の他、任意の曲面上や平面上でも実施可能である。また、おむつ連続体10を加圧状態とするための加圧手段(加圧方法)は、前述した、支持部材21と加圧ベルト24(押さえ部材)とによるおむつ連続体10の挟持に制限されず、例えば、支持部材21側からのおむつ連続体10の吸引、支持部材21とは反対側(押さえ部材側)からのおむつ連続体10へのエアー吹き付け、おむつ連続体10の支持部材21へのテンション調整、静電気あるいは磁力を用いた加圧、等が挙げられる。前述した一の実施態様のみが有する部分は、すべて適宜相互に利用できる。前述した本発明の実施態様に関し、更に以下の付記を開示する。
<1>
複数枚のシートの縁部が重なった状態で融着したシール縁部を有するシート融着体の製造方法であって、
前記複数枚のシートの少なくとも一部のシートは樹脂材を含み、
複数枚のシートが重ねられた帯状のシート積層体の一方の面を、レーザー光が通過可能な光通過部を有する支持部材に当接させ、加圧状態となった該帯状のシート積層体に対して、該支持部材側から該光通過部を介して、該シート積層体を構成するシートに吸収され該シートを発熱させる波長のレーザー光を照射することにより、該帯状のシート積層体を分断するのと同時に、その分断によって生じた前記加圧状態にある複数枚のシートの切断縁部どうしを融着させて前記シール縁部を形成する工程を有し、
前記光通過部は、前記支持部材を厚み方向に貫通するスリット状の開口部からなり、
前記開口部は、前記シート積層体の当接面側に位置するシート当接面側開口端に比して開口幅が小さい、幅狭部を有し、該幅狭部と該シート当接面側開口端との間に、加圧により該シート当接面側開口端から該開口部内に膨出した該シート積層体の膨出部を収容可能な、空間が形成されている、シート融着体の製造方法。
<2>
前記開口部の前記幅狭部での開口幅W2と前記レーザー光のスポット径φとの比(W2/φ)は、好ましくは0.3以上、更に好ましくは0.15以上、そして、好ましくは15以下、更に好ましくは2以下、より具体的には、好ましくは0.3以上15以下、更に好ましくは0.15以上2以下である前記<1>記載のシート融着体の製造方法。
<3>
前記開口部の前記幅狭部での開口幅W2は、前記レーザー光のスポット径φに比して小さい前記<1>記載のシート融着体の製造方法。
<4>
前記開口部の前記シート当接面側開口端での開口幅W1は、前記レーザー光のスポット径φと同じである前記<2>又は<3>記載のシート融着体の製造方法。
<5>
前記レーザー光のスポット径φ及び前記開口部の各部の開口幅W1,W2のうち、開口幅W2が最小である前記<2>〜<4>の何れか一項に記載のシート融着体の製造方法。
<6>
前記開口部の前記シート当接面側開口端での開口幅W1と前記レーザー光のスポット径φとの比(W1/φ)は、好ましくは0.15以上、更に好ましくは0.3以上、そして、好ましくは15以下、更に好ましくは2以下、より具体的には、好ましくは0.15以上15以下、更に好ましくは0.3以上2以下である前記<2>〜<5>の何れか一項に記載のシート融着体の製造方法。
<7>
前記レーザー光のスポット径φ及び前記開口部の各部の開口幅W1,W2の大小関係は、スポット径φ>開口幅W1>開口幅W2である前記<2>〜<6>の何れか一項に記載のシート融着体の製造方法。
<8>
前記支持部材は、前記開口部では前記レーザー光を通過させる一方、該開口部以外の部分ではレーザー光を通過させない前記<1>〜<7>の何れか一項に記載のシート融着体の製造方法。
<9>
前記支持部材の少なくとも前記レーザー光が照射される面は、該レーザー光の吸収性が低いレーザー光低吸収性材料を含んで形成されている前記<1>〜<8>の何れか一項に記載のシート融着体の製造方法。
<10>
前記レーザー光低吸収性材料は、CO2レーザー波長に対し吸収性が低い材料であり、銅、アルミニウム、銀及び金からなる群から選択される1種以上である前記<9>記載のシート融着体の製造方法。
<11>
前記支持部材は、その全体が前記レーザー光低吸収性材料から形成されている前記<9>又は<10>記載のシート融着体の製造方法。
<12>
前記支持部材は、前記レーザー光低吸収性材料ではない耐熱性材料からなる基体と、該基体における前記レーザー光の被照射面となる面上に設けられた前記レーザー光低吸収性材料からなる層と含んで構成されている前記<9>又は<10>記載のシート融着体の製造方法。
<13>
前記レーザー光は、該レーザー光を走査させつつ前記シート積層体に照射させた際に、走査方向と直交する方向の任意の該シート積層体断面に加わるエネルギーを時間積分したエネルギー分布がフラットであるレーザー光である前記<1>〜<12>の何れか一項に記載のシート融着体の製造方法。
<14>
前記エネルギー分布がフラットであるレーザー光は、スポットのエネルギー分布がトップハット分布である前記<13>記載のシート融着体の製造方法。
<15>
スポット及び走査時のエネルギー分布がそれぞれトップハット分布である前記レーザー光は、該エネルギー分布がガウス分布であるレーザー光を、ホモジェナイザーを用いてトップハット分布に変換することで得られたものである前記<14>記載のシート融着体の製造方法。
<16>
前記エネルギー分布がフラットであるレーザー光は、スポットのエネルギー分布がアキシコン分布である前記<13>記載のシート融着体の製造方法。
<17>
スポット及び走査時のエネルギー分布がそれぞれアキシコン分布である前記レーザー光は、該エネルギー分布がガウス分布であるレーザー光を、アキシコンレンズを用いてアキシコン分布に変換することで得られたものである前記<16>記載のシート融着体の製造方法。
<18>
前記<1>〜<17>の何れか一項に記載の製造方法により前記シート融着体を製造する工程を含む、吸収性物品の製造方法。
<19>
前記吸収性物品は、吸収性本体と、該吸収性本体の非肌当接面側に配されて該吸収性本体を固定している外装体とを備え、且つ腹側部における該外装体の両側縁部と背側部における該外装体の両側縁部とが接合されて一対のサイドシール部が形成されているパンツ型使い捨ておむつであり、
帯状の前記外装体をその幅方向に折り畳み、折り畳まれた該外装体の所定箇所に前記レーザー光を照射することにより、帯状の該外装体を分断するのと同時に前記サイドシール部を形成して前記シート融着体とする、前記<18>記載の吸収性物品の製造方法。
<20>
前記吸収性物品は、前記腹側部における前記外装体の両側縁部と前記背側部における該外装体の両側縁部とが接合されて一対の前記サイドシール部と共に、ウエスト開口部及び一対のレッグ開口部が形成されているパンツ型使い捨ておむつである前記<19>記載の吸収性物品の製造方法。
<21>
前記帯状のシート積層体に対して、レーザー式接合装置を用いてレーザー光を照射して、前記一対のサイドシール部を有する前記外装体を具備するパンツ型使い捨ておむつを連続的に製造する前記<18>〜<17>の何れか一項に記載の吸収性物品の製造方法。
<22>
前記レーザー式接合装置は、回転駆動される環状の前記支持部材を備えた中空の円筒ロールと、該円筒ロールの中空部に配され、レーザー光を照射する照射ヘッドと、加圧装置とを備えている前記<21>記載の吸収性物品の製造方法。
<23>
前記加圧装置は、無端状の加圧ベルト(押さえ部材)及び該加圧ベルトが架け渡された状態で回転する複数本のロールを備えたベルト式加圧装置である前記<22>記載の吸収性物品の製造方法。
<24>
前記加圧ベルトは、鉄、アルミニウム及びステンレス鋼からなる群から選択される1種以上の金属材料からなる前記<23>記載の吸収性物品の製造方法。
<25>
前記加圧ベルトは、前記帯状のシート積層体に対して照射されるレーザー光の透過性を有しない前記<23>又は<24>記載の吸収性物品の製造方法。
<26>
前記支持部材及び前記加圧ベルトの温度を空冷又は水冷により所定の温度範囲に維持する前記<23>〜<25>の何れか一項に記載の吸収性物品の製造方法。
<27>
前記レーザー式接合装置は、環状の前記支持部材の外周面(前記円筒ロールの周面部)に巻き掛ける前記加圧ベルトの張力を増減調整できる張力調整機構を備え、該張力の調整により、該支持部材と該加圧ベルトとによって、前記帯状のシート積層体に加える圧力を調整可能になされている前記<23>〜<26>の何れか一項に記載の吸収性物品の製造方法。
<28>
前記照射ヘッドは、レーザー光を自在に走査可能な、モータ軸にミラーが付いた装置であり、1)レーザー光を前記円筒ロールの回転軸と平行な方向に進退させる機構、2)レーザー光が前記支持部材上の前記帯状のシート積層体に当たる位置(照射点)を該円筒ロールの周方向に移動させる機構、及び3)該円筒ロールの周面上でレーザー光のスポット径を一定にする機構を備えている前記<22>〜<27>の何れか一項に記載の吸収性物品の製造方法。
<29>
前記サイドシール部の延びる方向と直交する方向(前記吸収性物品の幅方向)の断面視において、レーザー光の照射による前記帯状のシート積層体の分断によって生じた該サイドシール部の外縁が、前記外装体(前記シート融着体)の内方に向かって凸の弧状をなし、且つ該外縁を含んでそれよりも該外装体の内方に、該外装体を構成する複数枚のシートどうしの融着部が形成されている前記<19>〜<28>の何れか一項に記載の吸収性物品の製造方法。
<30>
前記融着部は、前記外装体の厚み方向の中央部が両端部に比して幅が広い前記<29>記載の吸収性物品の製造方法。
<31>
前記融着部は、前記吸収性物品の幅方向(レーザー光による分断方向と直交する方向)の断面視において、その端部から中央部に向かって該融着部の幅が徐々に大きくなっている前記<29>又は<30>記載の吸収性物品の製造方法。
<32>
前記融着部は、前記吸収性物品の幅方向(レーザー光による分断方向と直交する方向)の断面視において三日月状又は半月状に形成されている前記<29>〜<31>の何れか一項に記載の吸収性物品の製造方法。
<33>
前記吸収性物品を構成するシート融着体は、a)該吸収性物品の肌当接面を形成する表面シートと非肌当接面を形成する裏面シートとが、吸収体の周縁部より延出した部分で接合されているものであるか、又はb)該吸収性物品(生理用ナプキン)における、表面シートとウイング部形成用シート、該ウイング部形成用シートと裏面シート、該表面シートと該ウイング部形成用シートと裏面シート、が融着したものである前記<18>〜<32>の何れか一項に記載の吸収性物品の製造方法。
1 パンツ型使い捨ておむつ(吸収性物品、シート融着体)
1A 腹側部
1B 背側部
2 吸収性本体
3 外装体(シート融着体)
31 外層シート
32 内層シート
4 サイドシール部(シール縁部)
40 融着部
10 おむつ連続体(帯状のシート積層体)
10C 分断予定部分
10P 膨出部
20 レーザー式接合装置
21 支持部材
24 加圧ベルト(押さえ部材)
27,27A,27B 開口部(光通過部)
27a 開口部のシート当接面側開口端
27b 開口部のレーザー光照射側開口端
27c 幅狭部
27S 空間
30,30A,30B レーザー光

Claims (6)

  1. 複数枚のシートの縁部が重なった状態で融着したシール縁部を有するシート融着体の製造方法であって、
    前記複数枚のシートの少なくとも一部のシートは樹脂材を含み、
    複数枚のシートが重ねられた帯状のシート積層体の一方の面を、レーザー光が通過可能な光通過部を有する支持部材に当接させ、加圧状態となった該帯状のシート積層体に対して、該支持部材側から該光通過部を介して、該シート積層体を構成するシートに吸収され該シートを発熱させる波長のレーザー光を照射することにより、該帯状のシート積層体を分断するのと同時に、その分断によって生じた前記加圧状態にある複数枚のシートの切断縁部どうしを融着させて前記シール縁部を形成する工程を有し、
    前記光通過部は、前記支持部材を厚み方向に貫通するスリット状の開口部からなり、
    前記開口部は、前記シート積層体の当接面側に位置するシート当接面側開口端に比して開口幅が小さい、幅狭部を有している、シート融着体の製造方法。
  2. 前記開口部の前記幅狭部での開口幅は、前記レーザー光のスポット径に比して小さい請求項1記載のシート融着体の製造方法。
  3. 前記支持部材の少なくとも前記レーザー光が照射される面は、該レーザー光の吸収性が前記シートよりも低いレーザー光低吸収性材料を含んで形成されている請求項1又は2記載のシート融着体の製造方法。
  4. 前記レーザー光は、該レーザー光を走査させつつ前記シート積層体に照射させた際に、走査方向と直交する方向の任意の該シート積層体断面に加わるエネルギーを時間積分したエネルギー分布がフラットであるレーザー光である請求項1〜3の何れか一項に記載のシート融着体の製造方法。
  5. 請求項1〜4の何れか一項に記載の製造方法により前記シート融着体を製造する工程を含む、吸収性物品の製造方法。
  6. 前記吸収性物品は、吸収性本体と、該吸収性本体の非肌当接面側に配されて該吸収性本体を固定している外装体とを備え、且つ腹側部における該外装体の両側縁部と背側部における該外装体の両側縁部とが接合されて一対のサイドシール部が形成されているパンツ型使い捨ておむつであり、
    帯状の前記外装体をその幅方向に折り畳み、折り畳まれた該外装体の所定箇所に前記レーザー光を照射することにより、帯状の該外装体を分断するのと同時に前記サイドシール部を形成して前記シート融着体とする、請求項5記載の吸収性物品の製造方法。
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