JP5851297B2 - ウエブに超音波処理を施すための装置および方法 - Google Patents

Description

この発明は、機械方向へ連続的に走行しているウエブに対して超音波処理を施すための装置と方法に関する。

熱可塑性合成繊維を含む不織布や熱可塑性合成樹脂で形成されたフィルムをウエブとして機械方向へ走行させ、その走行させる過程においてウエブに対して超音波処理を施すための装置は、公知でもありまた周知でもある。

例えば、実開昭５８−３９８３６号公報（特許文献１）に記載の超音波加工機は、超音波振動が付与される加工用ホーンと、加工用ホーンと協働する押えローラとを有する。加工用ホーンは、シート状被加工物に対して垂直な回転軸を中心に回転し、押えローラは、シート状被加工物に平行な回転軸を中心に回転して、被加工物に超音波処理を施し、その被加工物を連続的に溶着する。

また、特表平１０−５１３１２８号公報（特許文献２）に記載の回転シールシステムは、ウエブである加工物の走行方向に向かって回転するドラムと、ドラムの周面に取り付けられていてドラムの回転方向に対しての交差方向へ延びる第１の熱エネルギー付与装置と、ドラムとともに回転しながら前記交差方向へ動くようにドラムに取り付けられている第２の熱エネルギー付与装置とを有し、第１の熱エネルギー付与装置と第２の熱エネルギー付与装置との間に加工物を位置させる。第２の熱エネルギー付与装置は、第１の熱エネルギー付与装置と組み合わされて前記交差方向へ移動して、ドラムの回転中に加工物に熱エネルギーを付与し、熱エネルギーの付与が終了すると第１の熱エネルギー付与装置から離間して移動する前の位置へ戻る。第１，第２の熱エネルギー付与装置の一方は超音波振動するホーンであり、もう一方はアンビルである。

実開昭５８−３９８３６号公報 特表平１０−５１３１２８号公報

特許文献１に記載の装置では、ウエブに形成される超音波処理部分が機械方向と平行になるから、機械方向と交差する方向へ延びる態様のシール部をウエブに対して形成することができない。

特許文献２に記載の回転シールシステムでは、機械方向へ走行する加工物に対して、機械方向と交差する方向へ延びる態様のシール部である超音波処理部を得ることができる。しかし、この回転シールシステムでは、第１の熱エネルギー付与装置がドラムに固定されている。また、加工物は、それに熱エネルギーを付与する際に、第１の熱エネルギー付与装置に対して固定された状態、換言すると回転ドラムに対して静止した状態にある。このように使用される第１の熱エネルギー付与装置は、それが繰り返し使用されていると、加工物に含まれていた熱可塑性合成樹脂成分が超音波振動の作用下に溶融したときに、その樹脂成分の小塊が第１の熱エネルギー付与装置に付着したり、さらにはその小塊が大きな塊状物へと成長したりすることがある。そのような小塊や大きな塊状物は、それが第１，第２のエネルギー付与装置の間に入ると、これら装置が終始一様な状態で加工物に熱エネルギーを付与することの妨げになり、シール部が好ましい仕上がり状態のものにならないとか、肌を刺激することの一因になるとかということがある。

この発明では、従来技術におけるこのような問題を解消することが可能な超音波処理のための装置と方法との提供を課題にしている。

前記課題を解決するためのこの発明は、装置に係る第１発明と、方法に係る第２発明とを含んでいる。

第１発明が対象とするのは、機械方向へ連続的に走行するウエブを前記ウエブの厚さ方向から挟む第１機械要素と第２機械要素とによって前記ウエブに超音波処理を反復して施す装置である。

この装置において、第１発明が特徴とするところは、以下のとおりである。すなわち、前記装置は、前記ウエブを前記機械方向へ連続的に走行させる上流側搬送手段と下流側搬送手段とを含む。前記上流側搬送手段と前記下流側搬送手段との間には、外周面が前記ウエブの走行速度に等しい周速で前記機械方向へ連続的に回転するとともに前記外周面に前記ウエブを載せることが可能であるドラムを介在させて、前記外周面には前記ドラムの内外に通じるように形成された処理部を設ける。前記処理部における前記ドラムの内側には、前記機械方向に交差して前記ウエブを横切るように前進後退運動を反復する前記第１機械要素を設け、前記処理部における前記ドラムの外側には、前記第１機械要素とともに前進後退運動を反復する前記第２機械要素を設ける。前記第１機械要素と前記第２機械要素とは、前進運動をする工程および後退運動をする工程の両工程において協働して前記処理部に位置する前記ウエブに前記超音波処理を施すが、前記両工程それぞれにおける前記超音波処理後の終点部分では、前記ドラムの径方向において互いに離間するものである。

第１発明の実施態様の一つにおいて、前記第１機械要素が超音波ホーンであり、前記第２機械要素がアンビルである。

第１発明の実施態様の他の一つにおいて、前記第１機械要素がアンビルであり、前記第２機械要素が超音波ホーンである。

第１発明の実施態様の他の一つにおいて、前記アンビルは前記前進運動する方向と前記後退運動する方向とのそれぞれに向かって回転可能なロールである。

第１発明の実施態様の他の一つにおいて、前記第１機械要素と前記第２機械要素との間には、これら両機械要素を互いに接近させるように常時作用している付勢手段が介在している。

第１発明の実施態様の他の一つにおいて、前記外周面には、前記第１機械要素と前記第２機械要素とが前記前進運動をする工程および前記後退運動をする工程それぞれの前記終点部分に互いに対向するようにカム手段が形成され、前記第２機械要素には、前記カム手段に対するカムフォロワ手段が形成され、これら両手段の相互作用によって、前記第２機械要素が前記付勢手段の付勢に抗して前記第１機械要素から離間する。

第１発明の実施態様の他の一つにおいて、前記アンビルは、前記前進運動をする方向と前記後退運動をする方向とに回転可能なロールを含む。前記ロールは前記ホーンと向かい合う周面を有し、前記周面には、前記ロールの周方向と軸方向とに多数の突起が間欠的に形成されている。前記突起どうしは、前記軸方向と斜めに交差して延びる互いに平行な多数の列を形成している。前記列において隣り合う前記突起どうしは、一方の前記突起を前記軸方向へ平行移動させると、もう一方の前記突起と部分的に重なり合う関係にあり、かつ、隣り合う前記列どうしは、一方の前記列の端部に位置する前記突起を前記軸方向へ平行移動させると、もう一方の前記列における前記突起の少なくとも一つと少なくとも部分的に重なり合う関係にある。

この発明における第２発明が対象とするのは、機械方向へ連続的に走行するウエブを前記ウエブの厚さ方向から挟む第１機械要素と第２機械要素とによって前記ウエブに超音波処理を反復して施す方法である。

この方法において、第２発明が特徴とするところは、以下のとおりである。すなわち、前記ウエブは、前記機械方向へ連続的に走行させるとともに、前記機械方向へ連続的に回転し外周面の周速が前記ウエブの走行速度に同じであるドラムの前記外周面に載せる。前記ドラムの内外に通じるように前記外周面に形成された処理部において前記ドラムの内側に設けられて前記機械方向に交差して前記ウエブを横切るように前進後退運動を反復する前記第１機械要素と、前記処理部において前記ドラムの外側に設けられて前記第１機械要素とともに前進後退運動を反復する第２機械要素とを使用する。前記第１機械要素と第２機械要素とは、前進運動をする工程および後退運動をする工程の両工程において協働させて前記処理部に位置する前記ウエブに前記超音波処理を行わせ、前記両工程それぞれにおける前記超音波処理後の終点部分では、前記ドラムの径方向において互いに離間させる。

第２発明の実施態様の一つにおいて、前記第１機械要素が超音波ホーンであり、前記第２機械要素がアンビルである。

第２発明の実施態様の他の一つにおいて、前記第１機械要素がアンビルであり、前記第２機械要素が超音波ホーンである。

第２発明の実施態様の他の一つにおいて、前記アンビルには、前記前進後退運動する方向それぞれに向かって回転可能なロールを使用する。

第２発明の実施態様の他の一つにおいて、前記第１機械要素と前記第２機械要素との間には、これら両機械要素を互いに接近させるように常時作用している付勢手段が介在している。

第２発明の実施態様の他の一つにおいて、前記外周面には、前記第１機械要素と前記第２機械要素とが前記前進運動をする工程および前記後退運動をする工程それぞれの前記終点部分に互いに対向するようにカム手段が形成され、前記第２機械要素には、前記カム手段に対するカムフォロワ手段が形成され、これら両手段の相互作用によって、前記第２機械要素が前記付勢手段の付勢に抗して前記第１機械要素から離間する。

第２発明の実施態様の他の一つにおいて、前記アンビルは、前記前進運動をする方向と前記後退運動をする方向とに回転可能なロールを含み、前記ロールは前記ホーンと向かい合う周面を有し、前記周面には、前記ロールの周方向と軸方向とに多数の突起が間欠的に形成されていて、前記突起どうしは、前記軸方向と斜めに交差して延びる互いに平行な多数の列を形成する。前記列において隣り合う前記突起どうしは、一方の前記突起を前記軸方向へ平行移動させると、もう一方の前記突起と部分的に重なり合う関係にあり、かつ、隣り合う前記列どうしは、一方の前記列の端部に位置する前記突起を前記軸方向へ平行移動させると、もう一方の前記列における前記突起の少なくとも一つと少なくとも部分的に重なり合う関係にある。

この発明に係る超音波処理を施すための装置と方法では、機械方向へ走行するウエブに対して、超音波ホーンとアンビルとのうちの一方である第１機械要素ともう一方である第２機械要素とを機械方向と交差してウエブを横切るように前進後退の往復運動をさせ、往復運動の両工程においてウエブに超音波処理を施すから、機械方向と交差する方向に延びるシール部をウエブに対して確実に形成することが容易である。また、超音波処理の工程において生じる熱可塑性合成樹脂の小塊がホーンやアンビルに付着しても、ホーンやアンビルをウエブに対して摺動させるときにその小塊を取り除くことができるので、小塊が超音波処理の妨げになるという問題が生じない。

使い捨ておむつの部分破断斜視図。 （ａ）は図１の使い捨ておむつの連続体を示す図、（ｂ）はその連続体を得るためのウエブを示す図。 超音波処理装置を回転軸の一端部側から見たときの部分破断図。 図３の超音波処理装置の一部分が省略してある側面図。 図３におけるＶ−Ｖ線部分破断矢視図。 超音波処理要素の斜視図。 超音波処理要素の斜視図。 ウエブの流れを示す超音波処理装置の概略図。 図４の部分ＩＸを拡大して示す図。 図８の部分Ｘを拡大して示す図。 （ａ)と(ｂ)とによって突起の分布する態様を例示する図。

添付の図面を参照してこの発明に係る超音波処理装置と超音波処理方法との詳細を説明すると、以下のとおりである。

図１は、後記超音波処理装置５０を使用して製造された使い捨てのパンツ型おむつ１の部分破断斜視図である。おむつ１は前胴回り域２と、後胴回り域３と、股下域４とを有し、前胴回り域２と後胴回り域３の側縁部６，７が合掌状に重なり合い、接合域８において互いに接合することにより胴回り開口１１と、脚回り開口１２とが形成されている。胴回り開口１１と脚回り開口１２とのそれぞれでは、周縁部分に弾性部材１３ａ，１３ｂが伸長状態または非伸長状態で取り付けられている。前胴回り域２と後胴回り域３と股下域４とは、おむつ１の着用者の肌に当接する内面シート１３が熱可塑性合成繊維からなり透液性を有する不織布で形成され、着用者の着衣に当接する外面シート１４が熱可塑性合成樹脂からなり不透液性を有するフィルムと、そのフィルムの外面に接合している不織布とのラミネートシートで形成されている。おむつ１は、これら内面シート１３と外面シート１４との間に介在する周知の吸収体１５を含む。

このようなおむつ１における接合域８は、前胴回り域２の側縁部６と後胴回り域３の側縁部７とを重ね合せて後記超音波処理装置５０で処理することにより、換言すると、前胴回り域２を形成している内面シート１３と外面シート１４および後胴回り域３を形成している内面シート１３と外面シート１４を重ね合せて超音波処理装置５０で処理することにより形成されている。

図２（ａ）は図１におけるおむつ１の複数が幅方向へ連続した状態にあるおむつ連続体２１の部分斜視図であり、（ｂ）はおむつ連続体２１を製造するために使用されるウエブ３１の部分斜視図である。

おむつ連続体２１では、その縦方向へ延びる複数の切断予定線２２が横方向へ等間隔で並んでいる。切断予定線２２の両側には、図１に示された接合域８が互いに接し合う状態で形成されている。図１のおむつ１は、このようなおむつ連続体２１を切断予定線２２で切断することにより得ることができる。図２の（ｂ）におけるウエブ３１には、図２の（ａ）における切断予定線２２のみが示されていて、接合域８が未だ形成されていない。かようなウエブ３１は、それを超音波処理装置５０で処理することにより、接合域８が形成され、図２の（ａ）のおむつ連続体２１となる。

図３は、図２の（ｂ）に示されたウエブ３１に超音波処理を反復して施して、図２の（ａ）に示されたおむつ連続体２１を得るための超音波処理装置５０を回転軸６１の一端部側から見たときの部分破断図であって、ウエブ３１の走行方向である機械方向がＭＤで示され、回転ドラム６２の回転方向がＲＤで示されている。超音波処理装置５０は、機械方向ＭＤの上流側に設けられた搬送手段である一対の第１ニップロール５１と、下流側に設けられた搬送手段である一対の第２ニップロール５２と、第１，第２ニップロール５１と５２との間に設けられた超音波処理部５３とを含んでいる。ウエブ３１は、第１ニップロール５１から第２ニップロール５２に向かって機械方向ＭＤへ連続的に走行し、走行している間に超音波処理部５３を通過する。回転ドラム６２は、部分的に破断して示されている前面板６２ａが回転軸６１に対して回転不能に取り付けられている。

処理部５３は、回転軸６１とともに方向ＲＤへ回転するドラム６２と、ドラム６２とは別体であるがドラム６２の周方向へ等間隔で並び回転軸６１とともに方向ＲＤへ回転する４基の超音波処理要素６５を含み、図には４基の超音波処理要素６５が参照符号６５ａ，６５ｂ，６５ｃ，６５ｄで示されている。第１ニップロール５１を通過したウエブ３１は、案内ロール５１ａに導かれてドラム６２の外周面６３に密着する。超音波処理部５３では、ウエブ３１の機械方向ＭＤへの走行速度と、ドラム６２の外周面６３の周速とが互いに等しくなるように調整されていることに加え、外周面６３にはウエブ３１のスリップを防止するための表面処理やゴムシートによる被覆処理等が施されている。超音波処理要素６５で総称される４基の超音波処理要素６５ａ−６５ｄは、同じ構造のもので、図３では超音波処理要素６５におけるキャリヤ部材６６とこの発明においての第１機械要素である超音波ホーン６７と第２機械要素であるアンビル６８とが見えている。

図４は、図３における超音波処理部５３の右側面図であるが、ウエブ３１が仮想線で示され、超音波処理要素６５ｂの図示が省略されている。この図における超音波処理部５３は、図の右方に仮想線で示された壁部３２にフランジ部７１ａが固定されている固定円筒７１と、回転軸６１とを含んでいる。回転軸６１は、固定円筒７１を貫通して水平に延びていて右方の端部に入力用メインプーリ７２が取り付けられ、左方の端部には保護ケース７３ａが仮想線で示されている超音波電気信号給電用のスリップリング７３が取り付けられている。ただし、図３ではスリップリング７３とケース７３ａとの図示が省略されている。固定円筒７１の周面には、周面から隆起するようにリブ状の第１カム７１ｂが形成されている。回転の中心が仮想線Ｃで示されている回転軸６１は、メインプーリ７２に掛け回される入力用メインベルト（図示せず）によって回転する。その回転軸６１には、ドラム６２の他に、ドラム６２の内側に位置するコラム７５（図３参照）が固定されていて、そのコラム７５も回転軸６１とともに方向ＲＤへ回転する。コラム７５には、キャリヤ部材６６が回転軸６１に平行する双頭矢印で示す方向Ａにおいて往復運動をすることができるように取り付けられている。超音波処理部５３ではまた、方向Ａにおける往復運動のうちで、メインプーリ７２からドラム６２へ向かう方向の運動は前進運動であり、その反対方向の運動は後退運動である。メインプーリ７２には、超音波処理要素６５ａ−６５ｄのそれぞれの右端部に位置するエアシリンダ８３に圧縮エアを供給するためのロータリーコネクタ７２ｃが取り付けられている。

ドラム６２には、外周面６３の一部分を切り欠くことによって、ドラム６２の内外に通じる超音波処理部７４が形成されている。処理部７４は、回転軸６１と平行に延びていて、一端部７４ａがドラム６２の外に向かって開放されている。処理部７４はまた、超音波処理要素６５ａ，６５ｂ，６５ｃ，６５ｄのそれぞれに対応して形成されていて、それぞれの処理部７４ではホーン６７とアンビル６８とが対向している。超音波処理要素６５ａ−６５ｄのそれぞれは、キャリヤ部材６６がコラム７５におけるスライドレール７７に対して摺動して方向Ａにおける左方への前進と右方への後退とが可能なものであって、図４における超音波処理要素６５ａは後退位置にあり、超音波処理要素６５ｃは前進位置にある。なお、図３における超音波処理要素６５ｂと６５ｄとは、これら前進位置と後退位置との中間に位置している。超音波処理要素６５ａ−６５ｄのそれぞれはまた、ドラム６２が方向ＲＤへ回転する間に後退位置と前進位置との間を一往復する。その超音波処理要素６５ａ−６５ｄの往復運動の詳細は、後記のとおりである。

図５は、図３におけるＶ−Ｖ線部分破断矢視図であるが、回転軸６１からドラム６２が外されていて、ドラム６２の外周面６３が仮想線で示されている。また、図面が繁雑になることを避けるために、破断してある一部分についてはハッチングが省略されている。ドラム６２の内側に位置するコラム７５は、回転軸６１に直交する方向の断面形状がほぼ正方形に形成されていて、コラム７５の周面７６が超音波処理要素６５ａ−６５ｄのそれぞれに対応する周面７６ａ，７６ｂ，７６ｃ，７６ｄ（図３を併せて参照）を含んでいる。周面７６ａ−７６ｄのそれぞれは、回転軸６１と平行に延びる一対のスライドレール７７を含んでいる。超音波処理要素６５ａ−６５ｄのそれぞれは、キャリヤ部材６６およびキャリヤ部材６６に取り付けられたホーン６７とアンビル６８を含んでいる。キャリヤ部材６６は、プレート部６６ａに取り付けられたスライド駒６９がスライドレール７７を摺動して方向Ａにおける前進後退の往復運動をする。ホーン６７は、ロール状のアンビル６８の周面６８ａに対向する平坦な作用面６７ａと、作用面６７ａにつながるブースター６７ｃ（図３参照）と、超音波電気信号給電用のスリップリング７３（図４参照）に電気的につながるコンバータ６７ｂとを有し、作用面６７ａとコンバータ６７ｂとの間の部分がキャリヤ部材６６に支持されている。作用面６７ａは、ドラム６２の周面６３に超音波処理部７４が無いと仮定したときの周面６３の位置にあり、超音波処理装置５０の運転中にスリップリング７３からの信号によって常に超音波振動している。アンビル６８は、前方シャフト６６ｄに取り付けられていて、内側駆動ベルト１０６(図６参照)の作用によってその前方シャフト６６ｄとともに回転する。ホーン６７の作用面６７ａとアンビル６８の周面６８ａとの間には、ドラム６２の処理部７４に位置するウエブ３１が介在し、超音波振動している作用面６７ａと周面６８ａとがウエブ３１を厚さ方向から挟み、互いに協働してウエブ３１に超音波処理を施す。

図５においてはまた、壁部３２から前方へ延びる固定円筒７１の周面にリブ状の第１カム７１ｂが形成されていて、超音波処理要素６５ａ−６５ｄそれぞれのキャリヤ部材６６における第１カムフォロア８２がその第１カム７１ｂを倣って動き、キャリヤ部材６６のそれぞれを方向Ａにおいて往復運動させる。固定円筒７１を貫通して延びる回転軸６１には、コラム７５が回転軸６１とともに回転できるように固定されている。コラム７５の周面７６ａ−７６ｄのそれぞれには、スライドレール７７があって、スライドレール７７の上に超音波処理要素６５ａ−６５ｄそれぞれにおけるキャリヤ部材６６がスライド駒６９を介して載せられている。キャリヤ部材６６は、ドラム６２とコラム７５とが方向ＲＤ（図５参照）へ回転するときにスライドレール７７から外れることがないようにスライドレール７７に対して取り付けられている。往復運動するキャリヤ部材６６の前進位置と後退位置とは、第１カム７１ｂによって規制されている。コラム７５が一回転すると、例えば図３の超音波処理要素６５ａも方向ＲＤへ回転し、それが一回転する過程では、第１カム７１ｂの作用によって図３における超音波処理要素６５ｂ，６５ｃ，６５ｄの位置を経て図３の位置に戻ることができる。

図６，７は、超音波処理要素６５の詳細を図５における超音波処理要素６５ｃを例にとって示す図である。図６は超音波処理要素６５ｃを前方から見たときの斜視図であり、図７は超音波処理要素６５ｃを後方から見たときの斜視図である。キャリヤ部材６６は、プレート部６６ａの上方に一対の支持壁６６ｂを有する。一対の支持壁６６ｂの間には、一対の側板６６ｃと、側板６６ｃどうしをつなぐ回転可能な前方シャフト６６ｄと、回転可能な中間シャフト６６ｅと、連結板６６ｆとを含んでいる。前方シャフト６６ｄには、アンビル６８と、ロール状の第２カムフォロア１００と、第１小プーリ１０１とが固定されている。中間シャフト６６ｅには、第２小プーリ１０２が固定されている。第１小プーリ１０１と第２小プーリ１０２とには、内側駆動ベルト１０６が掛け回されている。連結板６６ｆには、エアシリンダ８３におけるロッド８３ａの上端部が取り付けられている。一対の支持壁６６ｂのうちの一方の外側では、中間シャフト６６ｅの延出部に第３小プーリ１０３が固定され、第３小プーリ１０３の後方では一対の支持壁６６ｂのうちの一方から回転可能に延びる後方シャフト６６ｇには第４小プーリ１０４が固定されている。第３小プーリ１０３と第４小プーリ１０４とには、外側固定ベルト１０７が掛け回されている。好ましい超音波処理要素６５において、第１−第４小プーリ１０１−１０４には歯車が使用され、内側駆動ベルト１０６と外側固定ベルト１０７とには歯付きベルトが使用される。図示されてはいないが、外側固定ベルト１０７は、前進後退運動するキャリヤ部材６６に対して静止した状態にあるコラム７５の適宜の部位に対して固定されている。このように形成されている超音波処理要素６５ｃでは、メインプーリ７２におけるロータリーコネクタ７２ｃから圧縮エアがエアシリンダ８３に供給され、ロッド８３ａが連結板６６ｆを押し上げる。ロッド８３ａのその動きによって、一対の側板６６ｃは中間シャフト６６ｅを中心に回転して、アンビル６８がホーン６７に接近するようにアンビル６８を常時付勢している。

また、回転軸６１とともに方向ＲＤへ回転する超音波処理要素６５ｃでは、その第１カムフォロア８２が第１カム７１ｂを倣って動くことによって超音波処理要素６５ｃが方向Ａにおいて前進後退運動するときに、第３小プーリ１０３と第４小プーリ１０４とは、それらが外側固定ベルト１０７にかみ合うことによって回転する。第３小プーリ１０３が回転することによって、第２小プーリ１０２が回転すると、内側駆動ベルト１０６が回転し、さらに第１小プーリ１０１が回転する。第１小プーリ１０１の回転によって、アンビル６８と、第２カムフォロア１００とが回転する。超音波処理要素６５ｃが前進するときのアンビル６８と第２カムフォロア１００とは前進方向に回転し、超音波処理要素６５ｃが後退するときのアンビル６８と第２カムフォロア１００とは後退方向に回転する。

図８は、超音波処理装置５０においてウエブ３１がドラム６２の周面６３に載せられ、ホーン６７とアンビル６８との協働作業によってそのウエブ３１への超音波処理が進行する状態を示す超音波処理装置５０の概略図である。この図では、ドラム６２に載せられたウエブ３１を図示するときの妨げになる部材が便宜上省かれている。案内ロール５１ａに導かれて周面６３に載せられたウエブ３１は、図３の超音波処理要素６５ａの位置にある超音波処理要素６５が前進を開始することによって超音波処理が始まり、図３の超音波処理要素６５ｃの位置にある超音波処理要素６５が後退することによって超音波処理が終了する。その後、ウエブ３１は、図２のおむつ連続体２１となり、それを走行させる手段である第２ニップロール５２によって超音波処理装置５０の外へと進む。

このように形成されている超音波処理装置５０では、ドラム６２と一体になって機械方向ＭＤへ走行するウエブ３１に対してホーン６７とアンビル６８とで超音波処理を施すときに、ホーン６７ではその作用面６７ａがウエブ３１に摺動しながらウエブ３１を横切るように方向Ａへ動くから、ウエブ３１に含まれる熱可塑性合成樹脂が超音波処理によって溶融して、その熱可塑性合成樹脂の一部分が例えば長さが２−５ｍｍの小塊となってウエブ３１から分離してホーン６７に付着するということがあっても、ホーン６７が摺動している間にその小塊はウエブ３１によって拭き取られ、小塊がホーン６７とアンビル６８との間に入って超音波処理の妨げになるという問題が生じない。また、おむつ連続体２１から得られるおむつ１にその小塊が付着して着用者に刺激を与えるという問題も生じない。

超音波処理装置５０のアンビル６８もまた、回転しながらウエブ３１を横切るように動くときにウエブ３１を擦るので、ウエブ３１から生じる熱可塑性合成樹脂の小塊がアンビル６８に付着するという問題の発生を防ぐことができる。そのアンビル６８には、熱可塑性合成樹脂の小塊の付着を防ぐために、加熱可能な構造のものや冷却可能な構造のものを採用することができる。例えばアンビル６８を７０−８０℃以上に加熱した状態で使用したり、０−−５℃程度に冷却した状態で使用したりすることができる。

図９は、図４における部分ＩＸの拡大図である。その図４において、ドラム６２の周面６３には、第２カム１５２と第３カム１５３とが取り付けられている。第２カム１５２は、キャリヤ部材６６が前進するときの終点部分にあり、第３カム１５３はキャリヤ部材６６が後退するときの終点部分にある。キャリヤ部材６６では、前方シャフト６６ｄ（図７参照）にロール状のカムフォロア１００が取り付けられている。

図９において明らかなように、第２カム１５２と第３カム１５３とは、方向Ａ、つまり超音波処理装置５０の前後方向においてそれぞれの斜面１５２ａ，１５３ａが対向するように形成されている。シリンダ８３におけるロッド８３ａの圧力によって矢印Ｙで示す図の下方に向かって常に付勢された状態にあるアンビル６８は、ウエブ３１を介してホーン６７に圧接している。キャリヤ部材６６が前進運動をする工程と、後退運動をする工程との両工程において、アンビル６８はホーン６７とともに前進後退運動をしながらウエブ３１に超音波処理を施すことができる。図では、そのように作用しているときのアンビル６８が仮想線で示されている。しかし、両工程それぞれにおいて、アンビル６８がウエブ３１に対する超音波処理を終了してウエブ３１を越えてさらに前進または後退するときには、アンビル６８よりも小径の第２カムフォロア１００が第２カム１５２の斜面１５２ａを上るかまたは第３カム１５３の斜面１５３ａを上ることによって、前方シャフト６６ｄとそれに取り付けられているアンビル６８とをシリンダ８３の付勢に抗して図の上方へ移動させ、ドラム６２の径方向においてアンビル６８をホーン６７から離間させて、超音波振動しているホーン６７には直接的にも間接的にも接触することのない状態にする。図示例でいえば、仮想線のアンビル６８が図の左方へ進む前進工程での超音波処理を終了すると、第２カムフォロア１００が第２カム１５２の斜面１５２ａを上って実線で示された状態になる。

アンビル６８がこのように運動する超音波処理装置５０では、方向Ａにおけるウエブ３１の外側、すなわちウエブ３１の幅方向の外側において、超音波振動しているホーン６７とアンビル６８とが直接的に接触するという状態を避けることができるか、またはその状態の継続をごく短時間に限定することができるので、ホーン６７の作用面である頂面６７ａとアンビル６８の作用面６８ａとが直接的に接触して互いに損傷を受けるという問題の発生を防ぐことができる。したがってまた、超音波処理装置５０では、ホーン６７とアンビル６８との接触が原因となって、ウエブ３１における超音波処理部に金属粉による汚れが生じるという問題の発生を防ぐこともできる。超音波処理装置５０ではさらにまた、それが運転中であるときには、アンビル６８が、ホーン６７に対して間接的または直接的に圧接している状態と、第２カム１５２または第３カム１５３に圧接している状態とのうちのいずれかの状態にあるので、ドラム６２が回転しても大きく揺れ動くことがなく、ドラム６２が高速で回転することを可能にする。

超音波処理装置５０において、このように使用される第２カム１５２と第３カム１５３とは、ドラム６２の周面６３における位置を必要に応じて変えることができる。例えば方向Ａにおいて、第２カム１５２と第３カム１５３とをウエブ３１に対して接近させて、アンビル６８がウエブ３１を横断したならば直ちに第２カム１５２または第３カム１５３を倣い始めることができるようにして、ホーン６７とアンビル６８との接触を避けることができる。第１カム７１ｂは、第２カム１５２および／または第３カム１５３の位置に適合する形状と寸法とを有するものを使用する。

超音波処理装置５０ではまた、アンビル６８をこのように前進後退運動させているときに、ホーン６７は超音波振動を止める必要がなく、超音波振動を継続することができるので、ホーン６７の超音波振動を頻繁に開始させたり停止させたりする装置に比べるとおむつ１の高速生産が可能になる。

さらにはまた、ホーン６７とアンビル６８とは、前進運動する工程と、後退運動する工程とにおいて、ドラム６２の周面６３に対して静止した状態にあるウエブ３１の同一部位に超音波処理を繰り返すことができるから、ウエブ３１に形成される接合域８（図２参照）の接合強度を確実に向上させることができる。

図１０は、図８における部分Ｘの拡大平面図である。部分Ｘはアンビル６８の弧を画いている周面１１０の一部分であるが、図１０では、その部分Ｘが平面状に伸展された状態で示されている。周面１１０には、多数の形状の同じ円柱状突起１１１がアンビル６８の周方向と軸方向とに間欠的に形成されている。図１０にはまた、ウエブ３１を介してアンビル６８が圧接するホーン６７の作用面６７ａの一部分が後記寸法Ｒを有するものであることを明らかにするために仮想線で示されている。

図１０において、突起１１１は、平坦な頂面１１３を有する。周面１１０から頂面１１３までの寸法、すなわち、突起１１１の高さは、ウエブ３１の厚さを考慮して適宜に決められる値である。例えば、使い捨ておむつ１を製造する場合の突起１１１は、その寸法が０．５−５ｍｍの範囲にあることが一般的に好ましい。図示例の突起１１１はまた、前方シャフト６６ｄの軸線Ｅ−Ｅと斜めに交差する列１１２を形成するように等間隔またはほぼ等間隔で並んでいて、各列１１２は軸線Ｅ−Ｅと平行な方向、すなわち軸方向に寸法Ｌを有する。その列１１２において、例えば図示の列１１２ａにおいて、隣り合う突起１１１どうし、例えば図示の突起１１１ａと１１１ｂとは、いずれか一方の突起（例えば１１１ａ）を軸線Ｅ−Ｅに沿って平行移動させると、もう一方の突起（１１１ｂ）と部分的に重なり合う関係にある。また、アンビル６８の周方向において隣り合う列１１２と１１２との間では、例えば列１１２ａと１１２ｂとの間では、列１１２ａの末端に位置する突起１１１ｉを軸線Ｅ−Ｅに沿って平行移動させると、列１１２ｂにおける突起１１１の少なくとも一つと少なくとも部分的に重なり合う関係にある。これらの関係は、弧を画いている周面１１０においても維持されている。突起１１１がこのような列１１２を形成しているアンビル６８を使用すると、ウエブ３１に超音波処理を施すときに、突起１１１の平滑な頂面１１３とホーン６７の平滑な作用面６７ａとが常にウエブ３１を介して圧接することになる。それゆえ、ホーン６７の作用面６７ａは、突起１１１における頂面１１３の周縁のみに圧接することを繰り返すことによって、圧接するときの圧力が作用面６７ａの狭い部位に集中することを繰り返すことになり、その結果として作用面６７ａの平滑性が損なわれる、という問題の発生を抑えることができる。なお、図１０におけるホーン６７の作用面６７ａにおける寸法Ｒは、アンビル６８の軸方向の寸法であって、アンビル６８における列１１２の寸法Ｌよりも大きくなるように作られている。

図１０においてはまた、熱可塑性合成繊維等で形成されたウエブ３１（図２参照）に対して伸長状態または非伸長状態で取り付けられている糸ゴム１２０が仮想線で示されている。糸ゴム１２０は、例えばホットメルト接着剤（図示せず）を介してウエブ３１に取り付けられているものであって、軸線Ｅ−Ｅに平行な機械方向ＭＤへ直状に延びていて、機械方向ＭＤに直交する交差方向ＣＤに寸法Ｗを有する。突起１１１は、交差方向ＣＤにおける寸法Ｄの上限の値が寸法Ｗよりも僅かに大きい程度に抑えられているのであるが、より好ましい突起１１１においては、寸法Ｄが寸法Ｗに等しいか、寸法Ｗよりも小さくなるように設定されている。その寸法Ｄの上限の値は、ウエブ３１を介してホーン６７とアンビル６８とが圧接することによって弾性的に変形したときの糸ゴム１２０における交差方向ＣＤの寸法である。寸法Ｄと寸法Ｗとがこのような関係にあると、突起１１１とホーン６７とが糸ゴム１２０を押圧するときに、突起１１１は交差方向ＣＤにおいて糸ゴム１２０を横断することがないので、換言すると、突起１１１は交差方向ＣＤにおいて糸ゴム１２０を部分的にしか押圧しないので、糸ゴム１２０はウエブ３１に対する超音波処理の工程において切断されるということがなくなるか、または少なくなる。加えて、糸ゴム１２０は、突起１１１の作用によってウエブ３１に対して確実に圧着される。なお、図１０において明らかなように、突起１１１の列１１２は、軸線Ｅ−Ｅと並行に延びる糸ゴム１２０が列１１２と交差するときに、糸ゴム１２０が突起１１１のいずれかによって必ず押圧されるように形成されている。ちなみに、図１０における交差方向ＣＤは、図８における方向Ａに同じである。

図１１は、（ａ），（ｂ）によって、アンビル６８における突起１１１の分布する態様を例示している。図の（ａ）において、突起１１１は、図１０の突起１１１と同様な列１１２を形成している。ただし、アンビル６８の幅、すなわち軸線Ｅ−Ｅに平行する寸法を二等分する中心線Ｆ−Ｆと列１１２との交点１２１およびその交点１２１の近傍には突起１１１が存在していない。図の（ａ）のアンビル６８を図２の（ｂ）におけるウエブ３１に適用して、中心線Ｆ−Ｆをウエブ３１における切断予定線２２に一致させると、図２の（ａ）において切断予定線２２を挟むようにして隣接する接合域８と８とを多数の突起１１１によって作ることができる。これら接合域８と８との間において、重なり合う図１のシート材料１３，１４は互いに接合されておらず、切断予定線２２である部位は、図１のおむつ１において柔軟で肌触りのよい部位となる。

図１１の（ｂ）において、突起１１１は中心線Ｆ−Ｆに関して対称となるように配置されている。中心線Ｆ−Ｆの左側では、突起１１１が中心線Ｅ−Ｅに対して右上がりの勾配を有する列１１２_Ｌを形成し、中心線Ｆ−Ｆの右側では突起１１１が中心線Ｅ−Ｅに対して左上がりの勾配を有する列１１２_Ｒを形成している。各列における突起１１１どうしが並ぶ態様および列と列との間において突起１１１どうしが並ぶ態様は、図１０のそれと同じである。

この発明に係るアンビル６８において、突起１１１は例示の如く配置することができるものであるが、その例示に制約されることなく配置することもできる。例えば、突起１１１は不規則に配置することもできる。また、突起１１１の頂面１１３の形状も、例示のものに制約されることなく自由に選ぶことができる。

これまでに例示した超音波処理装置５０では、それを運転しているときに、ドラム６２の外側に位置する第２機械要素であるアンビル６８がウエブ３１に対して接近するように付勢されているものであったが、超音波処理装置５０の運転を休止するときには、シリンダ８３を作動させてアンビル６８をウエブ３１から離間させることができる。また、超音波処理装置５０は、例示の如くウエブ３１に溶着処理を施すことを目的に使用することができる以外に、ウエブ３１を部分的に切断し、切断した部位の縁部においてウエブ３１を溶着することを目的に使用することもできる。

この発明はまた、ホーン６７がドラム６２の外側に位置する第２機械要素となり、アンビル６８がドラム６２の内側に位置する第１機械要素となる態様で実施することもできる。

３１ ウエブ
５０ 超音波処理装置
５１ 搬送手段（ニップロール）
５２ 搬送手段（ニップロール）
６１ 中心軸
６２ ドラム
６３ 外周面
６７ 第１機械要素（ホーン）
６７ａ 作用面
６８ 第２機械要素（アンビル）
７４ 処理部
８３，８３ａ 付勢手段
１００ カムフォロア手段(第２カムフォロア)
１１０ 周面
１１１ 突起
１１２ 列
１５２ カム手段(第２カム)
１５３ カム手段(第３カム)
Ｃ_２ 軸（中心線）
Ｅ−Ｅ 軸方向(軸芯)
ＭＤ 機械方向

Claims (14)

1. 機械方向へ連続的に走行するウエブを前記ウエブの厚さ方向から挟む第１機械要素と第２機械要素とによって前記ウエブに超音波処理を反復して施す装置であって、
   前記ウエブを前記機械方向へ連続的に走行させる上流側搬送手段と下流側搬送手段とを含み、
   前記上流側搬送手段と前記下流側搬送手段との間には、外周面が前記ウエブの走行速度に等しい周速で前記機械方向へ連続的に回転するとともに前記外周面に前記ウエブを載せることが可能であるドラムを介在させて、前記外周面には前記ドラムの内外に通じるように形成された処理部を設け、
   前記処理部における前記ドラムの内側には、前記機械方向に交差して前記ウエブを横切るように前進後退運動を反復する前記第１機械要素を設け、
   前記処理部における前記ドラムの外側には、前記第１機械要素とともに前進後退運動をする前記第２機械要素を設け、
   前記第１機械要素と前記第２機械要素とは、前進運動をする工程および後退運動をする工程の両工程において協働して前記処理部に位置する前記ウエブに前記超音波処理を施すが、前記両工程それぞれにおける前記超音波処理後の終点部分では、前記ドラムの径方向において互いに離間するものであることを特徴とする前記装置。
2. 前記第１機械要素が超音波ホーンであり、前記第２機械要素がアンビルである請求項１記載の装置。
3. 前記第１機械要素がアンビルであり、前記第２機械要素が超音波ホーンである請求項１記載の装置。
4. 前記アンビルは前記前進運動をする方向と前記後退運動をする方向とのそれぞれに向かって回転可能なロールである請求項２または３記載の装置。
5. 前記第１機械要素と前記第２機械要素との間には、これら両機械要素を互いに接近させるように常時作用している付勢手段が介在している請求項１−４のいずれかに記載の装置。
6. 前記外周面には、前記第１機械要素と前記第２機械要素とが前記前進運動をする工程および前記後退運動をする工程それぞれの前記終点部分に互いに対向するようにカム手段が形成され、前記第２機械要素には、前記カム手段に対するカムフォロワ手段が形成され、これら両手段の相互作用によって、前記第２機械要素が前記付勢手段の付勢に抗して前記第１機械要素から離間する請求項５記載の装置。
7. 前記アンビルは、前記前進運動をする方向と前記後退運動をする方向とに回転可能なロールを含み、前記ロールは前記ホーンと向かい合う周面を有し、前記周面には、前記ロールの周方向と軸方向とに多数の突起が間欠的に形成されていて、前記突起どうしは、前記軸方向と斜めに交差して延びる互いに平行な多数の列を形成し、前記列において隣り合う前記突起どうしは、一方の前記突起を前記軸方向へ平行移動させると、もう一方の前記突起と部分的に重なり合う関係にあり、かつ、隣り合う前記列どうしは、一方の前記列の端部に位置する前記突起を前記軸方向へ平行移動させると、もう一方の前記列における前記突起の少なくとも一つと少なくとも部分的に重なり合う関係にある請求項２−４のいずれかに記載の装置。
8. 機械方向へ連続的に走行するウエブを前記ウエブの厚さ方向から挟む第１機械要素と第２機械要素とによって前記ウエブに超音波処理を反復して施す方法であって、
   前記ウエブは、前記機械方向へ連続的に走行させるとともに、前記機械方向へ連続的に回転し外周面の周速が前記ウエブの走行速度に同じであるドラムの前記外周面に載せ、
   前記ドラムの内外に通じるように前記外周面に形成された処理部において前記ドラムの内側に設けられて前記機械方向に交差して前記ウエブを横切るように前進後退運動を反復する前記第１機械要素と、前記処理部において前記ドラムの外側に設けられて前記第１機械要素とともに前進後退運動を反復する第２機械要素を使用し、
   前記第１機械要素と第２機械要素とは、前進運動をする工程および後退運動をする工程の両工程において協働させて前記処理部に位置する前記ウエブに前記超音波処理を行わせ、前記両工程それぞれにおける前記超音波処理後の終点部分では、前記ドラムの径方向において互いに離間させることを特徴とする前記方法。
9. 前記第１機械要素が超音波ホーンであり、前記第２機械要素がアンビルである請求項８記載の方法。
10. 前記第１機械要素がアンビルであり、前記第２機械要素が超音波ホーンである請求項８記載の方法。
11. 前記アンビルには、前記前進後退運動をする方向それぞれに向かって回転可能なロールを使用する請求項９または１０記載の方法。
12. 前記第１機械要素と前記第２機械要素との間には、これら両機械要素を互いに接近させるように常時作用している付勢手段が介在している請求項８−１１のいずれかに記載の方法。
13. 前記外周面には、前記第１機械要素と前記第２機械要素とが前記前進運動をする工程および前記後退運動をする工程それぞれの前記終点部分に互いに対向するようにカム手段が形成され、前記第２機械要素には、前記カム手段に対するカムフォロワ手段が形成され、これら両手段の相互作用によって、前記第２機械要素が前記付勢手段の付勢に抗して前記第１機械要素から離間する請求項１２記載の方法。
14. 前記アンビルは、前記前進運動をする方向と前記後退運動をする方向とに回転可能なロールを含み、前記ロールは前記ホーンと向かい合う周面を有し、前記周面には、前記ロールの周方向と軸方向とに多数の突起が間欠的に形成されていて、前記突起どうしは、前記軸方向と斜めに交差して延びる互いに平行な多数の列を形成し、前記列において隣り合う前記突起どうしは、一方の前記突起を前記軸方向へ平行移動させると、もう一方の前記突起と部分的に重なり合う関係にあり、かつ、隣り合う前記列どうしは、一方の前記列の端部に位置する前記突起を前記軸方向へ平行移動させると、もう一方の前記列における前記突起の少なくとも一つと少なくとも部分的に重なり合う関係にある請求項９−１１のいずれかに記載の方法。
    

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