JP6611253B2 - 繊維シート製造装置及び繊維シートの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、繊維シート製造装置及び繊維シートの製造方法に関する。

紙おむつ等の吸収体や衛生用品等の繊維物品の材料として、セルロースアセテート等の長繊維のトウを開繊した繊維シートが用いられている。繊維シートは、例えば開繊装置により、捲縮されたトウを搬送しながら気体で開繊して製造される。捲縮装置としては、特許文献１に開示されるように、搬送されるベール状のトウの幅方向において、トウの幅寸法よりも小さい開口寸法を有するトウ導入口にトウを導入し、トウの繊維同士を効率よく絡ませながらトウを嵩高に開繊する開繊装置が知られている。

繊維シートを製造する場合には、開繊装置よりもトウの搬送方向の上流側に配置された添着装置により、トウの表面にトウの繊維同士を結合させるバインダを添着し、開繊装置によりトウを開繊することで、内部の繊維同士をバインダにより結合させた繊維シートを製造する場合がある。

特開２０１４−２２１９６０号公報

ところで、搬送されるトウの搬送方向と直交する一方向において、開繊装置のトウ導入口の開口寸法がトウの寸法よりも小さいと、開繊装置の前記上流側の位置で、トウが開繊装置に引き込まれるときにトウに作用する張力により、トウが前記一方向に圧縮されてトウの形態が崩れることがある。このため、開繊装置の前記上流側の位置で添着装置によりトウの表面にバインダを添着する場合に、バインダがトウの表面に不均一に付着され、内部の繊維同士がバインダにより均一に結合された繊維シートの製造が困難になるおそれがある。

そこで本発明は、トウの搬送方向と直交する一方向において、トウ導入口の開口寸法がトウの寸法よりも小さい開繊装置を用い、添着装置により繊維同士を結合させるバインダを表面に添着したトウを気体で開繊する場合、内部の繊維同士がバインダにより均一に結合された繊維シートを安定して製造可能にすることを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る繊維シート製造装置は、搬送される長繊維のトウを内部に流通させながら、前記トウの表面に前記トウの繊維同士を結合させる液状のバインダを添着する添着装置と、前記添着装置よりも前記トウの搬送方向の下流側に配置され、前記トウを周面に巻き付けながら前記下流側に搬送する第１搬送ロールと、前記第１搬送ロールの軸方向において、開口寸法が前記第１搬送ロールと前記トウとの接触開始位置での前記トウの寸法よりも小さいトウ導入口を有し、前記第１搬送ロールよりも前記下流側に配置されて前記トウ導入口から導入される前記トウを気体で開繊する開繊装置と、を備える。

上記構成によれば、トウが第１搬送ロールの周面に巻き付けられながら前記下流側に搬送されるので、第１搬送ロールの下流側の位置でトウが開繊装置に引き込まれるときにトウに作用する張力が第１搬送ロールの前記上流側の位置のトウに及ぶのが、トウと第１搬送ロールの周面との接触部分により緩和される。このため、前記軸方向において、開繊装置のトウ導入口の開口寸法が、トウと第１搬送ロールとの接触開始位置でのトウの寸法よりも小さい場合でも、トウが開繊装置に引き込まれるときにトウに作用する張力により添着装置の内部を流通されるトウが前記軸方向に圧縮されるのが防止され、添着装置の内部を流通されるトウの形態を崩れにくくすることができる。よって添着装置により、トウの繊維同士を結合させるバインダを、トウの表面に不均一に添着されるのを防止しながらトウの表面に添着できると共に、開繊装置によりトウの繊維同士を効率よく絡ませながらトウを嵩高に開繊し、バインダにより内部の繊維同士が均一に結合された繊維シートを安定して製造できる。

前記開繊装置は、前記トウが開繊される開繊室が内部に形成された筒状のノズル部と、前記開繊室に向けて前記下流側に前記気体を導入する気体導入部と、を有してもよい。

これにより、気体導入部より開繊室に向けて下流側に導入された気体を用いて、筒状のノズル部の内部の開繊室において、添着装置によりバインダが添着されたトウを効率よく嵩高に開繊できる。

前記搬送方向における前記第１搬送ロールと前記添着装置との間で前記第１搬送ロールと平行に配置され且つ前記第１搬送ロールの前記トウと接する方向とは反対側の方向から前記トウと接する第２搬送ロールを更に備え、前記軸方向から見て、前記トウが前記第１搬送ロールと前記第２搬送ロールとの周面に蛇行して巻き付けられながら前記下流側に搬送されてもよい。

このように、前記軸方向から見て、トウが第１搬送ロールと第２搬送ロールとの周面に蛇行して巻き付けられながら前記下流側に搬送されることにより、トウが開繊装置に引き込まれるときにトウに作用する張力が、第１搬送ロールの前記上流側の位置のトウに及ぶのが更に緩和されるので、添着装置の内部に流通されるトウが前記軸方向に圧縮されるのを一層防止できる。

前記搬送方向における前記添着装置と前記第１搬送ロールとの間に配置され、前記トウを周面に巻き付けながら前記下流側に搬送する第３搬送ロールと、前記搬送方向における前記第１搬送ロールと前記開繊装置との間に配置され、前記トウを周面に巻き付けながら前記下流側に搬送する第４搬送ロールと、を更に備え、前記第１搬送ロールが、ダンサロールであってもよい。

このように、ダンサロールである第１搬送ロールの上流側に第３搬送ロール、下流側に第４搬送ロールをそれぞれ配置し、第３搬送ロールと第４搬送ロールとの周面にトウを巻き付けながら第１搬送ロールによりトウに張力を付与することで、トウが開繊装置に引き込まれるときにトウに作用する張力が、添着装置の内部を流通されるトウに一層良好に及びにくくすることができ、添着装置によりトウの表面にバインダを均一に添着できる。

前記添着装置よりも前記上流側に配置されて前記トウを開繊する複数の開繊ロール対を更に備えてもよい。このように、複数の開繊ロール対により良好に開繊されたトウに対して、添着装置によりトウの表面にバインダを均一に添着できる。

前記添着装置は、前記内部に前記トウが流通される筐体と、前記筐体の前記内部に配置されて前記トウに向けて前記バインダを噴霧する少なくとも１つの噴霧部と、を有してもよい。

これにより、筐体の内部に配置した噴霧部を用いて、筐体の内部を流通するトウの表面に連続的に効率よくバインダを添着でき、繊維シートの製造効率を向上できる。

本発明の別の態様に係る繊維シートの製造方法は、添着装置を用いて、搬送される長繊維のトウを前記添着装置の内部に流通させながら、前記トウの表面に前記トウの繊維同士を結合させる液状のバインダを添着し、前記添着装置の前記トウの搬送方向の下流側に配置された第１搬送ロールを用いて、前記トウを前記第１搬送ロールの周面に巻き付けながら前記下流側に搬送し、前記第１搬送ロールの軸方向において、開口寸法が前記第１搬送ロールと前記トウとの接触開始位置での前記トウの寸法よりも小さいトウ導入口を有し、前記第１搬送ロールよりも前記下流側に配置された開繊装置を用いて、前記トウ導入口から導入される前記トウを気体で開繊する。

前記トウが開繊される開繊室が内部に形成された筒状のノズル部と、前記開繊室に向けて前記搬送方向に前記気体を導入する気体導入部とを有する前記開繊装置を用いて、前記トウを前記気体で開繊してもよい。

前記搬送方向における前記第１搬送ロールと前記添着装置との間で前記第１搬送ロールと平行に配置され且つ前記第１搬送ロールの前記トウと接する方向とは反対側の方向から前記トウと接する第２搬送ロールを用いて、前記軸方向から見て、前記トウを前記第２搬送ロールと前記第１搬送ロールとの周面に蛇行させて巻き付けながら前記下流側に搬送してもよい。

前記第１搬送ロールが、ダンサロールであり、前記搬送方向における前記添着装置と前記第１搬送ロールとの間に配置された第３搬送ロールの周面に前記トウを巻き付けながら前記下流側に搬送し、前記搬送方向における前記第１搬送ロールと前記開繊装置との間に配置された第４搬送ロールの周面に前記トウを巻き付けながら前記下流側に搬送してもよい。

前記添着装置よりも前記上流側に配置された複数の開繊ロール対を用いて、前記トウを開繊してもよい。

前記内部に前記トウが流通される筐体と、前記筐体の前記内部に配置されて前記トウに向けて前記バインダを噴霧する少なくとも１つの噴霧部とを有する前記添着装置を用いて、前記トウの前記表面に前記バインダを噴霧してもよい。

本発明によれば、トウの搬送方向と直交する一方向において、トウ導入口の開口寸法がトウの寸法よりも小さい開繊装置を用い、添着装置により繊維同士を結合させるバインダを表面に添着したトウを気体で開繊する場合、内部の繊維同士がバインダにより均一に結合された繊維シートを安定して製造できる。

第１実施形態に係る繊維シート製造装置の全体図である。 図１の添着装置と搬送ロール装置とのトウバンドの搬送方向と直交する方向から見た鉛直断面図である。 図１の第１搬送ロールの軸方向から見た鉛直断面図である。 図１の開繊装置のトウバンドの搬送方向と直交する方向から見た鉛直断面図である。 図１の開繊装置の上流側から見た正面図である。 図１の添着装置の鉛直方向から見下ろした水平断面図である。 皺が発生したトウバンドの鉛直方向から見下ろした上面図である。 第２実施形態に係る添着装置と搬送ロール装置とのトウバンドの搬送方向と直交する方向から見た鉛直断面図である。 実施例１の繊維シートの上面を模式的に示す上面図である。 比較例の繊維シートの上面を模式的に示す上面図である。

以下、各実施形態について、各図を参照して説明する。以下に示す上流側と下流側とは、繊維シート製造装置１の搬送路３０におけるトウバンド６０の搬送方向Ｐの上流側と下流側とを順に指す。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る繊維シート製造装置１（以下、単に製造装置１と称する。）の全体図である。製造装置１は、トウバンド６０の搬送路３０の上流側から下流側に向けて、第１拡幅装置２、ガイド３、第２拡幅装置４、開繊ロール装置５、添着装置６、搬送ロール装置７、及び開繊装置８を備える。

第１拡幅装置２の下方には、梱包箱５０が載置される。梱包箱５０には、捲縮された長繊維のトウからなるベール状のトウバンド６０が、折り畳まれて梱包されている。トウバンド６０の繊維は、ここでは長繊維のセルロースアセテート繊維であるが、これ以外の繊維（例えば、ポリオレフィン、ポリエステル、及びポリアミドのうちの少なくともいずれかの繊維）でもよい。一例として、製造装置１では、トウバンド６０の幅方向が水平に保たれながら、トウバンド６０が搬送方向Ｐに搬送される。

第１拡幅装置２は、梱包箱５０から上方に繰り出されるトウバンド６０に向けて空気等の気体を吹き付け、トウバンド６０を搬送方向Ｐと直交する一方向（ここではトウバンド６０の幅方向）に拡幅する。ガイド３は、第１拡幅装置２を通過したトウバンド６０を、搬送路３０に沿って第２拡幅装置４に案内する。第１拡幅装置２とガイド３とは、製造装置１の筐体から上方に延設された不図示のアーム（ブーム）にそれぞれ支持される。第２拡幅装置４は、第１拡幅装置２と同様の構成を有し、トウバンド６０を前記一方向に拡幅する。第１拡幅装置２と第２拡幅装置４とは、バンディングジェット装置とも称する。

開繊ロール装置５は、上流側に配置された第１開繊ロール対９と、下流側に配置された第２開繊ロール対１０とを有する。第１開繊ロール対９は、一対のロール１１、１２を有する。第２開繊ロール対１０は、一対のロール１３、１４を有する。第２開繊ロール対１０は、第１開繊ロール対９の周速度よりも早い周速度で回転駆動される。第２拡幅装置４を通過したトウバンド６０は、一対のロール１１、１２の間に挿通され、且つ、一対のロール１３、１４の間に挿通される。第１開繊ロール対９と第２開繊ロール対１０とは、トウバンド６０に少なくとも搬送方向Ｐに張力を付与し、トウバンド６０をその張力が及ぶ方向に開繊（機械開繊）する。

なお、製造装置１が備える開繊ロール対の数は、複数対であればよく、３対以上でもよい。また、一対のロール１１、１２のうち一方のロールと、一対のロール１３、１４のうち一方のロールとの少なくともいずれかには、トウバンド６０を前記一方向に開繊するための溝部を周方向に螺旋状に形成してもよい。

添着装置６は、搬送路３０で最も下流側に配置された開繊ロール対（ここでは開繊ロール対１０）の下流側に配置されている。添着装置６は、開繊ロール装置５を通過して搬送されるトウバンド６０を内部に流通させながら、トウバンド６０の表面に液状のバインダ４０（図２参照）を噴霧する。これにより添着装置６は、トウバンド６０の表面にバインダ４０を添着する。添着装置６は、搬送方向Ｐと前記一方向とに延びる筐体１５を有する。

搬送ロール装置７は、添着装置６を通過したトウバンド６０を開繊装置８に向けて搬送すると共に、添着装置６と開繊装置８との間の搬送路３０で、トウバンド６０に作用する張力を調整する。搬送ロール装置７は、第１搬送ロール１６と第２搬送ロール１７とを有する。各搬送ロール１６、１７は、添着装置６よりも下流側に配置され、トウバンド６０を周面に巻き付けながら下流側に搬送する。第１搬送ロール１６は、添着装置６の出口１５ｂに配置されている。第２搬送ロール１７は、搬送方向Ｐの第１搬送ロール１６と添着装置６との間で、第１搬送ロール１６と平行に配置されている。ここでは、各搬送ロール１６、１７は、軸方向を水平に保たれて配置されている。第２搬送ロール１７は、第１搬送ロール１６の上方に配置されている。

一例として、第１搬送ロール１６と第２搬送ロール１７とは、Ｓラップフィードロールである。第２搬送ロール１７は、第１搬送ロール１６とは逆方向に回転され、第１搬送ロール１６のトウバンド６０と接する方向とは反対側の方向からトウバンド６０と接する。第１搬送ロール１６の軸方向（以下、単に軸方向と称する。）から見て、トウバンド６０は、第１搬送ロール１６と第２搬送ロール１７との周面に蛇行しながら巻き付けられている。なお、第１搬送ロール１６と第２搬送ロール１７との少なくともいずれかは、トウバンド６０を前記軸方向（前記一方向）に拡幅するエキスパンダロールであってもよい。

開繊装置８は、搬送ロール装置７の下流側に配置され、気体でトウバンド６０を開繊する。これにより開繊装置８は、トウバンド６０を開繊装置８の通過前に比べて嵩高くなるように調整する。開繊装置８は、互いに組み合わされた外筒１８及び内筒１９を有する。トウバンド６０が開繊装置８を通過することにより、繊維シート６１が得られる。

バインダ４０は、トウバンド６０の繊維同士を結合させる。バインダ４０としては、例えば、トウバンド６０の繊維を溶解可能な各種可塑剤を利用できる。可塑剤としては、例えば、トリアセチン、トリエチレン、グリコールジアセテート、トリエチレングリコールジプロピオネート、ジブチルフタレート、ジメトキシエチルフタレート、クエン酸トリエチルエステル等のエステル系可塑剤を用いることができる。

具体的に可塑剤は、トウバンド６０の繊維の種類に応じて適宜選択できる。例えば、トウバンド６０がセルロースエステル（セルロースアセテート等）やその他のセルロースエステル誘導体により構成されている場合には、可塑剤として、ポリオール又は多価アルコール｛例えば、ジオール［例えば、アルカンジオール（エチレングリコール、プロピレングリコール、トリメチレングリコール、１，４−ブタンジオール等のＣ２−６アルカンジオール等）、ポリアルキレングリコール（ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、トリプロピレングリコール等のジ乃至テトラＣ２−４アルキレングリコール等）等］、３以上のヒドロキシル基を有するポリオール（例えば、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトール等のトリ乃至ヘキサアルカノール等）、ポリオールのオリゴマー［例えば、ジグリセリン、ジトリメチロールプロパン、ジペンタエリスリトール、トリグリセリン等のアルカントリ乃至ヘキサオールの多量体（例えば、２〜４量体、好ましくは２〜３量体）等］等｝の脂肪酸エステル、エステルオリゴマー（カプロラクトンオリゴマー等）等が例示できる。

代表的なポリオールの脂肪酸エステルには、ポリオールの低級脂肪酸（例えば、酢酸等のＣ１−４アルカンカルボン酸）エステル［例えば、アルカントリオールモノ乃至トリアシレート（例えば、モノアセチン、ジアセチン、トリアセチン等のＣ３−６アルカントリオール−モノ乃至トリＣ１−４アシレート、好ましくはグリセリンモノ乃至トリＣ２−３アシレート）等のアルカントリ乃至ヘキサオールの低級脂肪酸エステル］、ポリオールオリゴマーの低級脂肪酸エステル［例えば、アルカントリオールのダイマーのモノ乃至テトラアシレート（例えば、ジグリセリンテトラアセテート等のジＣ３−６アルカントリオール−モノ乃至テトラＣ１−４アシレート等）等のポリオールのダイマー又はトリマーの低級脂肪酸エステル等］等が含まれる。これらのポリオールの脂肪酸エステルは、単独でもよいし、２種以上を組み合わせてもよい。

これらの可塑剤の中でも、セルロースエステル（特に、セルロースアセテート）により構成されたトウバンド６０の繊維と組み合わせる可塑剤としては、トウバンド６０の繊維に対する膨潤・溶解能力に優れる点で、アセチン類（例えば、ジアセチン、トリアセチン等のグリセリンジ乃至トリアセテート）等のポリオールの低級脂肪酸エステルが好ましく用いられる。特に、ポリオールの低級脂肪酸エステルの中でも、アミノ基を含む多糖類のアルデヒド類の吸着性能を向上させる機能においても優れるポリオールジ又はトリＣ１−４アシレート（特に、ジアセチン等のＣ３−６アルカントリオール−ジ又はトリＣ１−４アシレート）を可塑剤として最も好適に用いることができる。そのため、セルロースエステルにより構成されたトウバンド６０の繊維と組み合わせる可塑剤としては、少なくともポリオールジ又はトリアシレート（特に、ジアセチン、トリアセチン等）により構成された可塑剤（特にアセチン類）を好適に使用してもよい。

特に、可塑剤は、少なくともポリオールジアシレート（特に、ジアセチンＣ３−６アルカントリオール−ジＣ１−４アシレート）により構成してもよく、例えば、ジアセチンとトリアセチンとにより構成してもよい。

なお、可塑剤としてトリアセチンを用いる場合、用いるトリアセチンによっては、ジアセチン、モノアセチンを含む場合がある。通常、工業的なトリアセチンは、不純物としてジアセチンやモノアセチンを含んでいる。ポリオールジＣ１−４アシレート（特に、ジアセチン）を少なくとも含む可塑剤において、ポリオールジＣ１−４アシレート（特に、ジアセチン）の含有量は、可塑剤（特にアセチン類）全体の１重量％以上（例えば、２〜１００重量％程度）、好ましくは３〜８０重量％以上、さらに好ましくは５〜６０重量％（例えば、８〜４０重量％）程度であってもよい。なお、ジアセチンを主成分（例えば、ジアセチン単独、またはジアセチンを主成分とするジアセチンとトリアセチンの混合物等）として可塑剤を構成することにより、アルデヒド類の吸着性を効率よく高めることができる。また、ジアセチンと他のアセチン類（特にトリアセチン）とを組み合わせることにより、アルデヒド類の吸着性能を高めつつ、分散液の粘性を適度に高めることができる。このようなポリオールの低級脂肪酸エステル（特に、ジアセチン、トリアセチン、これらの混合物等）は、セルロースエステルの可塑化能力に優れるだけでなく、多糖類のアミノ基の水素結合を緩和する能力を有しているため、アルデヒド類（特にホルムアルデヒド）の選択除去性を高めることができ、しかも安全性が高く、繊維シート６１が、たばこフィルター等の人体に関連した用途に用いられる場合であっても好適に使用できる。また、可塑剤は、単独でもよいし、２種以上を組み合わせてもよい。

なお、可塑剤は、通常、液体状（室温で液体状）であってもよい。また、可塑剤の沸点は、可塑剤を含む液の態様により異なるが、可塑剤の成分がトウバンド６０の繊維に残存するものであれば、可塑剤の沸点は、１００℃以上（例えば、１３０℃以上５５０℃以下程度の範囲）の値から選択できる。可塑剤の沸点は、例えば、１５０℃以上５００℃以下の範囲の値、好ましくは２００℃以上４５０℃以下の範囲の値、さらに好ましくは２２０℃以上４００℃°以下の範囲の値（例えば、２５０℃以上３８０℃以下の範囲の値）程度である。また、可塑剤の成分がトウバンド６０の繊維に残存しないものであれば、例えば、比較的低い沸点（例えば、沸点１００℃未満）の可塑剤を用いることができる。

上記の通り、トウバンド６０の繊維がセルロースアセテート繊維の場合には、可塑剤として、トリアセチンや酢酸セルロース等を含む溶液を用いることができる。このような可塑剤を用いることで、トウバンド６０の繊維同士を結合させられると共に、可塑剤が揮発することにより、繊維シート６１中に可塑剤が残留するのを防止できる。これにより、繊維シート６１の安全性を高めることができる。特に、トリアセチンは、食品添加物としても用いられる物質であるため、トリアセチンを可塑剤として用いることで、繊維シート６１の安全性をさらに向上させることができる。

なお、バインダ４０としては、トウバンド６０の繊維同士を接着して結合させる接着剤を用いてもよい。これらの接着剤については、各種の接着剤を任意に使用することができる。

図２は、図１の添着装置６と搬送ロール装置７との搬送方向Ｐと直交する方向から見た鉛直断面図である。図２に示すように、添着装置６の筐体１５には、内部空間１５ｃが形成されている。筐体１５は、上流側に入口１５ａを有し、下流側に出口１５ｂを有する。入口１５ａと出口１５ｂとは、開繊ロール装置５により開繊されたトウバンド６０が、その状態が維持されたまま通過可能なサイズに形成されている。

添着装置６は、内部空間１５ｃに配置されてトウバンド６０に向けて液体のバインダ４０を噴霧する少なくとも１つの噴霧部を有する。具体的に添着装置６は、筐体１５の内部空間１５ｃに設けられた一対の噴霧部２０、２１を有する。噴霧部２０は、内部空間１５ｃの上方において、鉛直方向下方にノズル口２０ａを向けて配置されている。噴霧部２１は、内部空間１５ｃの下方において、鉛直方向上方にノズル口２１ａを向けて配置されている。ノズル口２０ａ、２１ａは、筐体１５の内部空間１５ｃにおいて、前記一方向に延びている。これにより一例として、噴霧部２０、２１は、搬送されるトウバンド６０の表面に向けて、前記一方向に一様にバインダ４０を噴霧する。

噴霧部２０、２１は、一例として、鉛直方向にトウバンド６０を挟んで対向する位置に設けられている。噴霧部２０、２１は、チューブ２２、２３と接続されている。噴霧部２０、２１には、添着装置６の外部から、チューブ２２、２３を介してバインダ４０が供給される。

筐体１５の内部空間１５ｃには、筐体１５の上部から下方に向けて延びる案内部材１５ｄと、筐体１５の下部から上方に向けて延びる案内部材１５ｅとが設けられている。案内部材１５ｄ、１５ｅは、搬送されるトウバンド６０を入口１５ａから出口１５ｂに向けて案内すると共に、噴霧部２０、２１がトウバンドの表面にバインダ４０を噴霧するときのトウバンド６０の姿勢を安定させる。搬送方向Ｐと直交する添着装置６の鉛直断面（以下、単に鉛直断面と称する。）において、トウバンド６０は、入口１５ａから出口１５ｂに直線状に向かう方向Ｌに延びている。筐体１５の下部には、噴霧部２０、２１から噴霧されたバインダ４０の一部を排出するダクト部２４が設けられている。

なお、添着装置６は、噴霧部２０、２１の代りに、トウバンド６０にバインダ４０を添着するための回転ブラシ、回転ロール、又は回転ディスクの少なくともいずれかを有していてもよい。

搬送ロール装置７の第１搬送ロール１６は、一例として、添着装置６の出口１５ｂと重なる位置で且つ方向Ｌに延びるトウバンド６０の上面と周面が接する位置に軸支されている。搬送ロール装置７の第２搬送ロール１７は、一例として、前記軸方向と直交する方向に第１搬送ロール１６と離隔する位置で且つトウバンド６０の下面と周面が接する位置に軸支されている。

図３は、図１の第１搬送ロール１６の前記軸方向から見た鉛直断面図である。ここでは一例として、第１搬送ロール１６の抱き角度θを示している。図３に示すように、前記軸方向から見て、第１搬送ロール１６とトウバンド６０との接触開始位置ｐ１及び第１搬送ロール１６の軸心Ｏを通る直線ｒ１と、第１搬送ロール１６からトウバンド６０が離隔する位置ｐ２及び第１搬送ロール１６の軸心Ｏを通る直線ｒ２との間の角度として定義される抱き角度θは、適宜設定が可能である。抱き角度θは、一例として、３０°以上２１０°以下の範囲の値が望ましく、６０°以上１５０°以下の範囲の値がさらに望ましく、９０°以上１２０°以下の範囲の値が一層望ましい。なお、図示しないが、第２搬送ロール１７の抱き角度は、一例として、抱き角度θと同様に設定されている。抱き角度θと第２搬送ロール１７の抱き角度とは、同一でもよいし、異なっていてもよい。

図４は、図１の開繊装置８の搬送方向Ｐと直交する方向から見た鉛直断面図である。図５は、図１の開繊装置８の上流側から見た正面図である。図６は、図１の添着装置６の鉛直方向から見下ろした水平断面図である。図４〜６に示すように、開繊装置８の外筒１８は、本体部１８ａとノズル部１８ｂとを有する。本体部１８ａは、搬送方向Ｐに延びる筒状に形成され、気体が流通する内部空間２５を有する。ノズル部１８ｂは、本体部１８ａの下流端部から下流側に延びる筒状（ここでは円筒状）に形成され、内部に開繊室２６を有する。開繊室２６は、気体によりトウバンド６０を搬送方向Ｐに搬送しながら開繊するために用いられる。

本体部１８ａの側面には、気体を内部空間２５に導入する気体導入部１８ｃが設けられる。気体導入部１８ｃには、内部空間２５と連通する開口１８ｄが設けられる。開口１８ｄは、不図示のコンプレッサに接続され、開口１８ｄを通じて、外部から内部空間２５に向けて気体が導入される。気体は、一例として空気であり、トウバンド６０を搬送方向Ｐに搬送すると共に開繊するために用いられる。本体部１８ａの上流端部には、開口１８ｅが設けられる。開口１８ｅには、内筒１９が挿入される。ノズル部１８ｂの流路断面形状は、一例として円形であるが、これに限定されない。ノズル部１８ｂの流路断面形状は、完全な円形でなくてもよく、楕円形でもよいし、矩形状や多角形状でもよい。

内筒１９は、トウ導入部１９ａとトウ流通部１９ｂとを有する。トウ導入部１９ａは、漏斗状に形成され、上流側から下流側に向けて、内径が縮径されている。トウ導入部１９ａには、トウ導入口１９ａ１が形成されている。トウ導入口１９ａ１には、トウバンド６０が開繊室２６に向けて導入される。前記軸方向（前記一方向）において、トウ導入口１９ａ１は、その開口寸法Ｄが、接触開始位置ｐ１でのトウバンド６０の寸法Ｗよりも小さく設定されている。トウ導入口１９ａ１の周縁形状は、一例として円形であるが、これに限定されない。トウ導入口１９ａ１の周縁形状は、完全な円形でなくてもよく、楕円形でもよい。

トウ流通部１９ｂは、トウ導入部１９ａの下流端部から下流側に延びる筒状に形成され、内部にトウバンド６０が流通する流通空間２７を有する。トウ流通部１９ｂの下流側に位置する先端部１９ｃは、上流側から下流側に向けて先細りとなるテーパー状に形成されている。トウ導入部１９ａの前部とトウ流通部１９ｂとは、本体部１８ａの開口１８ｅから本体部１８ａの内部空間２５に挿入されている。

先端部１９ｃの外周面と対向する本体部１８ａの内周面は、先端部１９ｃの外周面と離隔した状態を保ちながら、上流側から下流側に向けて縮径されている。これにより、先端部１９ｃの外周面と本体部１８ａの内周面との間には、ジェット流路２８が設けられている。ジェット流路２８は、環状断面を有し、気体導入部１８ｃから内部空間２５に導入された気体を、開繊室２６に向けて搬送方向Ｐにジェット状に噴出させる。

開繊装置８では、トウバンド６０が、トウ導入部１９ａのトウ導入口１９ａ１から流通空間２７を流通して開繊室２６に搬送されると共に、気体導入部１８ｃの開口１８ｄから導入された気体が、ジェット流路２８を流通して開繊室２６の流路断面の全周の位置から搬送方向Ｐに開繊室２６内に噴出され、トウバンド６０と混合される。開繊室２６において、トウバンド６０は、ジェット状の気体によって搬送方向Ｐに搬送されると共に繊維同士を絡ませながら開繊される。これにより、開繊装置８を通過して得られる繊維シート６１は、開繊装置８を通過する前のトウバンド６０に比べて嵩高となる。繊維シート６１は、開繊装置８により、一例として上下方向を厚み方向とする形状に成型されるが、これに限定されない。

ここで開繊装置８では、気体導入部１８ｃの開口１８ｄからジェット流路２８に導入される気体の勢いによって、開口寸法Ｄが寸法Ｗよりも小さいトウ導入口１９ａ１にトウバンド６０が引き込まれる。このため、搬送ロール装置７を通過したトウバンド６０には、前記軸方向に圧縮されるように張力が作用する。

図７は、皺３５が発生したトウバンド６０の鉛直方向から見下ろした上面図である。図７に示すように、製造装置が搬送ロール装置７を備えていない場合、トウバンド６０が、前記軸方向に圧縮されることで、添着装置６の内部を流通するトウバンド６０の表面に搬送方向Ｐに延びる複数の皺３５が発生することがある。この状態でトウバンド６０の表面にバインダ４０を噴霧すると、トウバンド６０の表面に露出した皺３５の山部には、バインダ４０が付着するが、トウバンド６０の内部に入り込んだ皺３５の谷部には、バインダ４０が付着しにくくなる。これにより、トウバンド６０の表面に不均一にバインダ４０が添着され、開繊装置８を通過した繊維シートの内部にバインダ４０が局在するおそれがある。

これに対して製造装置１では、トウバンド６０が第１搬送ロール１６の周面に巻き付けられながら下流側に搬送されるので、第１搬送ロール１６の下流側の位置でトウバンド６０が開繊装置８に引き込まれるときにトウバンド６０に作用する張力が第１搬送ロール１６の上流側の位置のトウバンド６０に及ぶのが、トウバンド６０と第１搬送ロール１６の周面との接触部分により緩和される。このため、トウ導入口１９ａ１の開口寸法Ｄが、接触開始位置ｐ１でのトウバンド６０の寸法Ｗよりも小さい場合でも、トウバンド６０が開繊装置８に引き込まれるときにトウバンド６０に作用する張力により添着装置６の内部を流通されるトウバンド６０が前記軸方向に圧縮されるのが防止され、添着装置６の内部を流通されるトウバンド６０の形態を崩れにくくすることができる。よって、添着装置６により、バインダ４０がトウバンド６０の表面に不均一に添着されるのを防止しながら、バインダ４０をトウバンド６０の表面に添着できると共に、開繊装置８によりトウバンド６０の繊維同士を効率よく絡ませながらトウバンド６０を嵩高に開繊し、バインダ４０により内部の繊維同士が均一に結合された繊維シート６１を安定して製造できる。

また、第１搬送ロール１６と第２搬送ロール１７とは、ニップロール対のようにトウバンド６０の表面を各搬送ロール１６、１７の周面同士で押圧しないので、開繊ロール装置５により開繊されたトウバンド６０を押し潰すおそれを減らせる。

また、開繊装置８は、開繊室２６が内部に形成された円筒状のノズル部１８ｂと、開繊室２６に向けて下流側に気体を導入する気体導入部１８ｃとを有しているので、気体導入部１８ｃより開繊室２６に向けて下流側に導入された気体を用いて、開繊室２６において、添着装置６によりバインダ４０が添着されたトウバンド６０を効率よく嵩高に開繊できる。

また、前記軸方向から見て、トウバンド６０が第１搬送ロール１６と第２搬送ロール１７との周面に蛇行して巻き付けられながら下流側に搬送されることにより、トウバンド６０が開繊装置８に引き込まれるときにトウバンド６０に作用する張力が、第１搬送ロール１６の上流側の位置のトウバンド６０に及ぶのが更に緩和されるので、添着装置６の内部空間１５ｃに流通されるトウバンド６０が前記軸方向に圧縮されるのを一層防止できる。

また、製造装置１は、添着装置６よりも上流側に配置されてトウバンド６０を開繊する複数の開繊ロール対９、１０を更に備えているので、複数の開繊ロール対９、１０により良好に開繊されたトウバンド６０に対して、添着装置６により、トウバンド６０の表面にバインダ４０を均一に添着できる。

また、添着装置６が、トウバンド６０を流通させる内部空間１５ｃが形成された筐体１５と、内部空間１５ｃ内に配置されてトウバンド６０に向けてバインダ４０を噴霧する少なくとも１つの噴霧部２０、２１とを有しているので、噴霧部２０、２１を用いて、内部空間１５ｃを流通するトウバンド６０の表面に連続的に効率よくバインダ４０を添着でき、繊維シート６１の製造効率を向上できる。以下、その他の実施形態について、第１実施形態との差異を中心に説明する。

（第２実施形態）
図８は、第２実施形態に係る添着装置６と搬送ロール装置１０７とのトウバンド６０の搬送方向と直交する方向から見た鉛直断面図である。図８に示すように、搬送ロール装置１０７は、第１搬送ロール１３２、第３搬送ロール１３１、及び第４搬送ロール１３３を有する。

第１搬送ロール１３２は、ダンサロールであって、一例として、図示しない付勢装置により下方に付勢されている。第３搬送ロール１３１は、搬送方向Ｐにおける添着装置６と第１搬送ロール１３２との間に配置され、トウバンド６０を周面に巻き付けながらトウバンド６０を下流側に搬送する。第４搬送ロール１３３は、搬送方向Ｐにおける第１搬送ロール１３２と開繊装置８との間に配置され、トウバンド６０を周面に巻き付けながらトウバンド６０を下流側に搬送する。なお、第１搬送ロール１３２は、自重により下方に付勢されていてもよい。

このように、ダンサロールである第１搬送ロール１３２の上流側に第３搬送ロール１３１、下流側に第４搬送ロール１３３をそれぞれ配置し、第３搬送ロール１３１と第４搬送ロール１３３との周面にトウバンド６０を巻き付けながら第１搬送ロール１３２によりトウバンド６０に張力を付与することで、第１搬送ロール１３２の下流側の位置でトウバンド６０に作用する張力が、添着装置６の内部空間１５ｃを流通されるトウバンド６０に一層良好に及びにくくすることができ、添着装置６により、トウバンド６０の表面にバインダ４０を均一に添着できる。

（確認実験）
［実験１］
バインダ４０の代りに着色液を用い、第１実施形態の製造装置１により、繊維シート６２を実施例１として得た。バインダ４０の代りに着色液を用い、搬送ロール装置を備えない繊維シート製造装置により、繊維シート１６２を比較例として得た。実施例１及び比較例の繊維シート製造装置の構成は、搬送ロール装置の有無以外は同様とした。実施例１の繊維シート６２と比較例の繊維シート１６２との各上面を目視により確認し、繊維シート６２、１６２の上面全体に占める着色領域の面積の割合を、繊維シート６２、１６２に対するバインダ４０の添着割合（％）として算出した。この結果を表１に示す。図９は、実施例１の繊維シート６２の上面を模式的に示す上面図である。図１０は、比較例の繊維シート１６２の上面を模式的に示す上面図である。

表１及び図９に示すように、実施例１では、繊維シート６２の上面全体の９２％の領域を着色領域６２ａが占めていた。着色領域６２ａは、繊維シート６２の上面のほぼ全体に分布していた。表１及び図１０に示すように、比較例では、繊維シート１６２の上面全体の３９％の領域を着色領域１６２ａが占めていた。着色領域１６２ａは、繊維シート１６２の上面の一部に局在していた。

このような結果が得られた原因の一つとして、比較例では、トウバンド６０が開繊装置８に引き込まれるときにトウバンド６０に作用する張力が、添着装置６の内部を流通するトウバンド６０に及んだことで、トウバンド６０の表面に皺３５が生じ、トウバンド６０の表面に着色液が不均一に添着されて、表面及び内部に着色液が局在した繊維シート１６２が得られたものと考えられる。

これに対して実施例１では、トウバンド６０が開繊装置８に引き込まれるときにトウバンド６０に作用する張力が添着装置６の内部を流通する際のトウバンド６０に及ぶのが、搬送ロール装置７により防止されたことで、トウバンド６０の表面に着色液が均一に添着されて、表面及び内部に均一に着色液が分散された繊維シート６２が得られたものと考えられる。

［実験２］
バインダ４０に可塑剤（トリアセチン）を用い、製造装置１により、トウバンド６０に対するバインダ４０の添着量が異なる複数の繊維シート６１を実施例２〜７として得た。実施例２〜７の繊維シート６１について、以下の方法により繊維同士のほどけ程度を確認し、繊維シート６１の繊維同士のバインダ４０による結合程度を評価した。なお、ここで言う「繊維同士がほどける」とは、繊維シート６１の１本以上の繊維が、繊維シート６１の表面から離間又は脱落することを指す。

具体的には、実施例２〜７の繊維シート６１の表面に面ファスナーを接触させ、繊維シート６１の表面から面ファスナーをゆっくりと剥がした際に、繊維シート６１の表面からほどけて面ファスナーに付着する繊維の量を確認した。このときの面ファスナーに付着した繊維量が少ないほど、繊維同士の結合程度が高いと評価した。

また、実施例２〜７の繊維シート６１について、以下の方法により繊維の溶解程度を評価した。具体的には、添着装置６によりトウバンド６０にバインダ４０を添加して１２時間以上経過した後、繊維シート６１の上面及び下面にバインダ４０の溶解作用により生じた貫通孔及び溶解部分の有無と、溶解部分の数と、溶解部分の径とを目視により確認した。繊維シート６１の単位表面積（幅寸法１４ｃｍ×長さ寸法４３ｃｍ）当たりの溶解部分又は貫通孔の数が多いほど、繊維の溶解程度が高いと評価した。また、溶解部分の径が大きいほど、繊維の溶解程度が高いと評価した。これらの結果を表２に示す。表２中のバインダ４０の添着量（重量％）は、添着装置６によりバインダ４０が添着されたトウバンド６０におけるバインダ４０の添着量（重量％）を示している。

表２に示す結果から、実験を行った範囲では、トウバンド６０に対するバインダ４０の添着量を増大させるほど繊維同士のほどけ程度が小さくなり、繊維同士の結合程度が増大されることが分かった。特に、表２に示す実施例４〜７の結果から、トウバンド６０に対するバインダ４０の添着量を少なくとも１０重量％以上の値に設定した場合、面ファスナーをトウバンド６０の表面から剥がす際に面ファスナーに繊維が追従しにくくなると共に、繊維同士がほどけるのがほぼ防止され、繊維同士が強固に結合されることが分かった。

これに対して、トウバンド６０に対するバインダ４０の添着量を１０重量％から徐々に減少させると、面ファスナーをトウバンド６０の表面の繊維から剥がす際の抵抗力が減少し、面ファスナーに繊維が追従して繊維同士がほどけ出し、面ファスナーに付着する繊維量が増大した。表２に示す実施例４〜７の結果から、繊維同士がほどけるのを良好に防止するためには、添着装置６において、トウバンド６０に対するバインダ４０の添着量を少なくとも１０重量％以上３１重量％の範囲の値に設定して、繊維をある程度溶解させて繊維同士を結合させることが望ましいと考えられる。

また、表２に示す結果から、実験を行った範囲では、トウバンド６０に対するバインダ４０の添着量を増大させるほど、溶解部分及び貫通孔の数が増大し、繊維の溶解程度が増大されることが分かった。

また、表２に示す実施例２〜４の結果から、トウバンド６０に対するバインダ４０の添着量を４重量％以上１０重量％以下の範囲の値に設定した場合、繊維の溶解が比較的軽減されると共に、繊維の比較的大きな溶解部分及び貫通孔の発生をほぼ無くせることが分かった。これにより、実験を行った範囲では、繊維の溶解部分及び貫通孔の発生を抑制するためには、トウバンド６０に対するバインダ４０の添着量を４重量％以上１０重量％の範囲の値に設定することが望ましいと考えられる。

実験２の結果から、トウバンド６０に対するバインダ４０の添着量は、繊維同士の適切な結合強度が得られると共に、繊維の溶解部分及び貫通孔の不要な発生を防止できる範囲の値に設定することが望ましいと言うことができる。なお、全ての実施例及び比較例の繊維シートは、いずれも厚み方向に開繊されて十分に膨らんでおり、開繊状態に特に問題は見られなかった。

本発明は、上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、その構成及び方法を変更、追加、又は削除できる。

以上のように本発明によれば、トウの搬送方向と直交する一方向において、トウ導入口の開口寸法がトウの寸法よりも小さい開繊装置を用い、添着装置により繊維同士を結合させるバインダを表面に添着したトウを気体で開繊する場合、内部の繊維同士がバインダにより均一に結合された繊維シートを安定して製造できる優れた効果を有する。従って、この効果の意義を発揮できる繊維シート製造装置及び繊維シートの製造方法として、広く適用すると有益である。

Ｄ トウ導入口の開口寸法
Ｐ 搬送方向
Ｗ トウバンドの寸法（トウの寸法）
１ 繊維シート製造装置
６ 添着装置
８ 開繊装置
９、１０ 開繊ロール対
１５ 筐体
１５ｃ 内部空間
１６、１３２ 第１搬送ロール
１７ 第２搬送ロール
１８ｂ ノズル部
１８ｃ 気体導入部
１９ａ１ トウ導入口
２０、２１ 噴霧部
２６ 開繊室
４０ バインダ
６０ トウバンド（トウ）
６１ 繊維シート
１３１ 第３搬送ロール
１３３ 第４搬送ロール

Claims (12)

1. 搬送される長繊維のトウを内部に流通させながら、前記トウの表面に前記トウの繊維同士を結合させる液状のバインダを添着する添着装置と、
   前記添着装置よりも前記トウの搬送方向の下流側に配置され、前記トウを周面に巻き付けながら前記下流側に搬送する第１搬送ロールと、
   前記第１搬送ロールの軸方向において、開口寸法が前記第１搬送ロールと前記トウとの接触開始位置での前記トウの寸法よりも小さいトウ導入口を有し、前記第１搬送ロールよりも前記下流側に配置されて前記トウ導入口から導入される前記トウを気体で開繊する開繊装置と、を備える、繊維シート製造装置。
2. 前記開繊装置は、前記トウが開繊される開繊室が内部に形成された筒状のノズル部と、前記開繊室に向けて前記下流側に前記気体を導入する気体導入部と、を有する、請求項１に記載の繊維シート製造装置。
3. 前記搬送方向における前記第１搬送ロールと前記添着装置との間で前記第１搬送ロールと平行に配置され且つ前記第１搬送ロールの前記トウと接する方向とは反対側の方向から前記トウと接する第２搬送ロールを更に備え、
   前記軸方向から見て、前記トウが前記第１搬送ロールと前記第２搬送ロールとの周面に蛇行して巻き付けられながら前記下流側に搬送される、請求項１又は２に記載の繊維シート製造装置。
4. 前記搬送方向における前記添着装置と前記第１搬送ロールとの間に配置され、前記トウを周面に巻き付けながら前記下流側に搬送する第３搬送ロールと、
   前記搬送方向における前記第１搬送ロールと前記開繊装置との間に配置され、前記トウを周面に巻き付けながら前記下流側に搬送する第４搬送ロールと、を更に備え、
   前記第１搬送ロールが、ダンサロールである、請求項１又は２に記載の繊維シート製造装置。
5. 前記添着装置よりも前記上流側に配置されて前記トウを開繊する複数の開繊ロール対を更に備える、請求項１〜４のいずれか１項に記載の繊維シート製造装置。
6. 前記添着装置は、前記内部に前記トウが流通される筐体と、前記筐体の前記内部に配置されて前記トウに向けて前記バインダを噴霧する少なくとも１つの噴霧部と、を有する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の繊維シート製造装置。
7. 添着装置を用いて、搬送される長繊維のトウを前記添着装置の内部に流通させながら、前記トウの表面に前記トウの繊維同士を結合させる液状のバインダを添着し、
   前記添着装置の前記トウの搬送方向の下流側に配置された第１搬送ロールを用いて、前記トウを前記第１搬送ロールの周面に巻き付けながら前記下流側に搬送し、
   前記第１搬送ロールの軸方向において、開口寸法が前記第１搬送ロールと前記トウとの接触開始位置での前記トウの寸法よりも小さいトウ導入口を有し、前記第１搬送ロールよりも前記下流側に配置された開繊装置を用いて、前記トウ導入口から導入される前記トウを気体で開繊する、繊維シートの製造方法。
8. 前記トウが開繊される開繊室が内部に形成された筒状のノズル部と、前記開繊室に向けて前記搬送方向に前記気体を導入する気体導入部とを有する前記開繊装置を用いて、前記トウを前記気体で開繊する、請求項７に記載の繊維シートの製造方法。
9. 前記搬送方向における前記第１搬送ロールと前記添着装置との間で前記第１搬送ロールと平行に配置され且つ前記第１搬送ロールの前記トウと接する方向とは反対側の方向から前記トウと接する第２搬送ロールを用いて、前記軸方向から見て、前記トウを前記第２搬送ロールと前記第１搬送ロールとの周面に蛇行させて巻き付けながら前記下流側に搬送する、請求項７又は８に記載の繊維シートの製造方法。
10. 前記第１搬送ロールが、ダンサロールであり、
    前記搬送方向における前記添着装置と前記第１搬送ロールとの間に配置された第３搬送ロールの周面に前記トウを巻き付けながら前記下流側に搬送し、
    前記搬送方向における前記第１搬送ロールと前記開繊装置との間に配置された第４搬送ロールの周面に前記トウを巻き付けながら前記下流側に搬送する、請求項７又は８に記載の繊維シートの製造方法。
11. 前記添着装置よりも前記上流側に配置された複数の開繊ロール対を用いて、前記トウを開繊する、請求項７〜１０のいずれか１項に記載の繊維シートの製造方法。
12. 前記内部に前記トウが流通される筐体と、前記筐体の前記内部に配置されて前記トウに向けて前記バインダを噴霧する少なくとも１つの噴霧部とを有する前記添着装置を用いて、前記トウの前記表面に前記バインダを噴霧する、請求項７〜１１のいずれか１項に記載の繊維シートの製造方法。

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