JP6638548B2 - 吸収体製造装置および製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、吸収体の製造装置および製造方法に関する。

吸収性物品（使い捨ておむつ、生理用ナプキン等）には、液体や体液（以下、単に液体という）を吸収するための吸収体が、一般的に使用されている。吸収体は、パルプ繊維などの繊維素材と吸水性ポリマーを混合した吸収体材料で形成されたものである。また、吸収体には、溝または凹部を形成することにより、尿などの体液の吸収性能および漏れの抑制性能を向上しつつ、着用者の体型や姿勢の変化に追従した着用者の股間へのフィット性を高める工夫がなされている。

一方、吸収体の製造方法としては、例えば、回動する回転ドラムの外周面に対向する開放端を有するダクトを用い、繊維素材および吸水性ポリマーを含む吸収体材料を気流によって搬送し、気流中に分散した吸収体材料を回転ドラムの成形型内に堆積させることで吸収体を成形するものがある。そして、例えば特許文献１には、回転ドラムの成形型に凸部を形成しておき、吸収体材料を堆積させることで溝やスリットを有する吸収体を製造する方法が開示されている。

特開２０００−２３４２５５号公報

しかしながら、生産性を考慮して回転ドラムには十数枚の成形型が設けられるが、特許文献１に開示された方法では、それぞれの成形型における凸部の加工特性によって、溝やスリットにムラなどが生じ、その結果吸収体の品質が安定しなくなる可能性がある。また、凸部のある成形型を要することでイニシャルコストが増大し、また溝やスリットの形状・寸法の変更を含む吸収体の仕様等の変更に容易に対応できない。

よって、本発明の目的は、吸収体を製造する過程において、凸部を有する成形型を用いることなく溝等を形成できるようにするとともに、品質の安定した吸収体を製造できる吸収体製造装置および製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、繊維素材と吸水性ポリマーとをダクト内を流れる空気流を用いて搬送し、周方向に回動する回転ドラムの外周面に成形型を形成し、堆積させることによって、吸収体を製造する吸収体製造装置であり、繊維素材の投入部および吸水性ポリマーの投入部よりも前記空気流の下流側において、前記成形型に対向するように配置され、それぞれ前記回転ドラムの外周面の一部に第２空気流を提供することで前記吸収体に凹部を形成する供給部と、前記第２空気流の提供の有無を制御するための弁と、を備えたことを特徴とする製造装置を提供する。

本発明は、繊維素材と吸水性ポリマーとをダクト内を流れる空気流を用いて搬送し、成形型に堆積させることによって、吸収体の製造を行う吸収体製造方法であり、前記回転ドラムの外周面に対して第２空気流を提供するとともに、当該提供の有無を制御して、前記吸収体に凹部を形成することを特徴とする吸収体製造方法を提供する。

本発明の吸収体製造装置および製造方法によれば、凸部を有する成形型を用いることなく、吸収体に凹部を形成できることで、安定した品質の吸収体を製造できるとともに、イニシャルコストの増大を抑制することができる。また、凹部の形状・寸法の変更だけでなく、凹部を形成しない場合も含めた吸収体の仕様等の変更にも容易に対応可能となる。

本発明の第１実施形態に係る吸収体製造装置の模式的な側断面図である。 本発明の第１実施形態に係る吸収体製造装置の模式的な斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る供給装置の斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る凹部の長さと深さに関する説明図である。 本発明の第１実施形態に係る吸収体製造装置の説明図である。 （ａ）〜（ｄ）は、本発明の第１実施形態に係る吸収体の断面図である。 本発明の第１実施形態に係る供給装置の制御系を示すブロック図である。 本発明の第１実施形態に係る処理手順の一例を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係る供給装置の説明図である。 本発明の第２実施形態に係る吸収体製造装置の説明図である。 （ａ）〜（ｄ）は、本発明の第２実施形態に係る吸収体の断面図である。

以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。
（第１実施形態）
回転ドラム１０は、図１の紙面に直交する方向に回転軸を有し、矢印１１の方向に回転可能な円筒体であり、その外周面１２に成形型１４を有している。一方、ダクト４は、上壁、下壁および左右に側壁を有する断面略矩形状の管状部材である。そして、ダクト４の排気口との対向位置に回転ドラム１０が位置している。

ダクト４は、回転ドラム１０の外周面１２に対し好ましい状態で気流が搬送され、吸収体材料９の所望の堆積が生じるように構成される。すなわち、ダクト４は、吸収体材料９を搬送するダクト４内の気流（以下、第１空気流ともいう）２を上下壁方向に乱し、左右壁方向には乱さないように構成される。これは、上下壁方向に乱れが生じることで吸収体材料９がよく混合されるようにするとともに、左右壁方向には乱れを生じさせないことで吸収体７の左右の堆積のバランスに影響を及ぼさないようにする上で好ましい。回転ドラム１０は、その内部に吸引手段（不図示）を備える一方、成形型１４は多数の通気口（図示せず）を有するものとして構成される。従って、ダクト４から第１空気流２によって搬送されてくる吸収体材料９は、回転ドラム１０の内周面側から吸引されることで、成形型１４に効率よく堆積する。

ダクト４における、回転ドラム１０側とは反対の端部付近に繊維素材３を投入する繊維素材投入装置２０が配設され、繊維素材投入装置２０と回転ドラム１０との間の位置に吸水性ポリマー投入装置３０が配設されている。

ここで、繊維素材投入装置２０は、繊維素材３の原反をシート状にしたものを解繊により繊維素材３を得るための解繊機６と、解繊機６からダクト４内に送り出された繊維素材３を気流にのせて搬送するための繊維素材投入口２１と、を有している。繊維素材３としては、例えば、広葉樹および針葉樹から得られる木材パルプや、ケナフ、亜麻などから得られる非木材パルプなどが挙げられる。
また、吸水性ポリマー投入装置３０は、吸水性ポリマー５を供給する管状部材であり、吸水性ポリマー供給管３１からダクト４内に供給するための吸水性ポリマー供給口３２を有している。吸水性ポリマー５、例えば、高吸水性ポリマー（Ｓｕｐｅｒ Ａｂｓｏｒｂｅｎｔ Ｐｏｌｙｍｅｒ；ＳＡＰ）などがある。高吸水性ポリマーには、例えば、デンプン系やセルロース系や、合成樹脂系などを用いることができる。

供給装置の構成
図２は、本発明の第１実施形態に係る吸収体製造装置の模式的な斜視図、図３はその一部を拡大して示す斜視図である。これらの図と、図１とを参照して、本実施形態の特徴構成をなす供給装置を説明する。本実施形態では、回転ドラム１０の外周面１２と対向するように、第２空気流１０３（図３）を供給する複数の供給装置１００を配置する。具体的には、供給装置１００は、ドラム回転方向に交差する方向に設けられた２つを一組として、回転方向１１には４組が設けられている。これは、本実施形態では、ダクト４に覆われる領域が、図１および図２に示すように、成形型１４が４つ入る寸法となっているためである。各供給装置１００は、それぞれ供給管１０１と供給部１０２とを有している。供給管１０１の先端と供給部１０２の第１空気流上流側の頂点付近とが連結されており、供給管１０１はダクト４の左右の側壁から回転ドラム軸と平行に延在している。また、供給部１０２は、回転ドラム１０に対向する位置に供給口１０４を有し、図３に示されるように、供給口１０４に向かうに従って幅が漸増する形状となっている。

供給装置１００の内部には、第２空気流１０３を通過させるための通路が画成されている。また、ダクト４の第１空気流の流れを乱すことなくダクト４内に十分な空気を供給し、吸収体７に供給口１０４の全体から均等な第２空気流１０３を供給する。なお、供給管１０１の強度は第１空気流２に煽られて、撓らない程度の強度があればよい。

供給管１０１は、ダクト４の側壁から回転ドラム軸と平行に延在している。供給管１０１および供給部１０２の第１空気流上流側は、第１空気流２により搬送されてきた吸収体材料９が堆積しないように丸みを帯びた形状である。また、供給管１０１の第１空気流下流側は、左右壁方向に気流を乱さない形状、または丸みを帯びた形状でもよい。要は、供給管１０１および供給部１０２は吸収体材料９が堆積しない形状、かつ左壁、右壁方向には気流を乱さない形状を有していればよい。供給管１０１および供給部１０２に吸収体材料９を堆積させないようにする理由は、堆積物が剥離すると、これが成形型１４に向かって搬送され、吸収体に付着することで、吸収体の品質低下につながるからである。また、供給装置１００は、上記の形状に加え、上壁、下壁方向に気流を乱す形状を有しているのが好ましい。これにより、吸収体材料９がより均一に混ざり合うため、吸収体７において体液の吸収速度と保持力のバランスがよくなる。

供給部１０２は、その供給口１０４が回転ドラム１０の外周面１２に設けられた成形型１４から１５ｍｍ〜３０ｍｍ離れて位置するように配設される。本実施形態において、供給口１０４が成形型１４から離れていると成形型１４に供給するまでに時間がかかり、供給される第２空気流１０３も少なくなるため、浅い凹部が形成される。逆に、近くにあれば供給口１０４から第２空気流１０３が直ちに供給され、また多く供給されることで深い凹部が形成される。従って、凹部の所望の形成深さに応じて、成形型１４と供給管１０１との距離は適切に選定されるべきである。

本実施形態では、成形型１４はおむつに適用される吸収体７に対応した形をなしており、吸収体７の股下部に凹部８を形成するため、吸収体７に対向する位置にある供給管１０１を適宜大気開放することで、第２空気流１０３が成形型１４に提供され、第２空気流１０３が言わばエアカーテンとして働き、吸収体材料９の堆積が阻止されることで、吸収体７に凹部８が形成される。

ここで、本実施形態の第２空気流供給装置１００は、供給管１０１を大気に対して開放／閉鎖するための開閉弁１０１Ａ（図７参照）を有する。従って、大気開放に応じて導入される第２空気流１０３は、第１空気流２と同速となるので、供給口１０４と吸収体７との間の気流を乱すことはなく、第２空気流１０３が提供されている間は第１空気流２から搬送されてくる吸収体材料９が混在することはない。

また、凹部の長手方向長さと深さとの関係を説明する。図４を参照するに、回転ドラム１０の外周面１２は、ダクト４で覆われる領域の外周長さＬとしたとき、その間を時間ｔで通過するものとする。また、一つの供給部１０２の長手方向長さをｌとし、ダクト４内において周方向にｎ個（本実施形態ではｎ＝４）配置されているものとする。さらに供給管１０１から通気される時間をΔｔとし、ダクト４から出るときの吸収体７の厚みをＤとする。ダクト４内での積層は入り口から出口まで均一な一定速度でなされるとすると、吸収体に形成される凹部の最小長さは、ｌ＋（Δｔ／ｔ）×Ｌとなり、凹部の最大深さは、ｎ×（Δｔ／ｔ）×Ｄとなる。

図５および図６（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ、本発明の第１実施形態に係る吸収体製造装置の平面図および、図５のＶＩａ−ＶＩａ´〜ＶＩｄ−ＶＩｄ´断面図である。図６（ａ）は、図５のＶＩａ−ＶＩａ´の断面図である。この位置では、供給部１０２より第２空気流１０３（図３）を提供している部分には、第１空気流２から搬送されてくる吸収体材料９は堆積せず、他の部分に堆積する。

次に、図６（ｂ）〜（ｄ）は、吸収体７の凹部８を形成する過程において、成形型１４の股下部に供給部１０２から間欠に第２空気流１０３が提供されることで、これらの位置では、浅い凹部から深い凹部が形成されている。回転ドラム１０の外周面１２内において、成形型１４に対応した外周面の両側に磁石１６を設ける一方、供給管１０１には磁石１６と対向可能に磁気センサ形態の位置検出センサ１５を配置する。回転ドラム１０が回転することで、位置検出センサ１５により位置が検出され、成形型１４に第２空気流１０３が提供される。

図７は、本発明の第１実施形態に係る第２空気流の供給装置の制御系を示すブロック図である。コントローラ５０１は、供給装置１００の気流供給処理を制御するものであり、その制御手順を実行するＣＰＵと、その手順に対応したプログラムを格納するＲＯＭおよび制御過程で作業用として用いるＲＡＭ等を有する。凹部を形成する成形型１４の股下部近傍の位置を検出する位置検出センサ１５からコントローラ５０１へ信号が入ることで供給処理が起動される。これに応じて、コントローラ５０１は、供給管１０１の一部を大気に対して開放および閉鎖させるために開閉弁１０１Ａの制御を行う第２空気流供給制御部１００Ｓに対して制御信号を伝達することで、例えば、凹部の長さに対応した大気開放する時間長などを設定することができる。

図８は、本発明の第１実施形態に係る供給処理手順の一例を示すフローチャートである。まず、ステップＳ１にて供給管１０１に大気開放するかどうか（すなわち第２気流の供給によって凹部を形成するか否か）を判断する。ここで、肯定判定であればステップＳ３に進み、位置検出センサ１５からの信号に応じて弁１０１Ａを開放する。そして、ステップＳ５にて、形成する凹部８の長さに対応した規定の時間が経過すると弁１０１Ａを閉鎖し、再びステップＳ１に進む。一方、ステップＳ１にて否定判定であれば本手順を終了する。すなわち、この場合は第２空気流が供給されないため、凹部の形成は行われない。

（第２実施形態）
続いて、図９および図１０を参照し、第２実施形態を説明する。図９および図１０は、本発明の第２実施形態に係る供給装置の説明図および吸収体製造装置の説明図である。第１実施形態と同様に第２空気流１０３を供給する供給装置を第１供給装置２００として複数配設する。第１供給装置２００は、第１実施形態の供給管１０１と同様に構成・配置された供給管２０１を有するが、本実施形態では、供給部２０２ないし供給口２０４の大きさを、第１実施形態のものの半分程度のものにしている。

本実施形態ではさらに、もう１つの供給装置を第２供給装置２００´として追加する。第２供給装置２００´は、回転ドラム１０の回転方向１１に、第１供給装置２００より後ろ側の位置において整列して配設され、第１供給装置２００の供給管２０１および供給部２０２とそれぞれ同様の第２供給管２０１´および供給部２０２´を有する。そして、第１供給装置２００からは、第２空気流１０３を提供し、第２供給装置２００´は第１空気流２から搬送されてくる吸収体材料９とは別の吸収体材料９´を供給する。

図１１（ａ）〜（ｄ）は、本発明の第２実施形態に係る吸収体製造装置の、図１０のＸＩａ−ＸＩａ´〜ＸＩｄ−ＸＩｄ´断面図である。これらの図から明らかなように第２空気流１０３で凹部８を形成しようとしている部分には、供給部２０２との対向位置から外れると第１空気流２によって搬送されてくる吸収体材料９が堆積し、供給部２０２´と対向する位置では別の吸収体材料９´が堆積する。つまり、当該部分には、吸収体材料９と吸収体材料９´とが交互に堆積して行く。

これらの図に示すように、第１供給管２０１より第２空気流１０３を提供している部分には、第１空気流２から搬送されてくる吸収体材料９は堆積せず、他の部分に堆積する。一方、吸収体７の凹部８を形成する過程において、成形型１４の股下部に第２供給管２０１´から間欠に第２空気流１０３と吸収体材料９´が提供される。これにより、図１１（ｄ）に示すように、最終的には、吸収体材料９と吸収体材料９´とで形成された底面部分を有する、深い略Ｖ字形状の凹部８が形成されることになる。これにより、吸収体としての液体の吸収性能や、柔軟性の向上や、液体の拡散などに資することができる。

（その他）
なお、本発明は、上述した実施形態および随所に述べた変形例に限られることなく、適宜の変形、修正および代替などが可能である。

例えば、上述の各実施形態では、ドラム回転方向に交差する方向に設けられた２つの供給部を一組とし、回転方向に４組を設けた構成、すなわち合計８つの供給部を配置した構成とした。しかし供給部の個数や配置の態様は、設けるべき凹部の数や深さなどに応じて適宜定め得ることは勿論である。

また、上述の実施形態では、１つの供給部に１つの供給管を接続した構成について説明した。しかし例えば、ドラム回転方向に交差する方向に設けられた２つの供給部に共通して１つの供給管を接続するなど、いくつかの供給部に１つの供給管を接続するものであってもよい。すなわち、供給管は、少なくとも１つの供給部を一単位として接続されるものであればよい。この場合において、複数の供給部のそれぞれに第２空気流などの供給を制御することが望まれるのであれば、１つの供給管から複数の分岐管を設け、分岐管に開閉弁をそれぞれ取り付けるようにすればよい。逆に、さらに一単位を構成する供給部に一括して大気開放の制御を行うことが望まれるのであれば、分岐管よりも大気側の供給管の部分に開閉弁を取り付ければよい。

さらに、上述した実施形態では股下部のみに凹部を形成するように大気開放の制御を行うものとしたが、腹部および背部に凹部を形成するような制御を行うこともできる。

１ 吸収体製造装置
２ 第１空気流
３ 繊維素材
７ 吸収体
８ 凹部
１０ 回転ドラム
１２ 外周面
１５ 位置検出センサ
１００ 第２空気流供給装置
１０１ 供給管
１０２ 供給部
１０３ 第２空気流
２００ 第１供給装置
２００´ 第２供給装置
２０１ 第１供給管
２０１´ 第２供給管
２０２ 第１供給部
２０２´ 第２供給部

Claims (7)

1. 繊維素材と吸水性ポリマーとを第１空気流で混合し、ダクト内を流れる第１空気流を用いて搬送し、周方向に回転する回転ドラムの外周面に前記繊維素材と前記吸水性ポリマーとの混合物を堆積させることによって、吸収体を製造する吸収体製造装置であって、
   前記繊維素材の投入部および前記吸水性ポリマーの投入部よりも前記第１空気流の下流側において、前記回転ドラムに対向するように配置され、それぞれ前記回転ドラムの外周面の一部に第２空気流を提供することで前記吸収体に溝を形成する供給部と、
   前記第２空気流の提供の有無を制御するための弁と、
   を備えたことを特徴とする吸収体製造装置。
2. 前記第２空気流は、前記第１空気流の流速と同速であることを特徴とする請求項１に記載の吸収体製造装置。
3. 前記供給部を複数備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の吸収体製造装置。
4. 前記複数の供給部は、前記回転ドラムの周方向に並んでいることを特徴とする請求項３に記載の吸収体製造装置。
5. 前記複数の供給部には、大気開放部分を含む供給管が少なくとも１つの供給部を一単位として接続され、前記弁は前記供給管に配設されていることを特徴とする請求項３または４に記載の吸収体製造装置。
6. 前記第２空気流は、前記吸収体を形成する素材を搬送することを特徴とする請求項１ないし請求項５の何れか１項に記載の吸収体製造装置。
7. 繊維素材と吸水性ポリマーとを第１空気流によって混合し、ダクト内を流れる第１空気流を用いて搬送し、回転ドラムの外周面に前記繊維素材と前記吸水性ポリマーとの混合物を堆積させることによって、吸収体の製造を行う吸収体製造方法であって、
   前記回転ドラムの外周面に対して第２空気流を提供するとともに、当該提供の有無を制御して、前記吸収体に溝を形成する、ことを特徴とする吸収体製造方法。