JP6946023B2 - 伸縮性不織布シートの製造方法及び伸縮性不織布シート - Google Patents
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Description
例えば、特許文献1及び2には、ダイから押し出された溶融状態の樹脂材料と基材シートとを、ニップロールのニップ圧によって貼り合わせた伸縮性不織布シートが記載されている。伸縮性不織布シートは、前記貼り合わせ後に、歯溝延伸加工を施すことによって伸縮性を具備する。
この伸縮性不織布シートにおいては、弾性樹脂は、溶融状態にあるときに基材シートと融着して固化されており、部材間の一体性が高い。また、弾性樹脂は、特許文献1の立体ギャザーとは異なり、実質的に非伸長状態で、全長に亘って基材シートに融着しているため、剥離強度が高く、伸縮性が低下し難い。このような伸縮性不織布シートは、自然状態において、弾性樹脂の収縮が少なく、基材シートの浮きや皺が生じ難い。そのため自然状態において嵩が抑えられた薄いシートとなる。
特許文献3に記載の吸収性物品には、肌触りを向上させる観点から、弾性部材を伴う立体ギャザーに起毛シートを用いることが記載されている。弾性部材は、伸長状態で、接着剤又はドット状に分布する熱シールによって、シートに固定されている。
一方で、弾性樹脂材料と基材シート繊維との融着強度は、伸縮性不織布シートの使用時の一体性、弾性樹脂材料の伸長力の基材シートへの伝達性の観点から必要となる。しかし、融着強度を高め過ぎると、融着点において弾性樹脂材料及び繊維の伸長が拘束され、歯溝延伸加工時に破断が生じる恐れがある。融着による拘束を克服してより高い伸長性を得るために歯溝延伸倍率を無理に上げると、なお一層穴あきを増加させる結果となってしまう。
このように、伸縮性不織布シートの高い伸長性と穴あき抑制の両立において弾性樹脂材料と基材シートの繊維との融着強度の制御が必要となる。この点、特許文献3の立体ギャザーにおいては、弾性部材は溶着されるものではないため上記のような問題は生じ得ず、該問題に対する記載はない。
また本発明の伸縮性不織布シートは、伸長性が高く、穴あきが少ないものである。
長繊維不織布1及び2は互いに同種のものでもよく、異種のものでもよい。ここでいう「同種」とは、不織布の製造プロセス、構成繊維の種類、厚み及び坪量等がすべて同じであることを意味し、「異種」とは前記事項のうち少なくとも1つが異なる場合をという。
弾性樹脂3は、繊維(フィラメント)状であり、実質的に非伸長状態で、基材シート1及び2と全長に亘って融着されている。弾性樹脂材料3の「弾性」は、弾性樹脂3を伸縮性不織布シート10から取り出した状態において、弾性を有することを意味する。「弾性を有する」とは、伸ばすことができ、かつ元の長さに対して1.3倍に伸ばした状態から力を解放したときに元の長さの1.1倍以下の長さまで戻る性質をいう。弾性樹脂材料3の「実質的に非伸長状態」とは、外力を取り除いたときに縮まない状態という。弾性樹脂材料3が繊維(フィラメント)状であるとは、直径が500μm以下であることを意味し、300μm以下がより好ましく、100μmが更に好ましい。
(1)長繊維不織布1及び2の表面に起毛繊維4を形成する工程(第1工程7)と、
(2)長繊維不織布1及び2と、溶融状態で押し出された弾性樹脂材料3とをニップロールに通して、長繊維不織布1及び2それぞれの起毛繊維4と弾性樹脂材料3とを融着し、複合シート6を形成する工程(第2工程8)と、
(3)複合シート6に延伸加工を施す工程(第3工程9)と
を有する。
具体的には、原反ロール(図示せず)から帯状の原料長繊維不織布19を繰り出し、図2(A)に示すように、凹凸ロール74,75間に連続的に供給する。この供給は、例えば、ロール74,75の上流側及び下流側に設けた搬送ロール73,73によって行うことができる。表面に凹凸を有するロール74,75間において、互いの凹凸の噛み合わせにより原料長繊維不織布19を挟圧し部分延伸する。前記噛み合わせは、より具体的には図2(B)に示すようにしてなされる。すなわち、ロール74が矢印F1の方向に、ロール75が矢印F2の方向に回転し、凸部74Aと凹部75Aとが原料長繊維不織布19を介在させて噛み合う。これにより、原料長繊維不織布19は、部分的に搬送方向(MD:Machine Direction)及び搬送方向と直交する幅方向(CD:Cross Direction)に延伸される。なお、MD方向は、前述した図1に示す伸縮性不織布シート10における長手方向(Y方向)に一致し、CD方向は伸縮性不織布シート10における幅方向(X方向)に一致する。
起毛加工処理72では、図2(C)に示すように、部分延伸加工処理された原料長繊維不織布19を、搬送ロール76,76により、起毛ロール77に搬送する。起毛ロール77の周面には突起を有する突起領域78を備える。長繊維不織布の全面を起毛領域とすることが好ましいが、非起毛領域を設ける場合には、突起領域78のロール軸方向の両端部は突起の無い平滑領域79、79としてもよい。
起毛ロール77は、搬送される原料長繊維不織布19の一方の面101に接触しながら回転する。起毛ロール77の回転により、部分延伸加工処理された原料長繊維不織布19の面101において、表面の長繊維の一部が切れてシート基部5から遊離し、起毛繊維4が形成される。本実施形態においては、原料長繊維不織布19の一方の面(面101)にのみ起毛繊維4が形成されるようにしている。すなわち起毛された長繊維不織布1、2はいずれも片面(面101)のみに起毛繊維4が形成される。ただし、この形態に限定されることなく、両面(面101及び102)に起毛繊維4が形成されるようにしてもよい。
上記の起毛繊維4の本数は以下の測定法により測定することができる。サンプリングおよび測定環境は22℃65%RH環境下にて行う。
まず、測定する起毛後の長繊維不織布1及び2から、鋭利な刃物(かみそり)で、20cm×20cmの測定片を切り出し、図3(A)に示すように、測定片を起毛側が外向きになるように山折り(図3(A)の矢印の方向)して測定サンプル104を形成する。次に、この測定サンプル104をA4サイズの黒い台紙の上に載せ、図3(B)に示すように、さらにその上に、縦1cm×横1cmの窓107をあけたA4サイズの黒い台紙を重ねる。このとき、図3(B)に示すように、測定サンプル104の折り目105が、上側の黒い台紙の窓107から見えるように配置する。両台紙には、富士共和製紙株式会社の「ケンラン(黒)連量265g」を用いる。その後、上側の台紙の窓107の両側それぞれから、折り目105に沿って外方に5cmはなれた位置に、50gの錘をそれぞれ載せ、測定サンプル104が完全に折りたたまれた状態を作る。
次に、図3(C)に示すように、マイクロスコープ(株式会社KEYENCE製VHX−900)を用いて、30倍の倍率で、台紙の窓107内を観察し、測定サンプル104の折り目105から0.2mm上方に平行移動した位置に形成される仮想線108よりも上方に起毛している起毛繊維4の本数を計測する。このとき測定する不織布において、起毛加工の施された部位の幅が1cm以上の場合は、起毛加工の施された部位を含むように、20cm×20cmの測定片を3片切り出して計測する。また、起毛加工の施された部位の幅が1cm以下の場合は、無作為に20cm×20cmの測定片を3片切り出して計測する。以上の操作を、測定する不織布に対して3枚分計測し、計9箇所の平均をとり、起毛した繊維の本数とする。
剥離剤の塗工量は、起毛繊維4の効果的な破断の観点から、0.1wt%以上が好ましく、0.2wt%以上がより好ましく、0.3wt%以上が更に好ましい。また、剥離剤の塗工量は、加工設備の汚染防止の観点から、1wt%以下が好ましく、0.7wt%以下がより好ましく、0.5wt%以下が更に好ましい。剥離剤は、シート基部5よりも起毛繊維4に多く塗工されることが好ましく、シート基部5に塗工されず、起毛繊維4にのみ塗工されることがより好ましい。
なお、ここでいう弾性樹脂材料3の延伸は、フィラメント状にするためのものであり、溶融状態で押し出された弾性樹脂材料3が長繊維不織布1及び2と貼り合わせられるまでの間、冷却されながら延伸される。そのため、溶融状態での延伸(溶融延伸)だけでなく、その冷却過程における軟化状態の延伸(軟化延伸)であってもよい。溶融状態とは、外力を加えたとき樹脂が流動する状態である。
前記「ニップ圧」とは、主ロール86と各副ロール87とによって、フィラメント状の弾性樹脂材料3を長繊維不織布1及び2で挟持した積層体を挟圧することにより、該積層体に作用する圧力のことである。ニップ圧は、(i)挟圧力(主ロール86に副ロール87を押付けようとする力)、(ii)ロール間のクリアランス、(iii)ロールの表面硬さ、(iv)ロールの表面形状等により調整され得る。特に、(i)挟圧力と(ii)ロール間のクリアランスとによって好適に調整できる。(i)挟圧力が大きいほど、また、(ii)ロール間のクリアランスが狭いほど、ニップ圧は大きくなる。
前記挟圧力は、繊維不織布1及び2と弾性樹脂材料3との積層体の介在、クリアランスによらず、主ロール86に副ロール87を押し付けようとする力である。挟圧力は、例えば主ロールと副ロールにクリアランスを設けるために設置されたクリアランス設定装置に設置されるロードセルによって測定される。
ニップ圧は次の方法によって測定することができる。
(i)クリアランスを設けた場合:
まず、長繊維不織布1及び2並びに弾性樹脂材料3の積層体がない状態で、副ロールを主ロールに押付けようとする力Aを測定する。次に前記積層体がある状態で、副ロールを主ロールに押付けようとする力Bを測定する。前記積層体に作用するニップ力Cは、以下の式(a)から求められる。
C=A−B (a)
ここで、A及びBは、例えば主ロールと副ロールにクリアランスを設けるために設置されたクリアランス設定装置に設置されるロードセルによって測定される。
ニップ圧は、前記ニップ力Cに基づき、基材幅(長繊維不織布1及び2の幅)をWとして、以下の式から線圧として求められる。
ニップ圧=C/W (b)
(ii)クリアランスを設けない(ベタニップ)場合:
機械設定による副ロールを主ロールに押付ける力(押し付け力)と前記の長繊維不織布1及び2の幅Wから、以下の式(c)にて求められる。
ニップ圧(線圧)=押付け力/W (c)
押し付け力が機械設定において不明な場合には、ロードセルによって測定される。
例えば、図6に示す断面図ように、主ロール86及び副ロール87の周面を凹凸形状にすることが好ましい。これにより平滑な場合に比べて、主ロール86と副ロール87と間のニップ圧を調整しやすくなり、シート基材5への融着を抑制し、起毛繊維4への融着数を好適なものとするよう制御することができる。例えば、主ロール86と副ロール87との間のクリアランスを調整して、長繊維不織布1及び2と弾性樹脂材料3との積層体に搬送力を与えつつもニップ圧を0N/cmに近づけることを、より高い精度で行うことができる。また、長繊維不織布1及び2は、主ロール86及び副ロール87の周面に沿わされて凹凸形状になるため、図6に示すように、長繊維不織布1及び2同士が密着しすぎることを防いで、シート基部5ではなく、起毛繊維4と弾性樹脂材料3との融着を精度よく行うことができる。加えて、図6に示すように、クリアランスを調整することによって、長繊維不織布1及び2は、搬送方向(MD)の同じ位置ではなく、交互に弾性樹脂材料3と融着することが可能になる。これにより、長繊維不織布1、2には非融着領域11、12が形成され、この部分が通気路となって伸縮性不織布シート10の通気性を向上させる。また、凹凸にされた長繊維不織布1及び2によって伸縮性不織布シート10に細かい襞ができ、これにより伸縮性不織布シート10は肌触りが柔らかくなり、また薄型化できる。
図8に示すとおり、歯溝ロール91を矢印F1方向に回転させ、歯溝ロール92を矢印F2方向に回転させると、歯91A、92Aが順次周方向に対向する溝に噛み合う。このとき、歯91A、歯92Aの先端が互いに反対方向に複合シート6を押し込んで複合シート6を部分的に延伸する。特に、領域(93−94)及び領域(95−96)が、歯91A、92Aが対向する溝に深く入り込んで延伸する力が強い。領域(93−94)では、歯91A、歯92Aが互いの溝に食い込む深さが徐々に深くなり、複合シート6に対する押し込む力が徐々に強くなる。領域(95−96)では、互いの歯91A、歯92Aが互いの溝から徐々に引き離され、複合シート6を引っ張る力が生じる。これにより、歯溝ロール91、92間に挿入される長尺帯状の複合シート6は、弾性樹脂材料3の延出方向に沿って延伸される。
これにより第3工程9においては、第2工程8で形成した複合シート6に対して、長繊維不織布1、2の穴あきが抑制され、伸長性が付与された伸縮性不織布シート10が形成される。穴あきが抑制されるため、高い歯溝延伸倍率による処理が可能となり、高い伸長性と穴あき抑制とを両立する伸縮性不織布シート10を形成することができる。
L:歯溝ロール91の歯91Aと歯溝ロール92の歯92Aとの平均隙間(mm)
G:噛み合い深さ(mm)
V3:インフィートニップロール93、94の周速(m/min)
V5:歯溝ロール91、92の周速V5(m/min)
なお、歯溝ロール91、92の周速V5は、歯溝ロール91の歯91Aと歯溝ロール92の歯92Aとの噛み合い量を1/2にした点を半径とする周速度である。また、平均隙間Lは、領域(93−94)における隙間L1と領域(95−96)における隙間L2との平均値である。
伸縮性不織布シート10を弾性樹脂材料の長手方向に2.0倍伸長させた状態で、倍率5倍で画像を取得する。得られた画像を基に、大きさ1mm2以上の穴部の面積を画像解析ソフト「ImagePro」を用いて算出する。シート全体の面積に対する穴部の総面積の比率を穴あき面積率をする。
22℃65%RH環境下にて、伸縮性不織布シート10を伸縮方向に150mm、幅方向(伸縮方向に直交する方向)に30mm切り出し、直径45mmのリング状に、ホッチキスを用いて端部を上下2箇所で止める。このときステープラーの芯は伸縮方向に長くなるようにする。引張試験機(例えば、株式会社オリエンテック製テンシロン引張り試験機「RTA−100」)を用いて、試料台の上に前記リングを筒状に立て、上方から台とほぼ平行な平板にて圧縮速度10mm/分の速度で圧縮していった際の最大荷重を測定し、幅方向のバルクスフトネスとする。次に、伸縮方向と幅方向を変えてリングを作製し、同様に伸縮方向のバルクソフトネスを測定する。伸縮方向及び幅方向それぞれ2本ずつリングを作製して測定し、これらの幅方向と伸縮方向の平均値を伸縮性不織布シート10のバルクスフトネスとする。
伸縮性不織布シート10を引張試験機にて引張試験を行い、引張荷重が600cN/50mmとなる時の伸度とする。
伸縮性不織布シート10を引張試験機にてサイクル試験を行い、100%伸長後の戻り50%伸長時の応力値を測定する。
図2、4及び7に示す装置を用いた伸縮性不織布シートの製造方法を、下記の条件のもとで実施した。これにより得た伸縮性不織布シートを実施例2の伸縮性不織布シート試料S1を作製した。
原料長繊維不織布19は、坪量18g/m2のスパンボンド不織布を用いた。弾性樹脂材料3を構成する弾性樹脂としては、SEPS樹脂を用いた。弾性樹脂材料3は、紡糸、延伸及び冷却後の繊維(フィラメント)状とされた状態で直径0.1mmとした。
(1)第1工程7において、部分延伸加工処理71と起毛加工処理72とを行った。得られた長繊維不織布1、2の起毛量は8本/cmであった。
部分延伸加工処理71において、凹凸ロール74の凸部74Aは、高さ4.2mm、回転軸方向のピッチ8.3mm、周方向のピッチ8.3mmとした。ロール74の凸部74Aとロール75の凹部75Bとの噛み合いの深さは、4mmとした。
起毛加工処理72において、起毛ロール77の周速度を、原料長繊維不織布19の搬送速度に対して逆方向に10倍とした。また、起毛ロール77は、アルミニウム合金からなり、アルミナ粒子(研磨粒子)によるサンドブラスト処理を施したものを用いた。起毛ロール77の突起領域78は、算術平均粗さ(Ra12.7μm、最大粗さ(Rt)125.8μm、最大高さ(Rz)87μmとした。起毛される原料長繊維不織布19が起毛ロール77に接触する抱き角αは60°とした。
(2)第2工程8において、紡糸ノズル82の口径を0.4mmとし、ピッチを1mmとした。第1ニップ85Aはクリアランスを0.6mmとし、ニップ圧は35N/cmとし、第2ニップ85Bのクリアランスはなく、ベタ押し(ゴムロールが潰れた状態)とし、ニップ圧は18N/cmとした。第1ニップ85B及び第2ニップ85Bにおいて、主ロール86及び副ロール87の表面温度は25℃とした。
(3)第3工程9において、歯溝延伸倍率は4倍とした。歯溝ロール91の歯91Aと歯溝ロール92の歯92Aとの間の平均隙間Lは0.5mmとした。歯溝ロール91の歯91A同士のピッチPおよび歯溝ロール92の歯92A同士のピッチPは2mmとした。
第1工程7の起毛加工処理72において、起毛ロール77の周速度を、原料長繊維不織布19の搬送速度の20倍とし、起毛量を23本/cmとした以外は、実施例1と同様にして伸縮性不織布シートの製造方法を実施した。これにより得た伸縮性不織布シートを実施例2の伸縮性不織布シート試料S1を作製した。
第2工程8の第1ニップのニップ圧を35N/cmとし、第2ニップのニップ圧を10N/cmとした以外は、実施例2と同様にして伸縮性不織布シートの製造方法を実施した。これにより得た伸縮性不織布シートを実施例2の伸縮性不織布シート試料S1を作製した。
第1工程7の起毛繊維を形成する工程を行わず、実施例1における第2工程8及び第3工程9と同様の工程を行って伸縮性不織布シートの製造方法を実施した。これにより得た伸縮性不織布シートを比較例の伸縮性不織布シート試料C1を作製した。
前述の(伸縮性不織布シート10の穴あき面積率の測定方法)に基づいて試験を行った。
前述の(伸縮性不織布シート10のバルクソフトネスの測定方法)に基づいて試験を行った。
モニター(成人女性)5人による官能評価とした。25℃、湿度40%の環境下、シートサンプルが見えない暗箱内で、モニターに複合シートを触らせてその風合い(コシ及びしなやかさ)を以下の基準で評価させた。モニター5人の平均点(小数点以下を四捨五入)を風合いの評価点とした。
5点:風合いが良い
4点:風合いがやや良い
3点:普通
2点:風合いがやや悪い
1点:風合いが悪い
これに対し、実施例1〜3では、第1工程7の起毛繊維を形成する工程を経て伸縮性不織布シートを製造していたため、4倍の延伸処理が施されても、穴あきは5%以下に抑えされていた。同時に、実施例1〜3はいずれも、伸縮性を示す最大伸度及び50%戻り応力値に関し、比較例と同等の性能を示していた。そのため、実施例1〜3で得られた伸縮性不織布シートは単体でおむつの腹回りないし背回りの部材として用いることができる外観を有していた。なお、穴あき抑制に関しては、従来の方法として弾性樹脂の目付を下げて(弾性樹脂の熱量を下げて)不織布との融着を抑制する手段もある。しかし、実施例1〜3に示すように、本発明の製造方法では、弾性樹脂の目付は維持(戻り応力値は維持)したまま穴あきを抑制できることが分かった。
また、実施例1〜3で得られた伸縮性不織布シートは、バルクソフトネス値が比較例のものの68%以下に抑えられて、高い柔軟性を備えていた。同様に、実施例1〜3で得られた伸縮性不織布シートは、比較例のものよりも優れた風合い(コシ及びしなやかさ)を備えていた。
19 原料長繊維不織布
3 弾性樹脂材料
4 起毛繊維
5 シート基部
6 複合シート
7 第1工程
71 部分延伸加工
72 起毛加工
74,75 凹凸ロール
77 起毛ロール(部分起毛ロール)
78 起毛ロールの周面における突起領域
79 起毛ロールの周面における平滑領域
8 第2工程
81 紡糸ヘッド
82 紡糸ノズル
85 ニップロール
85A 第1ニップ
85B 第2ニップ
86 主ロール
87 副ロール
9 第3工程
91、92 歯溝ロール
91A、92A 歯
Claims (8)
- 一対の長繊維不織布の互いの対向面に起毛繊維を形成する工程と、
前記長繊維不織布と、溶融状態で押し出された弾性樹脂材料とをニップロールに通して、前記長繊維不織布の対向面の起毛繊維と前記弾性樹脂材料とを融着し、複合シートを形成する工程と、
前記複合シートに延伸加工を施す工程とを有し、
前記長繊維不織布がスパンボンド不織布、スパンボンドの層とメルトブローンの層との積層不織布、及びトウの状態の連続長繊維からなる不織布から選ばれる1種又は複数の不織布である伸縮性不織布シートの製造方法。 - 前記ニップロールのニップ圧が0N/cm以上150N/cm以下である請求項1記載の伸縮性不織布シートの製造方法。
- 前記ニップロールが10℃以上30℃以下にされている請求項1又は2記載の伸縮性不織布シートの製造方法。
- 前記ニップロールの周面が凹凸形状にされている請求項1〜3のいずれか1項に記載の伸縮性不織布シートの製造方法。
- 前記起毛繊維を形成する工程の後、前記複合シートを形成する工程の前に、起毛繊維を形成した面に剥離剤を塗布する工程を有する請求項1〜4のいずれか1項に記載の伸縮性不織布シートの製造方法。
- 前記起毛繊維を形成する工程は、部分延伸加工処理と起毛加工処理とを有する請求項1〜5のいずれか1項に記載の伸縮性不織布シートの製造方法。
- 一対の長繊維不織布間に弾性樹脂材料が配されて接合された伸縮性不織布シートであって、
前記一対の長繊維不織布の互いの対向面に起毛繊維が配され、前記弾性樹脂材料が前記起毛繊維と融着されており、
前記長繊維不織布が10g/m 2 以上100g/m 2 以下の坪量を有し、前記起毛繊維の起毛量が5本/cm以上100本/cm以下であり、前記弾性樹脂材料が直径500μm以下の繊維状の熱可塑性エラストマーであり、
穴あき面積率が5%以下、バルクソフトネス値が8cN以下、最大伸度が100%以上500%以下、50%戻り応力値が0.3N/25mm以上3N/25mm以下であり、
前記長繊維不織布がスパンボンド不織布、スパンボンドの層とメルトブローンの層との積層不織布、及びトウの状態の連続長繊維からなる不織布から選ばれる1種又は複数の不織布である伸縮性不織布シート。 - 前記基材シートの前記弾性樹脂材料が配された面は、起毛繊維を有する請求項7記載の伸縮性不織布シート。
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