JP7089424B2

JP7089424B2 - シワ加工方法、シワ加工装置、及び同装置を含むシワ加工システム

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Publication number: JP7089424B2
Application number: JP2018133397A
Authority: JP
Inventors: 稔和清原; 勇志西村
Original assignee: Eneos Corp
Current assignee: Eneos Corp
Priority date: 2018-07-13
Filing date: 2018-07-13
Publication date: 2022-06-22
Anticipated expiration: 2038-07-13
Also published as: US20210164155A1; US11761147B2; WO2020013316A1; JP2020012205A

Description

本発明は、長繊維不織布にシワを形成するシワ加工方法、シワ加工装置、及び同装置を含むシワ加工システムに関する。

シワを有する長繊維不織布の一例として、下記の特許文献１には、不規則なシワを有する長繊維不織布が記載されている。この長繊維不織布は高分子材料からなり、未処理の原反を袋に詰め込んである時間にわたり加熱し、その後ガラス転移点を挟んで常温に冷ますことにより、長繊維不織布の高分子材料に不規則な凹凸のシワを固定する。このようなシワ有りの長繊維不織布は、布団や冬用衣料の詰め物などに使用される。
特許文献１のように、袋に未処理の長繊維不織布を詰め込む方法では、シワ加工の連続性を実現し難く、シワを有する長繊維不織布を連続的に生産することは難しい。

下記の特許文献２には、シワを有する長繊維不織布が記載されている。この長繊維不織布には、折れすじの方向が異なるように二種類のシワが形成される。すなわち、一方のシワの折れすじの方向が、他方のシワの折れすじの方向と交差するように、規則的なシワが形成されている。特許文献２には、長繊維不織布に上記二種類のシワを連続的に形成する方法も記載されている。具体的には、まずオペレータが未処理の長繊維不織布を原反の幅方向に圧縮することにより、折れすじが原反の長手方向に沿うシワを長繊維不織布形成する。次に、その長繊維不織布を折り目形成機構に投入し、原反の長手方向に供給しながら長繊維不織布に折り目形成ローラを押し当てて加熱する。このとき、原反の供給速度と折り目形成ローラの外周面の回転速度とに速度差を設けることにより、長繊維不織布に、折れすじが原反の幅方向に沿うシワを形成する。これにより、長繊維不織布に上記二種類のシワが連続的に固定される。

特開２０１４－１９６５８５号公報特開２０１７－１６０５４９号公報

上記特許文献１のように、長繊維不織布に不規則な凹凸のシワを形成する場合、場所によって凹凸の出来具合が異なってしまい、シワ有りの長繊維不織布に求められる効果（例えば保温性）を、必要十分には得られない可能性がある。
上記特許文献２のように、折れすじの方向が異なる二種類のシワを形成する場合、連続生産は可能になるものの、規則的な折れすじは折れ癖の維持が充分でないことがあり、やはりシワ有り長繊維不織布に求められる効果を必要充分には得られない可能性がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、シワの折れ癖が長く維持でき、保温性などの効果を十分に発揮するように、長繊維不織布にシワを形成するシワ加工方法、シワ加工装置、及び同装置を含むシワ加工システムを提供することを目的とする。

本発明に係るシワ加工方法は、長繊維不織布の原反を長手方向に連続的に引き出しながら、該長繊維不織布の長手方向のある箇所を束ねて把持すると共に、その把持した箇所を、前記長繊維不織布の引き出し方向に交差する面内において回転させることによって前記長繊維不織布を捻り、該長繊維不織布に前記長手方向に沿う折れすじを形成する把持回転工程と、
前記把持回転工程の後、捻られた前記長繊維不織布を加熱することにより、前記長繊維不織布に前記折れすじを固定する第一の加熱工程と、
前記第一の加熱工程の後、前記折れすじを固定された前記長繊維不織布を解して幅方向に拡げる第一の拡幅工程と、
前記把持回転工程、前記第一の加熱工程及び前記第一の拡幅工程を１回又は複数回行うことにより前記長手方向に沿う折れすじを形成された前記長繊維不織布を、一対の搬送体で搬送しながら、前記一対の搬送体に供給される前の前記長繊維不織布を、前記一対の搬送体よりも上流側から両搬送体の間に押し込み、既に両搬送体の間に挟まれた状態にある前記長繊維不織布と重畳させ、該長繊維不織布に前記幅方向に沿う折れすじを形成する押込み工程と、
前記押込み工程で重畳された前記長繊維不織布を加熱することにより、前記長繊維不織布に幅方向に沿う折れすじを固定する第二の加熱工程とを備え、
前記把持回転工程、前記第一の加熱工程および前記第一の拡幅工程を１回又は複数回行う。

本発明に係るシワ加工装置は、長繊維不織布の原反を長手方向に連続的に引き出しながら該長繊維不織布の任意のある箇所を束ねて把持すると共に、その把持した箇所を、前記長繊維不織布の引き出し方向に交差する面内において回転させることによって前記長繊維不織布を捻り、該長繊維不織布に前記長手方向に沿う第一の折れすじを形成する第一の把持回転部と、
前記第一の把持回転部よりも前記引き出し方向の下流側に配置され、前記第一の把持回転部によって捻られた前記長繊維不織布を加熱することにより、前記長繊維不織布に前記第一の折れすじを固定する第一の加熱部と、
前記第一の加熱部よりも前記引き出し方向の下流側に配置され、前記第一の加熱部によって前記第一の折れすじを固定された前記長繊維不織布を解して幅方向に拡げる第一の拡幅部と、
前記第一の拡幅部よりも前記引き出し方向の下流側に配置され、該長繊維不織布の任意のある箇所を束ねて把持すると共に、その把持した箇所を、前記引き出し方向に交差する面内において回転させることによって前記長繊維不織布を捻り、該長繊維不織布に前記長手方向に沿う第二の折れすじを形成する第二の把持回転部と、
前記第二の把持回転部よりも前記引き出し方向の下流側に配置され、前記第二の把持回転部によって捻られた前記長繊維不織布を加熱することにより、前記長繊維不織布に前記第二の折れすじを固定する第二の加熱部と、
前記第二の加熱部よりも前記引き出し方向の下流側に配置され、前記第二の加熱部によって前記第二の折れすじを固定された前記長繊維不織布を解して幅方向に拡げる第二の拡幅部とを備える。

本発明に係るシワ加工システムは、長繊維不織布の原反を長手方向に連続的に引き出しながら該長繊維不織布の任意のある箇所を束ねて把持すると共に、その把持した箇所を、前記長繊維不織布の引き出し方向に交差する面内において回転させることによって前記長繊維不織布を捻り、該長繊維不織布に前記長手方向に沿う第一の折れすじを形成する第一の把持回転部と、
前記第一の把持回転部よりも前記引き出し方向の下流側に配置され、前記第一の把持回転部によって捻られた前記長繊維不織布を加熱することにより、前記長繊維不織布に前記第一の折れすじを固定する第一の加熱部と、
前記第一の加熱部よりも前記引き出し方向の下流側に配置され、前記第一の加熱部によって前記第一の折れすじを固定された前記長繊維不織布を解して幅方向に拡げる第一の拡幅部とを備えるシワ加工装置と、
前記シワ加工装置によって前記折れすじを形成された前記長繊維不織布の一方の面に接し、該長繊維不織布の幅方向に交差する軸回りに回転可能な第一の搬送体と、
前記長繊維不織布の他方の面に接して前記幅方向に交差する軸回りに回転可能であり、前記第一の搬送体との間で前記長繊維不織布を挟む第二の搬送体と、
前記第一、第二の搬送体よりも前記引き出し方向の上流側に配置され、前記第一、第二の搬送体に供給される前の前記長繊維不織布を、前記第一、第二の搬送体よりも上流側から両搬送体の間に押し込み、既に両搬送体の間に挟まれた状態にある前記長繊維不織布と重複させ、該長繊維不織布に前記幅方向に沿う折れすじを形成するブレードとを備え、
前記第一、第二の搬送体の少なくともいずれか一方は、前記第一、第二の搬送体の間に挟まれた前記長繊維不織布を加熱することにより、該長繊維不織布に幅方向に沿う折れすじを固定する第三の加熱部である。

本発明によれば、連続的に引き出される過程にある長繊維不織布を捻り、さらにその捻った長繊維不織布を加熱して折れすじを固定する。この長繊維不織布を幅方向に沿う断面で見ると、長繊維不織布には連続する波を描くようにシワが形成される。このように長繊維不織布に波打つようにシワが形成されると、長繊維不織布に幅方向の剛性が生まれ、シワを長繊維不織布の幅方向に伸ばしたときの復元力が得られる。その結果、シワの折れ癖を長く維持することができ、長繊維不織布に求められる効果が長続きする。

本発明に係るシワ加工装置が加工対象とする長繊維不織布の構造を示す斜視図である。本発明に係るシワ加工システムの第一実施形態に含まれる縦シワ加工装置の構造を概略的に示す斜視図である。本発明に係るシワ加工システムの第一実施形態に含まれる横シワ加工装置の構造を概略的に示す斜視図である。横シワ加工装置に送り込まれる長繊維不織布の状態を簡略的に示す断面図である。縦シワが形成された長繊維不織布のシワの状態を簡略的に示す平面図である。拡幅部に採用し得るエキスパンダロールを示す斜視図である。本発明に係るシワ加工システムの第二実施形態を概略的に示す斜視図である。

（第一実施形態）
本発明に係るシワ加工システムの第一実施形態を、図１から図５に示して説明する。
まず、本実施形態においてシワ加工の対象とする長繊維不織布について説明すると、その構造は、熱可塑性樹脂からなる長繊維が縦横に配列され、それら長繊維が相互に接着されたもので、縦に配列された一方の長繊維を横に配列された他方の長繊維よりもはるかに長く確保することであらかじめ長尺の帯状に形成されている。この長繊維不織布は、スパンボンド法、メルトブロー法、直交積層結合などの方法によって製造されるが、好ましくは直交積層結合によって製造される。直交積層結合によって製造された長繊維不織布（以下、「直交積層不織布」という）は、厚みを薄くしても十分な引張強度を得ることができ、単位面積当たりの重量を軽くすることができるうえに、寸法安定性（張力を掛けても寸法が変化し難い）に優れているからである。例えば、今回シワ加工の対象とする直交積層不織布の仕様は、それぞれの項目において下記の範囲に収まっていることが好ましい。
目付：５～１００ｇ／ｍ^２、
厚み：５０～１３０μｍ、
縦方向（長手方向）の引張強度：２０～３００［Ｎ／５０ｍｍ］、
横方向の引張強度：５～１５０［Ｎ／５０ｍｍ］

直交積層不織布は、一般的には目付の値が小さいほど屈曲加工時等の保形性が低下し、目付の値が大きいほど嵩高性が損なわれると言われることから、本実施形態において使用する直交積層不織布は、目付の値を５～６０ｇ／ｍ^２の範囲に収めることが好ましく、８～４０ｇ／ｍ^２の範囲に収めることがさらに好ましい。
また、本実施形態において使用する長繊維不織布の厚みは、６０～１００μｍの範囲に収まることが好ましい。

図１は、シワ加工前の直交積層不織布の構造の一例を示している。図示された直交積層不織布１００は、概ね次のような手順で製造される。まず、熱可塑性樹脂から紡糸された複数の長繊維フィラメントを平行に且つ長手方向（縦方向）に沿って配列し、さらにそのフィラメントを長手方向に延伸して縦配列長繊維不織布（縦ウエブ）を製造する。また、熱可塑性樹脂から紡糸された別の長繊維フィラメントを平行に且つ幅方向（横方向）に沿って配列し、さらにそのフィラメントを幅方向に延伸して横配列長繊維不織布（横ウェブ）を製造する。次いで、縦ウェブと横ウェブとをフィラメントが直交するように積層接着して直交積層不織布を得る。

フィラメントの材料とする熱可塑性樹脂には、糸状に加工可能であり、かつ結晶性の樹脂であることが求めらる。例えば、ポリエステル（ポリエチレンテレフタレート等）、ポリアミド（ナイロン等）、ポリオレフィン（ポリプロピレン、ポリエチレン等）が使用される。例示したこれらの材料の中では、シワが形成し易く折れ癖がとれ難いなどの特徴を有することから、ポリエステル（特にポリエチレンテレフタレート）が好適に使用される。ポリエステルの場合は、高い難燃性を備えるとの理由から、例えばリン系の難燃成分を共重合させることによって難燃化した難燃性ポリエステルが好適に使用される。
ところで、本実施形態において使用する直交積層不織布を構成するフィラメントには、線径が０．１～１００μｍのものが使用できるが、上記の特徴を十分に発揮させるためには、線径を０．３～２０μｍの範囲に収めることが好ましく、さらには１～１５μｍの範囲に収めることが好ましい。

図２及び図３は、シワ加工システムの構造の一例を示している。図示されたシワ加工システムは、連続的に引き出される長繊維不織布Ｆに、長手方向に沿う折れすじの縦シワを形成する縦シワ加工装置１（図２参照）と、縦シワが形成された長繊維不織布Ｆに、幅方向に沿う折れすじの横シワを形成する横シワ加工装置２（図３参照）と、縦シワ加工装置１及び横シワ加工装置２の作動を制御する制御部１００とを含む。

図２に示すように、本実施形態の縦シワ加工装置１は、長繊維不織布Ｆの引き出し方向上流側にある第一加工部３と、下流側にある第二加工部４とに分かれている。第一加工部３には、把持回転部（第一の把持回転部）１０と、加熱部（第一の加熱部）２０と、拡幅部（第一の拡幅部）３０とが含まれ、第二加工部４には、把持回転部（第二の把持回転部）４０と、加熱部（第二の加熱部）５０と、拡幅部（第二の拡幅部）６０とが含まれている。縦シワ加工装置１の上流側には、回転自在に支持された軸５が配置されており、この軸５に巻かれた長繊維不織布Ｆの未処理ロールＲから第一加工部３へ、第一加工部３から第二加工部４へと長繊維不織布Ｆが引き出される。

把持回転部１０は、長繊維不織布Ｆの引き出し方向に交差する面内において回動可能に支持されたリング状の把持部材１１と、把持部材を回転させる回転機構１２とを備えている。把持部材１１は中央の孔に通された長繊維不織布Ｆを挟んで把持するピンチ機構１３を含む。把持部材１１の回転数、及び正逆の回転方向は制御部１００によって制御され、一度の作動で長繊維不織布Ｆを捻る回数は、加工対象の長繊維不織布Ｆに付与すべき縦シワの形態に応じて任意に設定される。

加熱部２０は、把持回転部１０よりも長繊維不織布Ｆの引き出し方向の下流側に配置されており、把持回転部１０によって捻られた長繊維不織布Ｆを上下から挟む二本のローラ２１、２２を有する。ローラ２１、２２の少なくともいずれか一方には発熱体（不図示）が内蔵されており、二本のローラ２１、２２の間に送り込まれる長繊維不織布Ｆに直に接して加熱する。加熱部２０の発熱温度は、加工対象の長繊維不織布Ｆの材質に応じて任意に設定される。

拡幅部３０は、加熱部２０よりも長繊維不織布Ｆの引き出し方向の下流側に配置されており、把持回転部１０によって捻られて縦シワの寄った長繊維不織布Ｆを解（ほぐ）して拡幅する。拡幅の手段は任意に選択されるが、例えばクロスガイダ、エキスパンダロール及びステンタ等の公知の拡幅手段を採用することができる。本実施形態では、二本一組のピンチローラ３１、３２を備えるクロスガイダ３０Ａ、３０Ｂを、長繊維不織布Ｆの搬送経路の両側にひとつずつ配置し、加熱部２０から送り出される長繊維不織布Ｆの両側縁をピンチする。クロスガイダ３０Ａ（３０Ｂ）は、ピンチローラ３１、３２の回転軸を長繊維不織布Ｆの引き出し方法に対して傾斜させて配置されている。具体的には、ピンチローラ３１、３２の内側の一端が、外側の他端よりも長繊維不織布Ｆの引き出し方向上流側に位置するようにピンチローラ３１、３２が傾斜している。これにより、ピンチローラ３１、３２に把持された長繊維不織布Ｆは、下流に向かうに従い幅方向に広げられる。

把持回転部４０は、拡幅部３０よりも長繊維不織布Ｆの引き出し方向の下流側に配置されている。把持回転部４０は、把持回転部１０と基本的に同じ構造を有し、リング状の把持部材４１と、把持部材４１を回転させる回転機構４２とを備えている。把持部材４１は長繊維不織布Ｆを挟んで把持するピンチ機構４３を含む。把持部材４１の回転数、及び正逆の回転方向は制御部１００によって制御され、一度の作動で長繊維不織布Ｆを捻る回数は、加工対象の長繊維不織布Ｆに付与すべき縦シワの形態に応じて任意に設定される。

加熱部５０は、把持回転部４０よりも長繊維不織布Ｆの引き出し方向の下流側に配置されている。加熱部５０は、加熱部２０と基本的に同じ構造を有し、捻られた長繊維不織布Ｆを上下から挟む二本のローラ５１、５２を有する。ローラ５１、５２の少なくともいずれか一方に発熱体（不図示）を内蔵する構造も共通し、長繊維不織布Ｆに直に接して加熱する。加熱部５０の発熱温度は、加工対象の長繊維不織布Ｆの材質に応じて任意に設定される。

拡幅部６０は、加熱部５０よりも長繊維不織布Ｆの引き出し方向の下流側に配置されており、把持回転部４０によって捻られて縦シワの寄った長繊維不織布Ｆを解（ほぐ）して拡幅する。拡幅の手段は任意に選択されるが、拡幅部３０と同様にクロスガイダ３０Ａ、３０Ｂ、又はその他公知の拡幅手段を採用することができる。

図３に示すように、横シワ加工装置２は、二本のドラム（第一、第二の搬送体）７１、７２と、ブレード７３とを含む。
ドラム７１、７２は、拡幅部６０よりも下流側に配置されている。ドラム７１は、縦シワ加工装置１によって折れすじを形成された長繊維不織布Ｆの上面に接し、長繊維不織布Ｆの幅方向に交差する軸回りに回転可能に支持されている。ドラム７２は、ドラム７１と平行して長繊維不織布Ｆの下面に接し、ドラム７１と同じく長繊維不織布Ｆの幅方向の軸回りに回転可能に支持されている。

ブレード７３は、ドラム７１、７２よりも長繊維不織布Ｆの引き出し方向の上流側に、先端に形成された直線状のエッジ７３ａをドラム７１、７２に向けて配置されている。ブレード７３はアクチュエータ（不図示）によって作動し、ドラム７１、７２に供給される前の長繊維不織布Ｆにブレードのエッジ７３ａを押し当て、ドラム７１、７２よりも上流側から両ドラムの間に押し込む。ドラム７１、７２の少なくともいずれか一方には発熱体が内蔵されており、二本のドラム７１、７２の間に送り込まれる長繊維不織布Ｆに直に接して加熱する（第三の加熱部）。ドラム７１（又は７２）の発熱温度は、加工対象の長繊維不織布Ｆの材質に応じて任意に設定される。

横シワ加工装置２の下流側には、長繊維不織布Ｆを巻き取る軸６が配置されている。軸６には駆動機構（不図示）が付設されており、この軸６にシワ加工を終えた処理済の長繊維不織布Ｆが巻き取られていく。

以下に、上記のように構成された本実施形態のシワ加工システムを用いて、熱可塑性樹脂であるポリエステル（ポリエチレンテレフタレート）を材料とする長繊維不織布Ｆにシワ加工を施すプロセスを説明する。
まず、初期の準備段階として、ロールＲから長繊維不織布Ｆの先端を引き出し、その先端を、把持回転部１０の把持部材１１、加熱部２０のローラ２１、２２の隙間、拡幅部３０、把持回転部４０の把持部材４１、加熱部５０のローラ５１、５２の隙間、拡幅部６０の順に通す。さらにその長繊維不織布Ｆの先端をドラム７１、７２の隙間に通し、軸６に固定する。初期段階では、把持部材１１のピンチ機構、及び把持部材４１のピンチ機構は長繊維不織布Ｆを把持し、加熱部２０のローラ２１、２２、及び加熱部５０のローラ５１、５２は、長繊維不織布Ｆに加圧接触した状態を当初から維持する。また、加熱部２０、５０の発熱温度は、長繊維不織布Ｆの材料であるポリエチレンテレフタレートの結晶化温度を考慮し、それぞれの発熱温度をポリエチレンテレフタレートの結晶化温度よりも高く、かつポリエチレンテレフタレートの融点よりも低い温度に設定することが望ましい。具体的には、１２０℃から２００℃の範囲に含まれる適切な温度を選んで設定する。

（把持回転工程：１回目）
次に、実際のシワ加工段階を開始すると、第一加工部３において、長繊維不織布ＦをロールＲから連続的に引き出しながら、把持回転部１０において、把持部材１１を作動させて長繊維不織布Ｆの長手方向のある箇所を束ねて把持すると共に、その把持した箇所を、所定の回転数（第一の回転数、すなわち単位時間あたりの回転数ではなく一度の操作において長繊維不織布Ｆを捻る回数）だけ回転させる。これにより長繊維不織布Ｆが捻られるので、長繊維不織布Ｆには長手方向に沿う折れすじ（第一の折れすじ）が形成される。把持部材１１は、所定の回転数だけ回転すると停止し、長繊維不織布Ｆを把持したまま、所定の時間を空け、次は逆方向に回転する。把持部材１１を停止させておく間に、長繊維不織布Ｆは把持部材１１を通じて加熱部２０に送り出される。ここで、把持部材１１を停止させる時間は、長繊維不織布Ｆに形成すべき第一の縦シワ（すなわち第一の折れすじによるシワ）のボリューム、単位長さ当たりのシワの数などを考慮して適切に設定される。なお、長繊維不織布Ｆを送り出す間、必ずしも把持部材１１の回転を停止させておかなくてもよい。
以後は、把持部材１１の回転方向を正逆切り替えながら上記の捻り動作を繰り返す。

（第一の加熱工程：１回目）
把持部材１１によって捻られた長繊維不織布Ｆは、その状態を維持しながら、加熱部２０に送り込まれ、発熱するローラ２１、２２に挟まれる。これにより、長繊維不織布Ｆは捻られた状態のままで加熱され、熱可塑性樹脂からなる長繊維不織布Ｆの温度がポリエチレンテレフタレートの結晶化温度を超えて上昇する。
長繊維不織布Ｆは、ローラ２１、２２から拡幅部３０に送り込まれる過程で、周囲の環境温度に依存して熱を奪われ、その温度がポリエチレンテレフタレートのガラス転移点以下に低下する。これにより、長繊維不織布Ｆに長手方向沿う折れすじ（第一の折れすじ）が固定される。

（第一の拡幅工程：１回目）
折れすじを固定された長繊維不織布Ｆは、拡幅部３０においてクロスガイダ３０Ａ、３０Ｂにより拡幅されてシワを解される（ただし、第一の折れすじは固定されたまま維持される）。
ここまでに行った把持回転工程、第一の加熱工程及び第一の拡幅工程を第一のサイクルとし、本実施形態においては、同サイクルを連続してさらに１回実施する。

（把持回転工程：２回目）
第二加工部４において、拡幅部３０から把持回転部４０に送り込まれた長繊維不織布Ｆを、把持部材４１を作動させて長繊維不織布Ｆの長手方向のある箇所を束ねて把持すると共に、その把持した箇所を、把持回転部４０における回転数よりも少ない所定の回転数（第二の回転数、すなわち単位時間あたりの回転数ではなく一度の操作において長繊維不織布Ｆを捻る回数）だけ回転させる。これにより長繊維不織布Ｆが捻られるので、長繊維不織布Ｆには長手方向に沿う別の折れすじ（第二の折れすじ）が形成される。把持部材１１は、所定の回転数だけ回転すると停止し、長繊維不織布Ｆを把持したまま、所定の時間を空け、次は逆方向に回転する。把持部材４１を停止させておく間に、長繊維不織布Ｆは把持部材４１を通じて加熱部５０に送り出される。ここで、把持部材４１を停止させる時間は、長繊維不織布Ｆに形成すべき第二の縦シワ（すなわち第二の折れすじによるシワ）のボリューム、単位長さ当たりのシワの数などを考慮して適切に設定される。なお、長繊維不織布Ｆを送り出す間、必ずしも把持部材４１の回転を停止させておかなくてもよい。
以後は、把持部材４１の回転方向を正逆切り替えながら上記の動作を繰り返す。

（第一の加熱工程：２回目）
把持部材４１によって捻られた長繊維不織布Ｆは、その状態を維持しながら、加熱部５０に送り込まれ、発熱するローラ５１、５２に挟まれる。これにより、長繊維不織布Ｆは捻られた状態のままで加熱され、その温度がポリエチレンテレフタレートの結晶化温度を超えて上昇する。
長繊維不織布Ｆは、ローラ５１、５２から拡幅部６０に送り込まれる過程で、周囲の環境温度に依存して熱を奪われ、その温度がポリエチレンテレフタレートのガラス転移点以下に低下する。これにより、長繊維不織布Ｆに長手方向に沿う別の折れすじ（第二の折れすじ）が固定される。

（第一の拡幅工程：２回目）
第一、第二の折れすじを固定された長繊維不織布Ｆは、拡幅部６０においてクロスガイダ３０Ａ、３０Ｂにより拡幅されてシワを解される。ただし、第一、第二の折れすじは第一、第二の縦シワ（Ｗ１、Ｗ２）となって長繊維不織布Ｆに固定される。

（押し込み工程）
次に、横シワ加工装置２において、拡幅部６０からドラム７１、７２の間に送り込まれた長繊維不織布Ｆを長手方向に連続的に引き出しながら、ブレード７３を等しい間隔（時間）を空けて作動させ、ドラム７１、７２に供給される前の長繊維不織布Ｆを、ドラム７１、７２よりも上流側から両ドラムの間に押し込む。これにより、押し込まれた長繊維不織布Ｆが、既にドラム７１、７２の間に挟まれた状態にある長繊維不織布Ｆと重複し、ドラム７１、７２の間に挟まれた長繊維不織布Ｆに、折り畳まれたような襞（ひだ）が出来る（図４参照）。これにより、長繊維不織布Ｆに幅方向に沿う折れすじ（第三の折れすじ）が形成される。ブレード７３は、所定の長さ分だけ長繊維不織布Ｆが送り出されたら次の押し込み動作を行い、襞を連続的に形成していく。

（第二の加熱工程）
長繊維不織布Ｆは、その襞を維持した状態のまま、発熱するドラム７１、７２に加熱され、その温度がポリエチレンテレフタレートの結晶化温度を超えて上昇する。
長繊維不織布Ｆは、ドラム７１、７２から送り出されると、周囲の環境温度に依存して熱を奪われ、その温度がポリエチレンテレフタレートのガラス転移点以下に低下する。これにより、長繊維不織布Ｆに幅方向に沿う折れすじ（第三の折れすじ）が固定される。幅方向の折れすじを固定された長繊維不織布Ｆは、横シワ加工装置２から長手方向に引き出されることにシワを解される。ただし、幅方向に沿う折れすじは横シワとなって長繊維不織布Ｆに固定される。

（第二の拡幅工程）
第三の折れすじを固定された長繊維不織布Ｆは、軸６に巻き取られることによって拡幅され、襞が開かれる。ただし、第三の折れすじは横シワとなって長繊維不織布Ｆに固定される。
ここまでに行った押し込み工程、第二の加熱工程及び第二の拡幅工程を第二のサイクルとする。

本実施形態では、上記のプロセスを経て長繊維不織布Ｆにシワ加工が施される。
本実施形態においては、連続的に引き出されていく長繊維不織布Ｆを、第一の把持回転工程において捻るときの回数と、第二の把持回転工程において捻るときの回数とを異ならせて二回にわたり捻る。第一の把持回転工程において回数を多く捻ったときに長繊維不織布Ｆに形成される第一の折れすじの数は、第二の把持回転工程において第一の把持回転工程よりも回数を少なく捻ったときに長繊維不織布Ｆに形成される第二の折れすじの数よりも多い。第一、第二の加熱工程を経て長繊維不織布Ｆを幅方向に沿う断面で見ると、長繊維不織布Ｆには、図５に示すように、周期の異なる二種類の縦シワが、断面視すると連続する波を描くように固定される。つまり、小さく波打つシワを有する長繊維不織布Ｆに、大きく波打つシワが形成される。図５において、Ｗ１は、第一の把持回転工程及び第一の加熱工程によって形成された周期の小さな第一の縦シワ、Ｗ２は、第二の把持回転工程及び第二の加熱工程によって形成された周期の長い第二の縦シワを表す。さらに、縦シワＷ１、Ｗ２のうち破線は長繊維不織布Ｆを平面視したときに谷となるシワ、実線は山となるシワを表す。

第一の把持回転工程と第二の把持回転工程とで一回の操作における回転数（捩じる回数）が相違することにより、周期の小さな第一の縦シワＷ１の波の進行方向は、周期の大きな第二の縦シワＷ２の波の進行方向と交差する。さらに、第一の把持回転工程の回転数と第二の把持回転工程の回転数とが相違することにより、シワＷ１の波の進行方向が長繊維不織布Ｆの長手方向に対してなす角度は、シワＷ２の波の進行方向が長繊維不織布Ｆの長手方向に対してなす角度よりも小さい。このように周期の異なる二種類のシワが形成されると、長繊維不織布Ｆに幅方向の剛性が生まれ、シワを長繊維不織布Ｆの幅方向に伸ばしたときの復元力が得られる。

さらに、第一、第二の折れすじに交わるように、長繊維不織布Ｆの幅方向に第三の折れすじを形成することにより、長繊維不織布Ｆに横方向のシワが固定される。横方向のシワは、長繊維不織布Ｆの嵩を増すと共に、長繊維不織布を縦方向に伸ばしたときの復元力が得られる。
つまり、長繊維不織布Ｆに、幅方向及び縦方向の二方向に作用する復元力が与えられ、シワの折れ癖が長く維持することができる。その結果、長繊維不織布に求められる効果、例えば保温性などの効果が長続きする。

本実施形態においては、第一の把持回転工程における長繊維不織布Ｆの回転数を、第二の把持回転工程における回転数よりも多くしたが、第一の把持回転工程における長繊維不織布Ｆの回転数を、第二の把持回転工程における回転数よりも少なくしても構わないし、第一の把持回転工程における長繊維不織布Ｆの回転数を、第二の把持回転工程における回転数と同じにしても構わない。
また、本実施形態においては、第一、第二の把持回転工程における回転方向を特に規定していないが、長繊維不織布Ｆが長尺の反物であることを考慮すると、把持部材１１、４１の回転は常に一方向に行うのではなく、正逆方向に交互に行うことが好ましい。

本実施形態では、シワ加工の対象として、ポリエチレンテレフタレートを材料とする長繊維不織布Ｆを採用したが、加工対象物の材質には、ポリエチレンテレフタレートのように糸状に加工可能であり、かつ結晶性の樹脂であることが求められる。さらに、不織布に折れすじを固定してシワ加工することが目的のため、そのような加工が可能とする適切なガラス転移点と結晶化温度とをもった材料を選択することが好ましい。これに関連して、加熱部２０、５０の発熱温度は、本実施形態において選択された材料、すなわちポリエチレンテレフタレートの結晶化温度を考慮し、それぞれの発熱温度をポリエチレンテレフタレートの結晶化温度よりも高く、かつポリエチレンテレフタレートの融点よりも低い温度に設定することが望ましい。具体的には、１２０℃から２００℃の範囲に含まれる適切な温度を選んで設定する。

本実施形態においては、把持回転工程、第一の加熱工程及び第一の拡幅工程をひとつのサイクル（第一のサイクル）とし、同サイクルを連続して２回実施したが、同サイクルを３回又はそれ以上の回数繰り返して行ってもよい。また、押し込み工程、第二の加熱工程及び第二の拡幅工程をもうひとつのサイクル（第二のサイクル）とし、第一のサイクルを繰り返し行った後、第二のサイクルを１回だけ行ったが、第一のサイクルを終える度に第二のサイクルを行うようにして、第二のサイクルを第一のサイクルと同じ回数行ってもよい。

本実施形態においては、第一の把持回転工程と第二の把持回転工程とで回転方向を相違させ、把持部材１１、４１の回転方向を正逆切り替えながら長繊維不織布Ｆを捻る動作を繰り返すが、第一の把持回転工程と第二の把持回転方向とで回転方向を同じにして長繊維不織布Ｆを捻る動作を繰り返し行っても構わない。

本実施形態では、拡幅部３０及び６０に公知の拡幅手段としてクロスガイダ３０Ａ、３０Ｂを採用したが、これに代えて図６に示すエキスパンダロールを採用してもよい。エキスパンダロールは、長繊維不織布Ｆの幅方向に向けて配置した二本のロール３０Ｃ、３０Ｄを、各々のロールの中央が両端よりも長繊維不織布Ｆの引き出し方向下流側に位置するように湾曲させ、さらにそれら二本のロール３０Ｃ、３０Ｄを長繊維不織布Ｆの両面に押し当てて回転させるものである。ロール３０Ｃ、３０Ｄの中央に接する長繊維不織布Ｆは引き出し方向に進むが、ロール３０Ｃ、３０Ｄの端部に接する部分は、下流に向かうほどロールの中央から離れるように斜めに進む。これにより、長繊維不織布Ｆは、下流に向かうに従い幅方向に広げられる。

（第二実施形態）
本発明に係るシワ加工システムの第二実施形態を、図７に示して説明する。
図７に示すように、本実施形態の縦シワ加工装置１Ｂは、把持回転部（第一の把持回転部）１０と、加熱部（第一の加熱部）２０と、拡幅部（第一の拡幅部）３０とを備えている。縦シワ加工装置１の上流側には、回転自在に支持された軸５が配置されており、この軸５に巻かれた長繊維不織布Ｆの未処理ロールＲから第一加工部３へと長繊維不織布Ｆが引き出される。把持回転部１０、加熱部２０及び拡幅部３０の構造は第一実施形態と同じなので説明は省略する。また、本実施形態のシワ加工システムには横シワ加工装置２も含まれるが、その構造も第一実施形態と同じなので説明は省略する。

以下に、上記の縦シワ加工装置１Ｂを含む本実施形態のシワ加工システムを用いて、熱可塑性樹脂であるポリエステル（ポリエチレンテレフタレート）を材料とする長繊維不織布Ｆにシワ加工を施すプロセスを説明する。なお、初期の準備段階は第一実施形態と同じなので詳しい説明は省略する。

（把持回転工程）
まず、長繊維不織布ＦをロールＲから連続的に引き出しながら、把持回転部１０において、把持部材１１により長繊維不織布Ｆのある箇所を把持すると共に、その把持した箇所を所定の回転数（第一の回転数、すなわち単位時間あたりの回転数ではなく一度の操作において長繊維不織布Ｆを捻る回数）だけ回転させる。これにより長繊維不織布Ｆが捻られるので、長繊維不織布Ｆには長手方向に沿う折れすじ（第一の折れすじ）が形成される。把持部材１１は、所定の回転数だけ回転すると停止し、長繊維不織布Ｆを把持したまま、所定の時間を空け、次は逆方向に回転する。把持部材１１を停止させておく間に、長繊維不織布Ｆは把持部材１１を通じて加熱部２０に送り出される。ここで、把持部材１１を停止させる時間は、長繊維不織布Ｆに形成すべき第一の縦シワ（すなわち第一の折れすじによるシワ）のボリューム、単位長さ当たりのシワの数などを考慮して適切に設定される。なお、長繊維不織布Ｆを送り出す間、必ずしも把持部材１１の回転を停止させておかなくてもよい。
把持回転工程では、把持部材１１の回転方向を正逆切り替えながら上記の捻り動作を繰り返す。なお、把持部材１１の回転方向は常に同じ向きであってもよい。

（第一の加熱工程）
把持部材１１によって捻られた長繊維不織布Ｆは、その状態を維持しながら、加熱部２０に送り込まれ、発熱するローラ２１、２２に挟まれる。これにより、長繊維不織布Ｆは捻られた状態のままで加熱され、熱可塑性樹脂からなる長繊維不織布Ｆの温度がポリエチレンテレフタレートの結晶化温度を超えて上昇する。
長繊維不織布Ｆは、ローラ２１、２２から拡幅部３０に送り込まれる過程で、周囲の環境温度に依存して熱を奪われ、その温度がポリエチレンテレフタレートのガラス転移点以下に低下する。これにより、長繊維不織布Ｆに長手方向沿う折れすじ（第一の折れすじ）が固定される。

（第一の拡幅工程）
折れすじを固定された長繊維不織布Ｆは、拡幅部３０においてクロスガイダ３０Ａ、３０Ｂにより拡幅される。これにより、長繊維不織布Ｆはシワを解されて拡幅される（ただし、第一の折れすじは長繊維不織布Ｆに固定されたまま維持される）。

（押し込み工程）
次に、横シワ加工装置２において、拡幅部３０からドラム７１、７２の間に送り込まれた長繊維不織布Ｆを長手方向に連続的に引き出しながら、ブレード７３を等しい間隔（時間）を空けて作動させ、ドラム７１、７２に供給される前の長繊維不織布Ｆを、ドラム７１、７２よりも上流側から両ドラムの間に押し込む。これにより、押し込まれた長繊維不織布Ｆが、既にドラム７１、７２の間に挟まれた状態にある長繊維不織布Ｆと重複し、ドラム７１、７２の間に挟まれた長繊維不織布Ｆに、折り畳まれたような襞（ひだ）が出来る（図４参照）。これにより、長繊維不織布Ｆに幅方向に沿う折れすじ（第三の折れすじ）が形成される。ブレード７３は、所定の長さ分だけ長繊維不織布Ｆが送り出されたら次の押し込み動作を行い、襞を連続的に形成していく。

（第二の拡幅工程）
第三の折れすじを固定された長繊維不織布Ｆは、軸６に巻き取られることによって拡幅され、襞が開かれる。ただし、第三の折れすじは横シワとなって長繊維不織布Ｆに固定される。

本実施形態において、長繊維不織布Ｆには、把持回転工程及び第一の加熱工程によって形成された縦シワＷ１が連続する波を描くように固定される。さらに、押し込み工程及び第二の加熱工程によって形成された横シワＷ３が、長繊維不織布Ｆに固定される。これにより、長繊維不織布Ｆには、幅方向及び縦方向の二方向に作用する復元力が与えられ、シワの折れ癖が長く維持することができる。その結果、長繊維不織布に求められる効果、例えば保温性などの効果が長続きする。

本発明は、長繊維不織布にシワを形成するシワ加工装置、同装置を含むシワ加工システム、及び長繊維不織布にシワを形成するシワ加工方法に関する。本発明によれば、長繊維不織布に出来たシワの折れ癖が長く維持でき、保温性など長繊維不織布に求めあれる効果を十分に発揮することができる。

１縦シワ加工装置（シワ加工装置）、
１０把持回転部（第一の把持回転部）、
２０加熱部（第一の加熱部）、
３０拡幅部（第一の拡幅部）、
４０把持回転部（第二の把持回転部）、
５０加熱部（第二の加熱部）、
６０拡幅部（第二の拡幅部）、
７１ドラム（第一の搬送体）、
７２ドラム（第二の搬送体）、
７３ブレード、
１００制御部、
Ｆ長繊維不織布、
Ｗ１第一の縦シワ
Ｗ２第二の縦シワ

Claims

長繊維不織布の原反を長手方向に連続的に引き出しながら、該長繊維不織布の長手方向のある箇所を束ねて把持すると共に、その把持した箇所を、前記長繊維不織布の引き出し方向に交差する面内において回転させることによって前記長繊維不織布を捻り、該長繊維不織布に前記長手方向に沿う折れすじを形成する把持回転工程と、
前記把持回転工程の後、捻られた前記長繊維不織布を加熱することにより、前記長繊維不織布に前記折れすじを固定する第一の加熱工程と、
前記第一の加熱工程の後、前記折れすじを固定された前記長繊維不織布を解して幅方向に拡げる第一の拡幅工程と、
前記把持回転工程、前記第一の加熱工程及び前記第一の拡幅工程を１回又は複数回行うことにより前記長手方向に沿う折れすじを形成された前記長繊維不織布を、一対の搬送体で搬送しながら、前記一対の搬送体に供給される前の前記長繊維不織布を、前記一対の搬送体よりも上流側から両搬送体の間に押し込み、既に両搬送体の間に挟まれた状態にある前記長繊維不織布と重畳させ、該長繊維不織布に前記幅方向に沿う折れすじを形成する押込み工程と、
前記押込み工程で重畳された前記長繊維不織布を加熱することにより、前記長繊維不織布に幅方向に沿う折れすじを固定する第二の加熱工程とを備え、
前記把持回転工程、前記第一の加熱工程および前記第一の拡幅工程を１回又は複数回行うシワ加工方法。
前記把持回転工程は正逆回転を繰返す、請求項１項に記載のシワ加工方法。
前記第二の加熱工程で折れすじを固定された前記長繊維不織布を解して拡げる第二の拡幅工程をさらに備える、請求項１又は２に記載のシワ加工方法。
前記押込み工程、前記第二の加熱工程及び前記第二の拡幅工程を１回又は複数回行う、請求項３記載のシワ加工方法。
前記長繊維不織布は、並行且つ長手方向に沿って配列された複数の第一の長繊維フィラメントと、並行且つ前記第一の長繊維フィラメントの幅方向に配列され、前記第一の長繊維フィラメントに積層接着された複数の第二の長繊維フィラメントとを含む、請求項１から４のいずれか一項に記載のシワ加工方法。
前記長繊維不織布は結晶性樹脂からなる、請求項１から５のいずれか一項に記載のシワ加工方法。
前記第一の加熱工程は、前記長繊維不織布を、前記結晶性樹脂の結晶化温度よりも高く融点よりも低い温度で加熱し、
前記第一の拡幅工程は、前記長繊維不織布を、前記結晶性樹脂のガラス転移点以下の温度下で拡幅する、請求項６に記載のシワ加工方法。
前記第二の加熱工程は、結晶性樹脂からなる前記長繊維不織布を、前記結晶性樹脂の結晶化温度よりも高く融点よりも低い温度で加熱し、
前記第二の拡幅工程は、前記長繊維不織布を、前記結晶性樹脂のガラス転移点以下の温度下で拡幅する、
請求項３又は４に記載のシワ加工方法。
長繊維不織布の原反を長手方向に連続的に引き出しながら該長繊維不織布の任意のある箇所を束ねて把持すると共に、その把持した箇所を、前記長繊維不織布の引き出し方向に交差する面内において回転させることによって前記長繊維不織布を捻り、該長繊維不織布に前記長手方向に沿う第一の折れすじを形成する第一の把持回転部と、
前記第一の把持回転部よりも前記引き出し方向の下流側に配置され、前記第一の把持回転部によって捻られた前記長繊維不織布を加熱することにより、前記長繊維不織布に前記第一の折れすじを固定する第一の加熱部と、
前記第一の加熱部よりも前記引き出し方向の下流側に配置され、前記第一の加熱部によって前記第一の折れすじを固定された前記長繊維不織布を解して幅方向に拡げる第一の拡幅部と、
前記第一の拡幅部よりも前記引き出し方向の下流側に配置され、該長繊維不織布の任意のある箇所を束ねて把持すると共に、その把持した箇所を、前記引き出し方向に交差する面内において回転させることによって前記長繊維不織布を捻り、該長繊維不織布に前記長手方向に沿う第二の折れすじを形成する第二の把持回転部と、
前記第二の把持回転部よりも前記引き出し方向の下流側に配置され、前記第二の把持回転部によって捻られた前記長繊維不織布を加熱することにより、前記長繊維不織布に前記第二の折れすじを固定する第二の加熱部と、
前記第二の加熱部よりも前記引き出し方向の下流側に配置され、前記第二の加熱部によって前記第二の折れすじを固定された前記長繊維不織布を解して幅方向に拡げる第二の拡幅部とを備えるシワ加工装置。
前記第一の把持回転部は正逆回転を繰り返す、請求項９に記載のシワ加工装置。
前記第二の把持回転部は正逆回転を繰り返す、請求項９又は１０に記載のシワ加工装置。
前記第一の把持回転部の回転数と、前記第二の把持回転部の回転数とが相違する、請求項９から１１のいずれか一項に記載のシワ加工装置。
長繊維不織布の原反を長手方向に連続的に引き出しながら該長繊維不織布の任意のある箇所を束ねて把持すると共に、その把持した箇所を、前記長繊維不織布の引き出し方向に交差する面内において回転させることによって前記長繊維不織布を捻り、該長繊維不織布に前記長手方向に沿う第一の折れすじを形成する第一の把持回転部と、
前記第一の把持回転部よりも前記引き出し方向の下流側に配置され、前記第一の把持回転部によって捻られた前記長繊維不織布を加熱することにより、前記長繊維不織布に前記第一の折れすじを固定する第一の加熱部と、
前記第一の加熱部よりも前記引き出し方向の下流側に配置され、前記第一の加熱部によって前記第一の折れすじを固定された前記長繊維不織布を解して幅方向に拡げる第一の拡幅部とを備えるシワ加工装置と、
前記シワ加工装置によって前記折れすじを形成された前記長繊維不織布の一方の面に接し、該長繊維不織布の幅方向に交差する軸回りに回転可能な第一の搬送体と、
前記長繊維不織布の他方の面に接して前記幅方向に交差する軸回りに回転可能であり、前記第一の搬送体との間で前記長繊維不織布を挟む第二の搬送体と、
前記第一、第二の搬送体よりも前記引き出し方向の上流側に配置され、前記第一、第二の搬送体に供給される前の前記長繊維不織布を、前記第一、第二の搬送体よりも上流側から両搬送体の間に押し込み、既に両搬送体の間に挟まれた状態にある前記長繊維不織布と重複させ、該長繊維不織布に前記幅方向に沿う折れすじを形成するブレードとを備え、
前記第一、第二の搬送体の少なくともいずれか一方は、前記第一、第二の搬送体の間に挟まれた前記長繊維不織布を加熱することにより、該長繊維不織布に幅方向に沿う折れすじを固定する第三の加熱部であるシワ加工システム。
前記第一の拡幅部よりも前記引き出し方向の下流側に配置され、該長繊維不織布の任意のある箇所を束ねて把持すると共に、その把持した箇所を、前記引き出し方向に交差する面内において回転させることによって前記長繊維不織布を捻り、該長繊維不織布に前記長手方向に沿う第二の折れすじを形成する第二の把持回転部と、
前記第二の把持回転部よりも前記引き出し方向の下流側に配置され、前記第二の把持回転部によって捻られた前記長繊維不織布を加熱することにより、前記長繊維不織布に前記第二の折れすじを固定する第二の加熱部と、
前記第二の加熱部よりも前記引き出し方向の下流側に配置され、前記第二の加熱部によって前記第二の折れすじを固定された前記長繊維不織布を解して幅方向に拡げる第二の拡幅部とをさらに備える請求項１３に記載のシワ加工システム。
前記第一の把持回転部は正逆回転を繰り返す、請求項１３又は１４に記載のシワ加工システム。
前記第二の把持回転部は正逆回転を繰り返す、請求項１４に記載のシワ加工システム。
前記第一の把持回転部の回転数と、前記第二の把持回転部の回転数とが相違する、請求項１４に記載のシワ加工システム。