JP7261211B2 - 複合シートの製造方法及び複合シートの製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、複合シートの製造方法及び複合シートの製造装置に関する。

上記技術分野において、特許文献１には、第１シートと第２シートとを重ね合わせて形成した複合シートを凹凸ロールと超音波ホーンとの間に挟んで超音波振動を印加して、貫通孔を有する接合部を有する複合シートの製造方法が開示されている（同文献段落［００２２」］～［００３３］、図３等）。また、特許文献２には、第１シートと第２シートとを重ね合わせて形成した複合シートを押し当て部で凹凸ロールに押し当てながら、凹凸ロールと超音波ホーンとの間に挟んで超音波振動を印加して、貫通孔を有する接合部を有する複合シートの製造方法が開示されている（同文献段落［００１７］～［００２８］、図３等）。さらに、特許文献３には、ドラムとドラムの周面と対向する位置に複数の超音波ホーンとを備えたシール装置において、複数の超音波ホーンにより複数の接合部を形成することが開示されている（同文献段落［００１７］～［００２４］、図１等）。

特開２０１９－１８８８０２号公報 特開２０１９－９３４６７号公報 特開２００４－３３０６２２号公報

しかしながら、上記特許文献１及び特許文献２に記載の技術では、１つの超音波溶着機でシートの融着と開孔とを同時に行っていたため、シートの接合部と開孔部とがシートの流れ方向及び幅方向において同じ箇所に形成されることとなり、接合領域と貫通孔領域とを分けることができなかった。すなわち、接合部の形成と貫通孔の形成とを１つの超音波融着機を用いて行っているので、接合部と貫通孔とを同じ位置にしか形成できなかった。また、上記特許文献３に記載の技術では、複数の超音波ホーンを有するものの、接合領域と貫通孔領域とを分けることができなかった。

したがって、本発明の課題は、接合領域と貫通孔領域とが分けられた複合シートを得ることに関する。

本発明は、第１シート及び第２シートが接合した複数の接合部を有し、第１シートにおける前記接合部以外の少なくとも一部が、第２シート側と反対側に突出した凸部を形成しており、且つ前記接合部に貫通孔を有する複合シートの製造方法であって、互いに噛み合う凹凸を周面に有する第１ロール及び第２ロールを、両ロールの噛み合い状態下に互いに逆方向に回転させながら、両ロールの噛み合い部に第１シートを導入して該第１シートを凹凸形状に変形させる賦形工程と、凹凸形状に変形させた第１シートを第１ロールの周面に保持しつつ搬送し、搬送中の第１シートに第２シートを重ね合わせる重ね合わせ工程と、重ね合わされた第１シート及び第２シートを、第１ロールの凸部と融着機との間に挟んで両シートが融着してなる複数の前記接合部が形成されてなる接合シートを得る接合部形成工程と、凹凸形状に賦形された部分が第１ロールの凹凸部に嵌まり合った状態で搬送される前記接合シートを、第１ロールの凸部と超音波融着機の超音波ホーンとの間に挟んで複数の前記接合部の少なくとも一部に前記貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、を含む複合シートの製造方法を提供するものである。

また、本発明は、第１シート及び第２シートが接合した複数の接合部を有し、第１シートにおける前記接合部以外の少なくとも一部が、前記第２シートと反対側に突出した凸部を形成しており、且つ前記接合部に貫通孔を有する複合シートの製造装置であって、互いに噛み合う凹凸を周面に有し且つ回転軸が互いに平行になるように配置された第１ロール及び第２ロールと、第１ロールの周面に対向するように配置された融着機と、前記融着機よりも下流側に位置し且つ第１ロールの周面に対向するように配置された超音波ホーンを有する超音波融着機と、を備え、前記超音波融着機は、前記接合部のうち少なくとも一部に対して超音波振動を印加して前記貫通孔を形成するに足る幅及び／又は長さを有する、複合シートの製造装置を提供するものである。

本発明によれば、接合領域と貫通孔領域とが分けられた複合シートを得ることができる。

図１は、本発明の複合シートの製造方法及び装置により製造される複合シートの一例を示す要部斜視図である。 図２は、図１に示す複合シートを第１シート側から見た拡大平面図である。 図３は、本発明の複合シートの製造方法の第１実施形態及び本発明の複合シートの製造装置の第１実施形態を示す概略図である。 図４は、図３に示す第１ロールの要部を拡大して示す斜視図である。 図５は、図３に示す超音波融着機の腰部を示す図であり、図３中の左側から見た状態を示す図である。 図６は、図３に示す複合シートの製造装置における超音波処理部の拡大図である。 図７（ａ）は、図６の丸Ｃ部分の拡大断面図であり、図７（ｂ）は、超音波ホーンの先端部に断面円弧状の振動印加面を有しない場合の図７（ａ）相当図である。 図８は、本実施形態の複合シートの製造装置の他の構成を示す図である。 図９は、本実施形態の複合シートの製造装置のさらに他の構成を示す図である。 図１０は、接合部と貫通孔との配置パターンを示す図である。 図１１は、接合部と貫通孔との配置パターンを示す他の図である。 図１２は、接合部と貫通孔との配置パターンを示すさらに他の図である。 図１３は、第１ロールの周面の形状を示す部分拡大図である。

以下本発明をその好ましい実施形態に基づき図面を参照しながら説明する。まず、本発明の複合シートの製造方法又は製造装置により製造される複合シートについて、図１を参照しつつ説明する。

図１に示す複合シート１０は、本発明の複合シートの製造装置又は製造方法により製造される複合シートの一例であり、図１に示すように、第１シート１及び第２シート２が接合した複数の接合部４を有し、接合部４に貫通孔１４が形成されている。なお、後述するように、複合シート１０は、接合部４に貫通孔１４が形成されている接合部４ａと接合部４に貫通孔１４が形成されていない接合部４とを有しているが、ここでは、両者を区別せずに接合部４として説明又は図示する。

複合シート１０は、第１シート１及び第２シート２が接合した接合部４をＸ方向及びＸ方向と直交するＹ方向のそれぞれに複数有している。複合シート１０における接合部４の配置パターンは、特に制限されるものではないが、図１に示す複合シート１０においては、接合部４は、千鳥状に配置されている。より具体的には、複数の接合部４が直列した列が多列に形成されており、互いに隣接する列における接合部４は、Ｘ方向にずれて配置されており、より具体的には、半ピッチずれて配置されている。

複合シート１０は、接合部４を部分的に有する平坦なシートであってもよい。例えば、接合部４を、図１に示す複合シート１０と同様の千鳥パターンとする一方、接合部４と接合部４との間に、凸部５が実質的に形成されていないものであってもよく、例えば、複合シート１０は、接合部４以外の部分の厚みが、第１シート１の厚みと第２シート２の厚みとの合計に対して１．２倍以下であってもよい。

複合シート１０は、第１シート１における接合部４以外の部分の少なくとも一部が、第２シート２側とは反対側に突出した凸部５を形成している。また、複合シート１０は、Ｘ方向及びＹ方向のそれぞれにおける隣り合う接合部４間に凸部５を有している。

複合シート１０は、吸収性物品の表面シート等として好ましく用いられる。吸収性物品の表面シートとして用いられるときには、第１シート１が、着用者の肌側に向けられる面を形成し、第２シート２が、着用時に吸収体側に向けられる面を形成する。

接合部４及び凸部５は、複合シート１０の面と平行な一方向であるＸ方向に、交互に且つ一列をなすように配置されており、そのような列が、複合シート１０の面と平行で且つＸ方向に直交する方向であるＹ方向に、多列に形成されている。互いに隣接する列における接合部４及び凸部５は、それぞれ、Ｘ方向にずれて配置されており、より具体的には、半ピッチずれて配置されている。

複合シート１０において、Ｙ方向は、製造時における流れ方向（ＭＤ、搬送方向）と一致し、Ｘ方向は、製造時における流れ方向に直交する方向（ＣＤ、幅方向）と一致している。

第１シート１及び第２シート２は、シート材料から構成されている。シート材料としては、例えば、不織布、織布又は編み地などの繊維シートやフィルムなどを用いることができ、肌触り等の観点から繊維シートを用いることが好ましく、特に不織布を用いることが好ましい。第１シート１と第２シート２とを構成するシート材料の種類は同じものであっても、異なるものであってもよい。

第１シート１及び第２シート２を構成するシート材料として、不織布を用いる場合の不織布としては、例えば、エアスルー不織布、スパンボンド不織布、スパンレース不織布、メルトブローン不織布、レジンボンド不織布、ニードルパンチ不織布などが挙げられる。これらの不織布を２種以上組み合わせた積層体や、これらの不織布とフィルム等とを組み合わせた積層体を用いることもできる。

不織布を構成する繊維としては、各種の熱可塑性樹脂からなる繊維を用いることができる。不織布以外のシート材料としても、構成繊維や構成樹脂が、各種の熱可塑性樹脂からなるものが好ましく用いられる。

熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリブデン等のポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ブチレンテレフタレート等のポリエステル、ナイロン６、ナイロン６６等のポリアミド、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸アルキルエステル、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン等が挙げられる。これらの樹脂は、１種を単独で又は２種以上のブレンド物として用いることができる。また、芯鞘型やサイド・バイ・サイド型などの複合繊維の形態で用いることができる。

複合シート１０は、第１シート１側の面に、Ｘ方向及びＹ方向の両方向において凸部５に挟まれた多数の凹部３を有しており、個々の凹部３の底部に、貫通孔１４を有する接合部４（接合部４ａ）又は貫通孔１４を有しない接合部４が形成されている。複合シート１０は、全体としてみると、第１シート１側の面に、凹部３と凸部５とからなる起伏の大きな凹凸を有し、第２シート２側の面には、平坦であるか、第１シート１側の面に対して相対的に起伏が小さい略平坦面となっている。

複合シート１０における個々の接合部４は、図２に示すように、Ｙ方向に長い略長方形状の平面視形状を有しており、それぞれの内側に、平面視形状が略長方形状の貫通孔１４が形成されている。すなわち、個々の接合部４は、貫通孔１４を囲む環状に形成されている。貫通孔１４は、接合部４の位置との関係において予め決められた特定の位置に形成されていることが好ましい。また、貫通孔１４は、平面視形状が接合部４の外周縁の平面視形状と相似形であっても、相似形でなくてもよいが、相似形であることが好ましい。なお、貫通孔１４は、全ての接合部４に設けられているわけではない。

接合部４においては、第１シート１及び第２シート２の少なくとも一方を構成する熱可塑性樹脂が溶融固化していることによって第１シート１と第２シート２とが結合している。第１シート１及び第２シート２が、不織布等の繊維シートから構成されている場合、接合部４においては、第１シート１及び第２シート２の構成繊維は、溶融するか溶融した樹脂に埋没して、目視においては繊維状の形態を観察できないこと、すなわち、外観上フィルム化した状態となっていることが好ましい。

次に、本発明の複合シートの製造装置及び製造方法について説明する。本発明の複合シートの製造方法においては、図３に示す複合シートの製造装置２０を用いて、前述した複合シート１０を製造する。

図３に示す複合シートの製造装置２０について説明すると、複合シート１０の製造装置２０は、第１シート１及び第２シート２が接合した複数の接合部４を有し、第１シート１における接合部４以外の少なくとも一部が、第２シート２側と反対側に突出した凸部５を形成しており、且つ接合部４に貫通孔１４を有する複合シート１０を製造する装置である。

複合シート１０の製造装置２０は、超音波ホーン４２を備えた超音波融着機４１と、超音波ホーン５２を備えた超音波融着機５１と、周面に凹凸を有する第１ロール３１及び第２ロール３２とを有する。第１ロール３１及び第２ロール３２は、回転軸が互いに平行になるように配置されている。ここで、超音波融着機４１は、第１シート１及び第２シート２を接合させるための融着機であり、超音波融着機５１は、２つのシートが接合されて形成される複合シート１０の接合部４に貫通孔１４を形成するための融着機である。

なお、図８に示したように、超音波融着機５１の代わりに回転式の超音波融着機７１を用いてもよい。超音波融着機７１は、回転式超音波ホーン（回転式超音波融着部）７２を有しており、ロール状ホーンとなっている。回転式超音波ホーン７２が回転しながら複合シート１０の接合部４の少なくとも一部に貫通孔１４を形成する。また、複合シート１０の搬送方向に対して間欠の接合部４を有する複合シート１０を形成してもよい。

また、図９に示したように、複合シートの製造装置２０は、超音波融着機４１と超音波融着機５１との間、すなわち、超音波融着機４１よりも下流側で、超音波融着機５１よりも上流側に押さえロール８０を配置してもよい。このように、押さえロール８０を配置することにより、複合シート１０に発生するシワを伸ばしたり、シワの発生を抑制したり、シートのずれを防止したりできる。なお、超音波融着機４１と押さえロール８０との間に、加熱冷却部８１を配置して、複合シート１０の温度を制御してもよい。加熱の場合、熱アンビルロール、熱風、レーザなどを用いた装置であってもよく、また、冷却の場合、冷風、冷却アンビルロールなどを用いた装置であってもよい。なお、押さえロール８０及び加熱冷却部８１の配置順序は、両者が超音波融着機４１と超音波融着機５１との間に配置されていれば、順序は問わない。

このように、両シート（１，２）の接合後に加熱することにより、接合時のシートの軟化状態が維持され、シートの剛性が低下するので、貫通孔形成工程において、せん断力によるシートの開孔効率が向上する。例えば、シート材料がＰＰ（融点１６０℃）やＰＥ（融点１２５℃）の場合に効果的である。

また、両シート（１，２）の接合後に冷却することで、接合後のシートのフィルム化が促進され、材料の脆性が向上するので、貫通孔形成工程において、せん断力によるシート破壊により開孔効率が向上する。例えば、シート材料が、ＰＥＴ（融点２６０℃）の場合に効果的である。

ここで、図１０～図１１を参照して、超音波ホーン５２の周面の凹凸形状と、複合シートに形成される接合部４及び貫通孔１４について説明する。

例えば、図１０（ａ）に示したように、第１ロール３１の幅方向の長さに対して、超音波融着機５１の超音波ホーン５２の幅（第１ロール３１の回転軸方向に対する長さ）を短くすれば、図１０（ｂ）に示したように、貫通孔１４を有する接合部４ａは、搬送方向（ＭＤ方向）に対しては連続的に並ぶのに対して、幅方向には中央の３つの接合部４ａに貫通孔１４が設けられ、両側の接合部４には、貫通孔１４が設けられていないようにすることが可能となる。すなわち、複合シート１０（第１シート１及び第２シート２）の接合幅に比べて、貫通孔１４が設けられている接合部４ａが加工される幅を小さくすることで、複合シート１０の中央部付近に貫通孔１４が設けられた複合シート１０を形成できる。なお、ここでは、幅方向に設けられた５つの接合部４に対して中央の３つの接合部４ａに貫通孔１４が設けられた例で説明をしたが、これには限定されず、例えば、貫通孔１４を有する接合部４ａは、幅方向に対して一部の接合部４ａに貫通孔１４が設けられていればよい。このように、本実施形態においては、接合領域と貫通孔領域とが分けられた複合シート１０を得ることができる。

同様に、図１1（ａ）に示したように、第１ロール３１の幅方向の長さに対して、超音波融着機５１の超音波ホーン５２の幅（第１ロール３１の回転軸方向に対する長さ）を複合シート１０の幅に近い長さとすれば、図１１（ｂ）に示したように、貫通孔１４を有する接合部４ａは、搬送方向（ＭＤ方向）に垂直な方向であるＣＤ方向の全幅に渡って形成されるようになる。つまり、接合部４ａは、ＭＤ方向に対しては間欠的に並び、ＣＤ方向には連続的に並んで設けられている。このようなパターンの接合部４ａを形成する場合、超音波融着機５１の超音波ホーン５２を間欠動作させる、もしくは超音波ホーン５２を動作させつつ、超音波ホーン５２を第１シート１及び第２シート２に対して第1ロールの半径方向に接触、離隔を繰り返すことにより、ＭＤ方向に対して間欠の貫通孔１４を形成できるようになる。このように、本実施形態においては、接合領域と貫通孔領域とが分けられた複合シート１０を得ることができる。また、図１２に示したような、接合領域と貫通孔領域との分け方であってもよい。すなわち、図１２（ａ）に示したようにＣＤ方向に１列おきに貫通孔１４を有する接合部４が現れるような配置パターンであっても、図１２（ｂ）に示したように、ＭＤ方向に１列おきに貫通孔１４を有する接合部４が現れるような配置パターンであってもよい。

図４は、第１ロール３1の要部を拡大して示す斜視図である。また、図１３は、第１ロール３１の周面の部分拡大斜視図である。図４には、第１ロール３１の周面部の一部が示されている。第１ロール３１は、所定の歯幅を有する平歯車３１ａ，３１ｂ，・・・を複数枚組み合わせてロール状に形成したものである。各歯車の歯が、第１ロール３１の周面部における凹凸形状の凸部３５を形成しており、凸部３５の先端面３５ｃが、後述する超音波融着機４１の超音波ホーン４２の振動印加面４２ｔとの間で、接合対象である第１シート１及び第２シート２を加圧する加圧面となっている。

各歯車の歯幅（歯車の軸方向の長さ）は、複合シート１０の凸部５におけるＸ方向の寸法を決定し、各歯車の歯の厚み（歯車の回転方向の長さ）は、複合シート１０の凸部５におけるＹ方向の寸法を決定する。隣り合う歯車は、歯のピッチが半ピッチずつずれるように組み合わされている。その結果、第１ロール３１は、周面が凹凸形状となっている。

本実施形態においては、各凸部３５の先端面３５ｃは、第１ロール３１の回転方向が長辺で、軸方向が短辺の矩形状となっている。先端面３５ｃは、回転方向に沿う長さが軸方向に沿う長さより長い形状であると、第１ロール３１の個々の凸部３５と、超音波ホーン４２の振動印加面４２ｔとの接触時間を長くし、第１シート１及び第２シート２の加圧部位の温度を上げやすくすることができるので好ましい。

第１ロール３１における各歯車の歯溝部は、第１ロール３１の周面における凹凸の凹部を形成している。各歯車の歯溝部の底部には、吸引孔３４が形成されている。吸引孔３４は、ブロワや真空ポンプなどの吸引源（図示せず）に通じ、第１ロール３１と第２ロール３２との噛み合い部から、第１シート１と第２シート２との合流部までの間の吸引が行われるように制御されている。したがって、第１ロール３１と第２ロール３２との噛み合いによって凹凸形状に変形された第１シート１は、吸引孔３４による吸引力によって、第１ロール３１の凹凸に沿った形状に変形した状態に維持された状態で、第１シート１と第２シート２との合流部及び超音波融着機４１による超音波振動の印加部３６に搬送される。

この場合、図４に示すように、隣り合う歯車間に所定の空隙Ｇを設けておくと、第１シート１に無理な伸長力を加えたり、第１ロール３１及び第２ロール３２の噛み合い部で、第１シート１を切断したりすることを制御することができ、第１シート１を第１ロール３１の周面に沿った形状に変形させ得るので好ましい。

また、図１３の部分拡大斜視図に示したように、図４の要部拡大図に示した平歯車が、連続的に並んで、第１ロール３１の周面の凹凸を形成している。図１３においては、平歯車の先端面の形状は一定ではなく、中央付近が搬送方向に長い縦長の矩形状をしており、中央部の両側では、平歯車の形状は、正方形に近い形状をしている。そして、第１ロール３１は、回転しながらシートを搬送し、凸部３５において、超音波融着機４１，５１によりシートの融着と開孔とが行われる。

第２ロール３２は、周面に、第１ロール３１の周面の凹凸と互いに噛み合う凹凸形状を有している。第２ロール３２は、吸引孔３４を有していない以外は、第１ロール３１と同様の構成を有している。そして、互いに噛み合う凹凸を有する第１ロール３１及び第２ロール３２を回転させながら、第１ロール３１及び第２ロール３２の噛み合い部に、第１シート１を導入することにより、第１シート１を凹凸形状に変形させることができる。噛み合い部においては、第１シート１の複数箇所が、第２ロール３２の凸部によって第１ロール３１の周面の凹部に押し込まれ、押し込まれた部分が、製造される複合シート１０の凸部５となる。第２ロール３２の周面には、第１ロール３１の凹部に挿入される複数の凸部が形成れているが、第２ロール３２に、第１ロール３１の凹部のすべてに対応する凸部が形成されていることは必須ではない。

超音波処理部４０，５０は、図３及び図５に示すように、超音波ホーン４２，５２を備えた超音波融着機４１，５１を有しており、凹凸形状に変形させた状態の第１シート１上に第２シート２を重ね合わせた後、重ね合わせられた第１シート１及び第２シート２を第１ロール３１の凸部と超音波ホーン４２，５２との間に挟んで部分的に超音波振動を印加することで、貫通孔１４を形成するとともに、貫通孔１４を有する接合部４を形成する。

超音波融着機４１，５１は、図３に示すように、超音波発振器（図示せず）、コンバータ４３、ブースタ４４及び超音波ホーン４２，５２を備えている。超音波発振器は、コンバータ４３と電気的に接続されており、超音波発振器により発生された周波数１５ｋＨｚ～５０ｋＨｚ程度の波長の高電圧の電気信号がコンバータ４３に入力される。

コンバータ４３は、ピエゾ電圧素子等の電圧素子を内蔵し、超音波発振器から入力された電気信号を電圧素子により機械的振動に変換する。ブースタ４４は、コンバータ４３から発せられた機械的振動の振幅を調整、好ましくは、増幅して超音波ホーン４２，５２に伝達する。超音波ホーン４２，５２は、アルミ合金やチタン合金などの金属の塊でできており、使用する周波数で正しく共振するように設計されている。ブースタ４４から超音波ホーン４２，５２に伝達された超音波振動は、超音波ホーン４２，５２の内部においても増幅、又は減衰されて、接合対象である第１シート１及び第２シート２に印加される。超音波融着機４１としては、市販の超音波ホーン、コンバータ４３、ブースタ４４、超音波発振器を組み合わせて用いることができる。

本実施形態の超音波融着機４１，５１における超音波ホーン４２，５２の先端部には、図６及び図７に示すように、第１ロール３１の回転軸３１ｃに直交する断面の形状（以下「軸直交断面形状」という）が、回転軸３１ｃから離れる方向に向かって凹んだ円弧状である振動印加面４２ｔが形成されている。なお、以下の説明においては、超音波融着機４１を例に説明をするが、超音波融着機５１も超音波融着機４１と同様の構成を有している。

本実施形態における振動印加面４２ｔは、アルミ合金やチタン合金等の金属からなる超音波ホーン４２の本体部分の先端面４２ｍからなり、第２シート２に直接当接するが、図９（ａ）に示すように、アルミ合金やチタン合金等の金属からなる本体部分の先端面からなる振動印加面４２ｔの表面に、蓄熱層等の表面被覆層が設けられ、第２シート２に直接当接する面が、表面被覆層の表面であってもよい。蓄熱層は容射により形成された接続層を介して固定されている。ここで「振動印加面」は、超音波ホーン４２の振動印加面４２ｔと第１ロール３１の凸部３５の先端面３５ｃとの間で、接合対象である第１シート１及び第２シート２を加圧する際にも、軸直交断面形状が、回転軸３１ｃから離れる方向に向かって凹んだ円弧状を維持する硬質材料、例えば、アルミ合金やチタン合金等の金属等の硬質材料からなることが好ましい。なお、蓄熱層等の表面被覆層の表面、すなわち、超音波振動の印加時に第１ロール３１の凸部３５と対向させる表面が、接合対象である第１シート１及び第２シート２を加圧する際にも、本体部分の先端面からなる振動印加面４２ｔと同様の、回転軸３１ｃから離れる方向に向かって凹んだ円弧状の軸直交断面形状を維持する場合、表面被覆層の表面を振動印加面４２ｔと考えてもよい。

超音波融着機４１は、可動台上に固定されており、可動台の位置を、第１ロール３１の周面に近づく方向に向かって進退させることで、超音波ホーン４２の振動印加面４２ｔと、第１ロール３１の凸部３５の先端面３５ｃとの間のクリアランス及び積層された第１シート１及び第２シート２に対する加圧力を調節可能となっている。

そして、第１ロール３１の凸部３５の先端面３５ｃと超音波融着機４１の超音波ホーン４２の振動印加面４２ｔとの間に挟んで加圧しながら、接合対象である第１シート１及び第２シート２に超音波振動を印加することにより、第１シート１における、凸部３５の先端面３５ｃ上に位置する部分のそれぞれが、第２シート２に接合し、接合部４が形成されるとともに、第１シート１及び第２シート２を貫通する貫通孔１４が、接合部分に囲まれた状態に形成される。

本実施形態の複合シートの製造装置２０によれば、超音波ホーン４２の先端部に断面円弧状の振動印加面４２ｔが形成されているため、図７（ｂ）に示すように、超音波ホーン４２の先端面４２ｍが平坦で、第１ロール３１の凸部３５の先端面３５ｃの軸直交断面形状が外方に向かって凸の円弧状である場合に比して、第１シート１及び第２シート２における、凸部３５の先端面３５ｃ上に位置する部分のシートの移動方向ｅにおける前端Ｐａと後端Ｐｂとの間の各部、例えば、図７（ｂ）に示すＰ１部、Ｐ２部、Ｐ３部に対して相対的に長時間の加圧及び超音波振動の印加を行うことができる。そのため、第１シート１
や第２シート２の予熱を省略したり、予熱の程度を抑えても、第１シート１及び第２シート２における、超音波ホーン４２の振動印加面４２ｔと凸部３５の先端面３５ｃとで挟んだ部分を効果的に溶融させたりすることができる。また、超音波ホーン４２の先端部に、軸直交断面形状が円弧状の振動印加面４２ｔが形成されているため、第１シート１及び第２シート２の溶融した部分にかかるせん断力が向上し、容易に貫通孔１４を形成することができる。

このような作用により、複合シートの製造装置２０によれば、超音波融着機４１を用いて、第１シート１及び第２シート２に貫通孔１４を有する接合部４を効率よく形成することができる。また、超音波融着機の超音波ホーン４２の位置を、第１ロール３１の回転に伴う凸部３５の移動に連動して、第１ロール３１の周方向に移動させる必要もない。

図７（ａ）には、図７（ｂ）に示すＰ２部に対応する部位が溶融し、且つ溶融した樹脂が前後に移動して貫通孔１４が形成された状態が示されている。

超音波ホーン４２の振動印加面４２ｔには、ローレット加工等の摩擦力を高める加工を施すことも、接合部４に一層確実に貫通孔１４を形成させる観点から好ましい。また、本実施形態においては、超音波ホーン４２の先端面と第１ロール３１の凸部３５の先端面との間のクリアランス（隙間の距離）は、個々の凸部３５の、第１ロール３１の回転方向の前端と後端と前後端間の中央部とで同一であるが、第１シート１及び第２シート２を上端面上に保持した状態で、超音波ホーン４２の先端面の対向部位に先に移動する前端（第１シート１及び第２シート２の導入側）のクリアランスを、後端（第１シート１及び第２シート２の出口側）のクリアランスより大きくすることも、超音波処理部に第１シート１及び第２シート２をスムーズに導入する観点から好ましい。

超音波ホーン４２の先端部に形成する振動印加面４２ｔは、図６に示すように、第１ロール３１の凸部３５の先端が通る円形の軌道Ｃｔに沿って湾曲していることが、超音波ホーン４２の先端部と第１ロール３１の凸部３５とによる第１シート１及び第２シート２の挟み込み及び接合部４形成後の時間を長くする観点から好ましく、軸直交断面において、超音波ホーン４２の振動印加面４２ｔの曲率半径は、円形の軌道Ｃｔの半径ｄに対して、好ましくは、１００％以上であり、また、好ましくは、５００％以下、より好ましくは、２００％以下であり、また、好ましくは、１００％以上５００％以下、より好ましくは、１００％以上２００％以下である。

また、本実施形態における第１ロール３１の個々の凸部３５は、図７に示すように、第１ロール３１の回転軸３１ｃに直交する断面の形状が、回転軸３１ｃから離れる方向に向かって凸の円弧状の先端面３５ｃを有しており、個々の凸部３５の先端面３５ｃと振動印加面４２ｔとで軸直交断面における湾曲の向きが一致している。

軸直交断面において、超音波ホーン４２の振動印加面４２ｔの曲率半径は、第１ロール３１の凸部３５の先端面３５ｃの曲率半径に対して、好ましくは、１００％以上であり、また、好ましくは、５００％以下、より好ましくは、２００％以下であり、また、好ましくは、１００％以上５００％以下、より好ましくは、１００％以上２００％以下である。

振動印加面４２ｔは、第１ロール３１の回転軸３１ｃと平行な方向の全域に亘って、軸直交断面形状が図７（ａ）に示す円弧状の形状を有しているが、回転軸３１ｃと平行な方向における凸部３５と対向しない部位等に、異なる断面形状の部分を設けてもよい。例えば、図４に示すように、第１ロール３１を構成する隣り合う歯車間に空隙Ｇを設けた場合、超音波ホーン４２の先端面における空隙Ｇと対向する部位に、円弧状の振動印加面４２ｔから突出しない平坦な部分等を設けてもよい。

複合シートの製造装置２０は、第１ロール３１内に配置されたヒータ６１を有する予熱手段６を備えている。より具体的には、第１ロール３１内に配置されたヒータ６１等の加熱手段、超音波振動を印加する前のシートの温度を計測可能な測温手段（不図示）及び測温手段の測定値に基づき、ヒータ６１の温度を制御する温度制御部（不図示）を備えている。測温手段による測定値に基づき、ヒータ６１による第１ロール３１の周面の加熱温度を制御することにより、超音波振動を印加される直前の第１シート１の温度を所望の温度に高精度に制御できる。

ヒータ６１は、第１ロール３１の長軸方向に沿って埋め込まれている。また、ヒータ６１は、第１ロール３１の回転軸の周囲における外周部の近傍に、周方向に間隔を設けて複数配置されている。ヒータ６１による第１ロール３１の周面部の加熱温度は、図示しない温度制御部によって制御されており、複合シートの製造装置２０の運転中、超音波振動の印加部３６に導入される第１シート１の温度を所定の範囲の温度に維持することができる。

予熱手段６は、加熱対象物に外部から熱エネルギーを加えて加熱する加熱手段を備えることが好ましい。加熱手段としては、例えば、電熱線を用いたカートリッジヒータが挙げられるが、これに限られず、各種公知の加熱手段を特に制限なく用いることができる。超音波融着機は、接合対象物に超音波振動を印加し、これにより接合対象物を発熱及び溶融させて接合させるものであり、ここでいう加熱手段には含まれない。

本実施形態の製造方法においては、図３に示すように、第１ロール３１及び第２ロール３２を矢印ａ方向に回転させながら、原反ロール（不図示）から繰り出した第１シート１を両ロール（第１ロール３１及び第２ロール３２）の噛み合い部に導入して、凹凸形状に変形させる（賦形工程）。そして、凹凸形状に変形させた第１シート１を、第１ロール３１上に保持しつつ搬送し、搬送中の第１シート１に、第１シート１とは別の原反ロール（不図示）から繰り出した第２シート２を重ね合わせる（重ね合わせ工程）。

そして、重ね合わせた第１シート及び第２シート２を第１ロール３１の凸部３５と超音波融着機４１の超音波ホーン４２の振動印加面４２ｔとの間に挟んで超音波振動を印加して、両シート（１，２）が融着してなる複数の接合部が形成されてなる接合シートを得る（接合部形成工程）。そして、第１シート１の凹凸形状に賦形された部分が第１ロール３１の凹凸部に嵌まり合った状態で搬送される接合シートを、第１ロール３１の凸部３５と超音波融着機５１の超音波ホーン５２との間に挟んで、超音波振動を印加することにより、複数の接合部の少なくとも一部に貫通孔１４を形成する（貫通孔形成工程）。このように、本実施形態では、接合部形成工程と貫通孔形成工程とを異なる超音波融着機４１，５１で行うので、超音波融着機４１，５１の負荷が減り、超音波融着機４１，５１の摩耗を低減させることができる。

本実施形態の製造方法においては、貫通孔１４の形成に先立って、接合シート又は第１シート１若しくは第２シート２に対して、シートの融点未満、融点より５０℃低い温度以上に加熱しておくことが好ましい。すなわち、超音波振動の印加に先立ち、以下の（１）及び（２）のいずれか一方又は双方を行うことが好ましい。（１）第１シート１を第１シート１の融点未満、融点より５０℃低い温度以上に加熱しておく。（２）第２シート２を第２シート２の融点未満、融点より５０℃低い温度以上に加熱しておく。

好ましくは、第１シート１を第１シート１の融点未満、当該融点より５０℃低い温度以上に加熱しておくとともに、第２シート２を第２シート２の融点未満、当該融点より５０℃低い温度以上に加熱しておく。

第１シート１を第１シート１の融点未満、当該融点より５０℃低い温度以上とする方法としては、例えば、第１ロール３１上の第１シート１の温度を、第１ロール３１及び第２ロール３２の噛み合い部と、超音波融着機による超音波振動の印加部３６との間において測定し、その測定値が、上述の特定の範囲内の測定値となるように、第１ロール３１の周面の温度を制御する。第１シート１を、特定の範囲の温度に予熱する方法としては、第１シート１が、特定の範囲の温度となるように、第１ロール３１の周面の温度を第１ロール３１の内部に配したヒータにより制御する方法に代えて、多様な方法を用いることができる。例えば、第１ロール３１の周面の近傍にヒータや熱風の吹き出し口、遠赤外線の照射装置を設け、これらにより、第１シート１を沿わせる前又は後の第１ロール３１の周面の温度を制御する方法、噛み合い部において第１シート１に接触する第２ロール３２を加熱して、周面の温度を制御することにより第１シート１の温度を制御する方法、第１ロール３１に沿わせる前の第１シート１に対して、加熱されたローラに接触させたり、高温に維持した空間を通過させたり、熱風を吹き付けたりする方法等が挙げられる。

他方、第２シート２を第２シート２の融点未満、当該融点より５０℃低い温度以上とする方法としては、第１シート１と重ね合わせる前の第２シート２の温度を第２シート２の搬送路中に配置した測温手段で計測し、その計測値が、上述の特定の範囲内の測定値となるように、第２シート２の搬送路中に配した第２シート２の加熱手段（不図示）の温度を制御することが好ましい。第２シート２の加熱手段は、加熱されたローラ等を接触させる等の接触方式でもよいし、高温に維持した空間を通過させたり、熱風を吹き付けたり貫通させたり赤外線を照射する等の非接触式でもよい。

第１シート１及び第２シート２の融点は、以下の方法により測定される。例えば、Ｐｅｒｋｉｎ－Ｅｌｍｅｒ社製の示差走査熱量測定装置（ＤＳＣ）ＰＹＲＩＳ Ｄｉａｍｏｎｄ ＤＳＣを用いて測定する。測定データのピーク値から融点を割り出す。第１シート１又は第２シート２が、不織布等の繊維シートであり、構成繊維が、芯鞘型、サイド・バイ・サイド型等の複数成分からなる複合繊維である場合、そのシートの融点は、ＤＳＣにより測定した複数の融点の内、最低温度の融点を複合繊維シートの融点とする。

本実施形態の複合シート１０の製造方法においては、このように、重ね合わされた第１シート１及び第２シート２を、第１ロール３１の凸部と超音波融着機の超音波ホーン４２の振動印加面４２ｔとの間に挟んで超音波振動を印加し、貫通孔１４を有する接合部４が形成される。本実施形態においては、第１シート１及び第２シート２の少なくとも一方を、上述した特定の範囲の温度に予熱しておき、その上で、一方又は双方が予熱された状態で、第１シート１及び第２シート２に対して、超音波振動を印加するのが好ましい。このとき、超音波振動を印加する際の条件、例えば、印加する超音波振動の波長、強度、両シート（１，２）を加圧する圧力等を調節して、超音波振動により、両シート（１，２）が溶融して接合部４が形成されるとともに、両シート（１，２）を貫通する貫通孔１４が溶融部分に囲まれた状態に形成されるようにすることが好ましい。

本実施形態の複合シートの製造方法によれば、超音波ホーン４２の先端部に断面円弧状の振動印加面４２ｔが形成されているため、図７（ｂ）に示すように、超音波ホーン４２の先端面４２ｍが平坦で、第１ロール３１の凸部３５の先端面３５ｃの軸直交断面形状が外方に向かって凸の円弧状である場合に比して、第１シート１及び第２シート２における凸部３５の先端面３５ｃ上に位置する部分のシートの移動方向ｅにおける前端Ｐａと後端Ｐｂとの間の各部、例えば、図７（ｂ）に示すＰ１部、Ｐ２部、Ｐ３部に対して相対的に長時間の加圧及び超音波振動の印加を行うことができる。そのため、第１シート１や第２シート２の予熱を省略したり、予熱の程度を抑えたりしても、第１シート１及び第２シート２における超音波ホーン４２の振動印加面４２ｔと凸部３５の先端面３５ｃとで挟んだ部分を効果的に溶融させることができる。また、超音波ホーン４２の先端部に、軸直交断面形状が円弧状の振動印加面４２ｔが形成されているため、第１シート１及び第２シート２の溶融した部分にかかるせん断力が向上する。

このような作用により、本実施形態の複合シートの製造方法によれば、超音波融着機４１，５１を用いて、第１シート１及び第２シート２に貫通孔１４を有する接合部４を効率よく形成することができる。また、超音波融着機の超音波ホーン４２の位置を第１ロール３１の回転に伴う凸部３５の移動に連動して、第１ロール３１の周方向に移動させる必要もない。

本実施形態の複合シートの製造方法によれば、第１シート１及び第２シート２の少なくとも一方、好ましくは、両方を、ヒータ等の加熱手段によりシートが溶融しない程度の高温に予め加熱しておき、その上で、第１ロール３１の凸部３５と超音波融着機の超音波ホーン４２の振動印加面４２ｔとの間で加圧しつつ超音波振動を印加し、貫通孔１４を有する接合部４を形成させることにより、両シート（１,２）を予熱しない場合に比べて、貫通孔１４を有する接合部４をより確実に形成することができるとともに、両シート（１，２）を融点を超える温度に予熱した場合に生じやすい不都合、例えば、溶融樹脂の搬送手段への付着やシートの搬送ロールへの巻き付き等の不都合も生じにくいため、装置のメンテナンス負担も小さい。

本実施形態の複合シートの製造方法により得られる複合シート１０は、凹凸を有する上に凹部の底部に貫通孔１４を有する接合部４を一部に有するため、肌触りや平面方向における液の拡散防止性に優れており、また、通気性や液の引き込み性にも優れている。複合シート１０は、かかる特性を生かして、吸収性物品の表面シートとして好ましく用いられるが、複合シート１０の用途はそれに限られるものではない。

前述した一又は二以上の効果が確実に奏されるようにする観点から、本実施形態の製造装置及び製造方法は、以下の構成を有することが好ましい。（１）第１シート１は、第１シート１の融点より５０℃低い温度以上、当該融点未満に予熱することが好ましく、第１シート１の融点より２０℃低い温度以上、当該融点より５℃低い温度以下に予熱することが更に好ましい。（２）第２シート２は、第２シート２の融点より５０℃低い温度以上、当該融点未満に予熱することが好ましく、第２シート２の融点より２０℃低い温度以上、当該融点より５℃低い温度以下の温度に予熱することが更に好ましい。

第１シート１及び第２シート２それぞれの予熱温度は、貫通孔１４の形成しやすさの観点から、好ましくは、１００℃以上、より好ましくは、１３０℃以上であり、また、搬送手段への付着防止や搬送ロールへの巻き付き防止の観点から、好ましくは、１５０℃以下、より好ましくは、１４５℃以下である。

また接合部４、貫通孔１４の形成しやすさの観点、第１ロール３１の凸部３５の先端面３５ｃと超音波ホーン４２の先端面との間に挟んで第１シート１及び第２シート２に加える加圧力は、好ましくは、１０Ｎ／ｍｍ以上、より好ましくは、１５Ｎ／ｍｍ以上であり、また好ましくは、３０Ｎ／ｍｍ以下、より好ましくは、２５Ｎ／ｍｍ以下であり、好ましくは、１０Ｎ／ｍｍ以上３０Ｎ／ｍｍ以下、より好ましくは、１５Ｎ／ｍｍ以上２５Ｎ／ｍｍ以下である。

ここで、加圧力は、いわゆる線圧であり、超音波ホーン４２の加圧力（Ｎ）を超音波ホーン４２と触れる凸部３５の歯幅（Ｘ方向）の合計（第１ロール３１の凹部は含まない）の長さで除した値（単位長さあたりの圧力）で示す。

また、接合部４、貫通孔１４の形成のしやすさの観点から、印加する超音波振動の周波数は、好ましくは、１５ｋＨｚ以上、より好ましくは、２０ｋＨｚ以上であり、また好ましくは、５０ｋＨｚ以下、より好ましくは、４０ｋＨｚ以下であり、また好ましくは、１５ｋＨｚ以上５０ｋＨｚ以下、より好ましくは、２０ｋＨｚ以上４０ｋＨｚ以下である。

〔周波数の測定方法〕
レーザ変位計等でホーン先端の変位を計測する。サンプリングレート２００ｋＨｚ以上、精度１μｍ以上にすることで周波数を測定する。

また、接合部４、貫通孔１４の形成のしやすさの観点から、印加する超音波振動の振幅は、好ましくは、２０μｍ以上、より好ましくは、２５μｍ以上であり、また好ましくは、５０μｍ以下、より好ましくは、４０μｍ以下であり、また好ましくは、２０μｍ以上５０μｍ以下、より好ましくは、２５μｍ以上４０μｍ以下である。

〔振幅の測定方法〕
レーザ変位計等でホーン先端の変位を計測する。サンプリングレート２００ｋＨｚ以上、精度１μｍ以上にすることで振幅を測定する。

複合シート１０は、接合部４の配置パターンや、複合シート１０の単位面積当たりの接合部４の面積率等を制御することにより、複合シート１０の性能例えば、液の透過性、硬さ等を所望の値に調整することができる。

本発明の複合シート１０は、第１シート１及び第２シート２が接合した接合部４をＸ方向及びＹ方向のそれぞれに複数有しており、Ｘ方向及びＹ方向のそれぞれに複数の接合部４を有するものであった。しかし、例えば、複合シート１０は、Ｘ方向とＹ方向とが９０度以外の角度、例えば、３０度以上１５０度以下の角度や４５度以上１３５度以下の角度で交差し、Ｘ方向及びＹ方向のそれぞれに複数の接合部４を有するものであってもよい。

また、複合シート１０の凸部５は、四角錐台形状であったが、半球状等であってもよい。また、互いに隣接する列における凸部５及び接合部４が、それぞれ、Ｘ方向にずれる程度は、１／２ピッチに代えて、１／３ピッチ、１／４ピッチ等であってもよく、更に、Ｘ方向にずれていなくてもよい。また、接合部４及び貫通孔の平面視形状は、楕円形、円形、角部を丸めた多角形（正方形、長方形、三角形、菱形等）等としてもよい。

１０ 複合シート
１ 第１シート
２ 第２シート
３ 凹部
４ 接合部
４ａ 接合部
１４ 貫通孔
５ 凸部
６ 予熱手段
６１ ヒータ
１１ シート片
２０ 複合シートの製造装置
３１ 第１ロール
３２ 第２ロール
３４ 吸引孔
３５ 凸部
３５ｃ 先端面
３６ 超音波振動の印加部
４０ 超音波処理部
４１ 超音波融着機
４２ 超音波ホーン
５０ 超音波処理部
５１ 超音波融着機
５２ 超音波ホーン
７１ 超音波融着機
７２ 回転式超音波融着部（回転式超音波ホーン）
８０ 押さえロール
８１ 加熱冷却部

Claims (7)

1. 第１シート及び第２シートが接合した複数の接合部を有し、第１シートにおける前記接合部以外の少なくとも一部が、第２シート側と反対側に突出した凸部を形成しており、且つ前記接合部に貫通孔を有する複合シートの製造方法であって、
   互いに噛み合う凹凸を周面に有する第１ロール及び第２ロールを、両ロールの噛み合い状態下に互いに逆方向に回転させながら、両ロールの噛み合い部に第１シートを導入して該第１シートを凹凸形状に変形させる賦形工程と、
   凹凸形状に変形させた第１シートを第１ロールの周面に保持しつつ搬送し、搬送中の第１シートに第２シートを重ね合わせる重ね合わせ工程と、
   重ね合わされた第１シート及び第２シートを、第１ロールの凸部と融着機との間に挟んで両シートが融着してなる複数の前記接合部が形成されてなる接合シートを得る接合部形成工程と、
   凹凸形状に賦形された部分が第１ロールの凹凸部に嵌まり合った状態で搬送される前記接合シートを、第１ロールの凸部と超音波融着機の超音波ホーンとの間に挟んで複数の前記接合部の少なくとも一部に前記貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、
   を含み、
   前記貫通孔形成工程に先立ち、前記接合シートを冷却して、該接合シートの温度を低下させる温度調節を行う、複合シートの製造方法。
2. 前記貫通孔形成工程に先立ち、前記接合シートを、第１ロールに対向配置された第３ロールによって第１ロールの周面に押さえながら搬送する、請求項１に記載の複合シートの製造方法。
3. 前記貫通孔形成工程において、前記貫通孔を、前記接合シートにおける幅方向の中央域に形成する、請求項１又は２に記載の複合シートの製造方法。
4. 前記貫通孔形成工程において、前記接合シートにおける幅方向に沿って、前記貫通孔が形成された領域と、前記貫通孔が形成されていない領域とが交互に設けられるように、前記貫通孔を形成する、請求項１又は２に記載の複合シートの製造方法。
5. 前記貫通孔形成工程において、前記接合シートにおける幅方向に沿って連続して且つ搬送方向に沿って間欠的に、前記貫通孔が形成された領域が設けられるように、前記貫通孔を形成する、請求項１又は２記載の複合シートの製造方法。
6. 前記貫通孔形成工程において、前記接合シートにおける搬送方向に沿って、前記貫通孔が形成された領域と、前記貫通孔が形成されていない領域とが交互に設けられるように、前記貫通孔を形成する、請求項１又は２に記載の複合シートの製造方法。
7. 前記超音波ホーンとして、回転するロール状ホーンを用いる、請求項１、２、４又は５に記載の複合シートの製造方法。
   

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