JP7405590B2 - 不織布の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、不織布の製造方法に関する。

これまで、吸収性物品に用いられる不織布の製造方法に関して、熱圧着方法やエンボス加工方法等、多くの技術が提案されてきた。
例えば、特許文献１には、熱収縮なしで熱圧着可能なポリプロピレン不織布の製造方法が記載されている。この製造方法では、不織布を熱圧着ロール上で０．２秒以上熱セットしたのち巻取ることを特徴としている。
また、特許文献２には、立体的な凹凸模様を有する化粧シートを製造できるエンボス加工方法が記載されている。この製造方法では、長尺の基材をエンボスロールと第一バックアップロールとで挟み込む工程と、前記基材を前記エンボスロールと第二バックアップロールとで挟み込む工程とを有することを特徴としている。

特開昭６０－３４６６１号公報 国際公開第２０１９／０３１１５９号パンフレット

不織布の製造装置は、複数の設備を有する。例えば、開繊機、カード設備、エンボス設備、熱処理機、異物検知機、ワインダー、スリッター等の設備を有する。これらの設備はいずれも大型で、且つ直列に配置することを要するため、そのまま並べると不織布の製造装置は全長５０～１００ｍ程度の長大な設置スペースを要する。そこで、不織布の製造装置の設置スペースを小さくするため、各設備の上流側及び下流側のコンベアを傾斜させることが行われてきた。
しかし、不織布の原料として積層ウェブを用いる場合、コンベアが傾斜しているが故に積層ウェブへの気流の当たり方に差異が生じやすく、積層ウェブが分離することがある。特に、この分離現象は、加熱されながら回転するエンボスロールの入口で発生しやすい。例えば、上下一対のエンボスロールに向かってコンベアを上り傾斜させていると、積層ウェブは下側のエンボスロール側に傾き、上側よりも下側のエンボスロールの気流の影響を強く受ける。この気流の影響の差が積層ウェブを押し上げる力となり、繊維ウェブの間に部分的な分離が生じる。
積層ウェブが分離されたままエンボスロールにてエンボス加工を行うと、地合いが大きく悪化した不織布（均質でない不織布）が製造される。このように、積層ウェブを不織布の原料に用いると、不織布の生産性を損なうことがあった。そのため、不織布の製造過程において、積層ウェブを分離させることなくエンボス加工を行うことが求められる。なお、ここでいう「地合いが大きく悪化」とは、不織布中に２００ｍｍから３００ｍｍ程度の筋状の幅が出現し、その筋状部分は明らかに目付（見た目）が薄い部分が存在することをいう。

本発明は、上記の点に鑑み、製造装置の小スペース化を実現しながら、積層ウェブから不織布を効率的に製造することができる不織布の製造方法に関する。

本発明は、積層ウェブに対して、エンボスロールの入口近傍に発生する気流の影響を小さくする処理を行う、不織布の製造方法を提供する。

具体的には、本発明は、傾斜したコンベアで積層ウェブをエンボスロールの入口に搬送する工程と、該積層ウェブを該エンボスロールで挟持する工程と、該積層ウェブを不織布化する工程とを有し、前記入口において前記積層ウェブを水平化する処理を行い、水平部を設ける、不織布の製造方法を提供する。

また、本発明は、傾斜したコンベアで積層ウェブをエンボスロールの入口に搬送する工程と、該積層ウェブを該エンボスロールで挟持する工程と、該積層ウェブを不織布化する工程とを有し、前記コンベア上にて前記積層ウェブをパンチングロールで押圧する処理を行う、不織布の製造方法を提供する。

さらに、本発明は、傾斜したコンベアで積層ウェブをエンボスロールの入口に搬送する工程と、該積層ウェブを該エンボスロールで挟持する工程と、該積層ウェブを不織布化する工程とを有し、前記コンベアの搬送速度に対する前記エンボスロールの表面速度の比が１．２超である、不織布の製造方法を提供する。

本発明の不織布の製造方法によれば、製造装置の小スペース化を実現しながら、積層ウェブから不織布を効率的に製造することができる。

本発明の不織布の製造方法に用いられるエンボス設備の好ましい一実施形態（第一実施形態）を模式的に示す概略正面図である。 本発明の不織布の製造方法に用いられるエンボス設備の別の好ましい一実施形態（第二実施形態）を模式的に示す概略正面図である。 本発明の不織布の製造方法に用いられるエンボス設備の別の好ましい一実施形態（第三実施形態）を模式的に示す概略正面図である。

以下、本発明の不織布の製造方法について、これに用いられるエンボス設備とともに、図面を参照しながら説明する。

本発明の不織布の製造方法は、傾斜したコンベアで積層ウェブをエンボスロールの入口に搬送する工程と、積層ウェブをエンボスロールで挟持する工程と、積層ウェブを不織布化する工程とを有する。
ここで、「傾斜」とは、後述する「水平部」の範囲に含まれない概念であり、本明細書では水平面に対して１５°を超えて傾いていることをいう。即ち、コンベアと積層ウェブとが接触する面は、水平面に対して１５°を超えて傾いている。
また、「積層ウェブ」とは、繊維同士が結合される前の繊維の集合体をシート状にしたもの（繊維ウェブ）を、複数重ねたものをいう。即ち、不織布化する前の素材である。積層ウェブは、繊維ウェブを３層以上積層させてもよいが、２層の繊維ウェブを積層させたものが一般的である。また、積層ウェブには短繊維を用いることが一般的である。短繊維とは、一般には２５ｍｍ以上７０ｍｍ以下の繊維長のものを指す。

繊維ウェブは、カード設備により作製されることが一般的である。即ち、本発明の不織布の製造方法は、カード設備で繊維ウェブを作製する工程を有することが好ましい。カード設備とは、繊維ウェブをシート状にする設備であり、例えば２つのカード機から得られた繊維ウェブを厚み方向に重ね合わせて積層ウェブを作製できる。

積層ウェブを不織布化する方法には、種々のものが挙げられる。例えば、エアスルー加工、ケミカルボンド加工、水流交絡加工、ニードルパンチ加工、ステッチボンド、エンボス加工等が挙げられる。本発明においては、エンボスロールによるエンボス工程のみにより不織布化されていてもよく、エンボス工程とは別に上述の不織布化工程を設けてもよい。中でも、エアスルー加工にて不織布化を行うことが好ましい。

本発明の不織布の製造方法は、代表的には、図１～３に示すエンボス設備１と、ドラム式の熱処理機（図示せず）とにて行われる。エンボス設備１は、傾斜したコンベア２と、コンベア２の下流側に位置し、鉛直方向に対向配置された一対のエンボスロール３，３とを有する。コンベア２は、不織布の原料である積層ウェブ４をエンボスロール３，３の入口に搬送する。エンボスロール３，３は、コンベア２により搬送された積層ウェブ４を挟持し、所望の形状の不織布が製造できるよう熱圧着による賦形を行う。ドラム式の熱処理機は、賦形後の積層ウェブ４に対してエアスルー加工を行って繊維同士を融着させ、積層ウェブ４を不織布化する。
かかるエンボス設備１にて加工される積層ウェブ４は、積層ウェブ４の搬送方向と、該搬送方向に直交する幅方向とを有する。該搬送方向及び該幅方向は、積層ウェブ４以外の設備に関しても、方向を示す用語として用いる。また、エンボスロール３，３の入口とは、エンボスロール３，３における搬送方向の上流側をいう。
なお、図１～３ではコンベア２は一対のエンボスロール３，３に向かって上り傾斜を有するものとして示しているが、設備の状態によっては下り傾斜になっていてもよい。また、図１～３では積層ウェブ４を単線にて示しているが、実際には複数の繊維ウェブを積層させたものである。

以下、本発明の不織布の製造方法の好ましい実施形態について、第一実施形態から順に説明する。

（第一実施形態）
第一実施形態では、図１に示すように、エンボスロール３の入口において、積層ウェブ４を水平化する処理を行い、水平部１１を設ける。積層ウェブ４に水平部１１があることで、積層ウェブ４へ当たる上下からの気流が均等になりやすくなり、積層ウェブ４の分離を防止できる。これにより、製造工程中での積層ウェブの地合いの悪化を抑制して均質化することができ、効率的に製造できる。加えて、第一実施形態では、凹凸形状がより明確で、厚みのある不織布の製造にも好適に用いられる。
エンボスロール３の入口で積層ウェブ４を水平化する方法は、本発明の効果を奏する限り、特に限定されない。例えば、図１に示すように、積層ウェブ４の下部にコンベア等の搬送手段１２を設けることで、エンボスロール３の入口において積層ウェブ４を水平に近い角度に保つことができる。その際、搬送手段１２はコンベア２と同じ速度で動くことで、積層ウェブ４をエンボスロール３の入口へ効果的に搬送することができる。また、搬送手段１２には、摩擦による積層ウェブ４の乱れを抑えるという観点から、好ましくは摩擦抵抗の少ない板状物、より好ましくは表面が稼働するコンベアが挙げられる。但し、積層ウェブ４が水平になるという観点において、搬送手段１２に制限はない。

（水平部１１の特定方法）
積層ウェブ４の水平部１１とは、具体的には、積層ウェブ４の角度と水平面５との差が１５°以内の部分をいう。水平部１１の特定方法は、次の通りである。
図１において、エンボスロール３，３を正面視して、一対のエンボスロール３，３とコンベア２との間における積層ウェブ４の厚み方向中央の任意の点Ｐが、エンボスロール３，３同士の接点Ｑから離れるに従い、点Ｐ及び点Ｑを結ぶ直線Ｌ１と水平面５に平行な仮想線Ｌ２とがなす角は徐々に変化する。この角が１５°となる点Ｒから、接点Ｑまでの積層ウェブ４の部分が、水平部１１である。水平部１１における積層ウェブ４は、水平面５との角が１５°以内の範囲で上下方向に傾いていてもよいが、図１に示すように、点Ｒの近傍以外では傾いていないことが好ましい。

（水平部１１の搬送方向の長さ）
積層ウェブ４の分離を効果的に防止する観点から、水平部１１の搬送方向の長さ（正面視における点Ｒから点Ｑまでの距離）は、１５０ｍｍ以上が好ましく、２００ｍｍ以上がより好ましく、２５０ｍｍ以上が更に好ましい。また、エンボス設備１の設置スペースを小さくする観点から、水平部１１の搬送方向の長さは５００ｍｍ以下が好ましく、４００ｍｍ以下がより好ましく、３００ｍｍ以下が更に好ましい。

（積層ウェブ４の幅方向の長さ）
不織布の製造効率を高める観点から、積層ウェブ４の幅方向の長さは、２０００ｍｍ以上が好ましく、２３００ｍｍ以上がより好ましく、２５００ｍｍ以上が更に好ましい。また、エンボス設備１の設置スペースを小さくする観点から、積層ウェブ４の幅方向の長さは５０００ｍｍ以下が好ましく、４０００ｍｍ以下がより好ましく、３５００ｍｍ以下が更に好ましい。

（積層ウェブ４の幅方向の長さに対する水平部１１の搬送方向の長さの割合）
積層ウェブ４をエンボスロール３へ搬送する角度を出来る限り水平に維持する観点から、積層ウェブ４の幅方向の長さに対する水平部１１の搬送方向の長さの割合（水平部１１の搬送方向の長さ／積層ウェブ４の幅方向の長さ×１００）は、２％以上が好ましく、３％以上がより好ましく、４％以上が更に好ましい。また、前記割合を一定以下とすることで、積層ウェブ４が垂れずにエンボスロール３へ適正な角度で搬送できる。かかる観点から、前記割合は１０％以下が好ましく、９％以下がより好ましく、８％以下が更に好ましい。

（第二実施形態）
次に、第二実施形態について説明する。
第二実施形態では、図２に示すように、コンベア２上にて積層ウェブ４をパンチングロール２１で押圧する処理を行う。即ち、第二実施形態におけるエンボス設備１は、コンベア２上にて積層ウェブ４と接触するパンチングロール２１を有する。エンボスロール３での賦形の直前に積層ウェブ４を押圧することで、積層ウェブ４を構成する層同士で繊維の絡み合いが増す。その結果、不均等な気流が積層ウェブ４に当たっても、積層ウェブ４が分離しにくくなり、効率的に不織布を製造できる。加えて、第二実施形態では、凹凸形状がより明確で、厚みのある不織布の製造にも好適に用いられる。

（押圧力２２の算出方法）
図２に示すように、パンチングロール２１は、積層ウェブ４の搬送方向に対して垂直に、積層ウェブ４を押圧する。このときの押圧力２２は、水平面５に対するコンベア２の積層ウェブ４との接地面の傾斜の角度をθ（０°以上９０°以下）とすると、下記式（１）にて求めることができる。また、パンチングロール２１を積層ウェブ４の面に強く押さえ付けることにより、下記式（１）で計算される押圧力以上の押圧力を得ることもできる。

押圧力（ｋｇｆ／ｃｍ）＝パンチングロールの自重（ｋｇ）
／パンチングロールの幅方向の長さ（ｃｍ）×ｃｏｓθ
式（１）

積層ウェブ４を構成する層の間で繊維を強固に絡ませる観点から、上記式（１）にて求めた押圧力２２は、０．２ｋｇｆ／ｃｍ以上が好ましく、０．３ｋｇｆ／ｃｍ以上がより好ましく、０．４ｋｇｆ／ｃｍ以上が更に好ましい。また、厚みのある不織布を製造する観点から、上記式（１）にて求めた押圧力２２は、１ｋｇｆ／ｃｍ以下が好ましく、０．８ｋｇｆ／ｃｍ以下がより好ましく、０．６ｋｇｆ／ｃｍ以下が更に好ましい。

（パンチングロール２１とエンボスロール３との水平距離２３）
パンチングロール２１で積層ウェブ４を押圧した後、繊維の絡み合いが解けない内にエンボスロール３で熱圧着を行うことで、積層ウェブ４を分離させることなく賦形を行うことができる。そのため、パンチングロール２１とエンボスロール３との距離は適度に短いことが求められる。具体的には、パンチングロール２１とエンボスロール３との水平距離２３は、１０００ｍｍ以下が好ましく、８００ｍｍ以下がより好ましく、６００ｍｍ以下が更に好ましい。
また、エンボスロール３，３での賦形時に積層ウェブ４がパンチングロール２１による気流の影響を受けないようにすることや、パンチングロール２１とエンボスロール３とが互いに接触しない程度の距離を保つことも求められる。そのため、前記水平距離２３は、１５０ｍｍ以上が好ましく、２００ｍｍ以上がより好ましく、２５０ｍｍ以上が更に好ましい。
なお、前記水平距離２３は、図２に示すように、パンチングロール２１の回転の中心からエンボスロール３の回転の中心までの水平方向の距離をいう。

（パンチングロール２１の構造）
第二実施形態に好ましく用いられるパンチングロール２１としては、中空な円筒の表面に複数の穴を空けたものが挙げられる。表面に穴を空けたパンチングロール２１を用いることで、パンチングロール２１の近傍で気流が乱れにくくなり、繊維ウェブ４を均等に押圧しやすくなる。
また、パンチングロール２１に空けた複数の穴は、千鳥状に配されていることが好ましい。穴の配置を千鳥状にすることで、幅方向のいずれの位置においてもパンチングロール２１が穴を有することとなり、気流の乱れを効果的に防止できる。

（第三実施形態）
次に、第三実施形態について説明する。
第三実施形態では、図３に示すように、エンボスロール３の表面速度３２をコンベア２の搬送速度３１よりも大きくする。速度に差異を設けることで、コンベア２とエンボスロール３との間において積層ウェブ４が搬送方向に適度に引っ張られ、不均等な気流が積層ウェブ４に当たっても、積層ウェブ４が分離しにくくなり、効率的に不織布を製造できる。
なお、前記搬送速度３１及び前記表面速度３２は、それぞれエンボスロール３及びコンベア２にて設定する速度を指す。

（エンボスロール３の表面速度３２）
不織布の製造効率の観点から、エンボスロール３の表面速度３２は、５０ｍ／ｍｉｎ以上が好ましく、８０ｍ／ｍｉｎ以上がより好ましく、１００ｍ／ｍｉｎ以上が更に好ましい。また、縦方向と幅方向との品質の均一性及び加工安定性の観点から、エンボスロール３の表面速度３２は、１５０ｍ／ｍｉｎ以下が好ましく、１３０ｍ／ｍｉｎ以下がより好ましく、１２０ｍ／ｍｉｎ以下が更に好ましい。

（コンベア２の搬送速度３１）
不織布の製造効率の観点から、コンベア２の搬送速度３１は、５０ｍ／ｍｉｎ以上が好ましく、８０ｍ／ｍｉｎ以上がより好ましく、１００ｍ／ｍｉｎ以上が更に好ましい。また、搬送安定性の観点から、コンベア２の搬送速度３１は、１５０ｍ／ｍｉｎ以下が好ましく、１３０ｍ／ｍｉｎ以下がより好ましく、１２０ｍ／ｍｉｎ以下が更に好ましい。

（コンベア２の搬送速度３１に対するエンボスロール３の表面速度３２の比）
コンベア２とエンボスロール３との間において積層ウェブ４を適度に引っ張る観点から、コンベア２の搬送速度３１に対するエンボスロール３の表面速度３２の比（表面速度３２／搬送速度３１）は、１．２超である。また、凹凸形状が明確で厚みのある不織布を製造する観点及びウェブを破壊せずに搬送する観点から、前記比は、１．５以下が好ましく、１．４以下がより好ましく、１．３以下が更に好ましい。

本発明の不織布の製造方法では、第一実施形態～第三実施形態のいずれか１つを採用するだけでなく、２つ以上を採用してもよい。例えば、図１に示す第一実施形態のエンボス設備１において、エンボスロール３の表面速度３２をコンベア２の搬送速度３１よりも大きくし、第三実施形態と組み合わせることが考えられる。
また、本発明の不織布の製造方法は、本発明の効果を奏するものである限り、上記の工程に加えて他の工程を有していてもよい。

本発明の製造方法で得られた不織布は、典型的には吸収性物品の構成部材として用いられる。吸収性物品は一般に、液透過性の表面シート、液透過性又は液難透過性の裏面シート、及び、これらに挟まれた吸収体を有する。本発明の製造方法で得られた不織布は、例えば表面シートとして用いることができる。
本発明の製造方法で不織布を製造した後、吸収性物品の他の構成部材と積層することにより、吸収性物品を製造することができる。例えば、本発明の製造方法で得られた不織布を表面シートとして用いる場合、これを吸収体及び裏面シートと積層することにより、吸収性物品が得られる。

以下、本発明を実施例に基づきさらに詳しく説明するが、本発明はこれにより限定して解釈されるものではない。

（積層ウェブの作製）
幅方向の長さが２５００ｍｍとなるように、繊維（商品名：ＴＪ０７ＣＥ ３．３ｄｔｅｘ、帝人フロンティア株式会社製）からシート状の繊維ウェブをカード設備により作製した。繊維ウェブを厚み方向に２層重ね合わせ、２層からなる積層ウェブを作製した。この繊維は、ポリエチレンとポリエステルを原料樹脂とする単一繊維であり、融点は１３０℃であった。積層ウェブの目付は２５ｇ／ｍ^２であった。
作製した積層ウェブは、後述の実施例１～５及び比較例に用いた。

（実施例１）
図１に示すエンボス設備を用いて、傾きの角度が３０°、搬送速度が７５ｍ／ｍｉｎのコンベアで、積層ウェブを上方へ搬送した。次いで、搬送手段として別のコンベアを用い、水平面との角が１５°以内の範囲に収まるように積層ウェブをエンボスロールの入口へ搬送した。その後、一対のエンボスロールにて、積層ウェブにエンボス加工を施した。このときのエンボスロールの表面速度は８６ｍ／ｍｉｎとした。
熱処理温度を１３８℃とし、０．２秒間熱処理を賦形後の積層ウェブに対して行い、実施例１の不織布試料を得た。

（実施例２）
搬送手段の位置を変更した以外は、実施例１と同様にして、実施例２の不織布試料を得た。

（実施例３）
図２に示すエンボス設備を用いて、傾きの角度が３０°、搬送速度が７２ｍ／ｍｉｎのコンベア上で、自重が６０ｋｇ、幅方向の長さが２５０ｃｍのパンチングロールを用いて積層ウェブを押圧しながら、積層ウェブを上方へ送り出し、エンボスロールの入口へ搬送した。次いで、積層ウェブにエンボス加工を施した。このときのエンボスロールの表面速度は８６ｍ／ｍｉｎとした。
実施例１と同じ条件で熱処理を行い、実施例３の不織布試料を得た。

（実施例４）
自重が８７ｋｇのパンチングロールを用いた以外は、実施例３と同様にして、実施例４の不織布試料を得た。

（実施例５）
図３に示すエンボス設備を用いて、傾きの角度が３０°、搬送速度が６５ｍ／ｍｉｎのコンベアで、積層ウェブを上方へ送り出し、エンボスロールの入口へ搬送した。次いで、一対のエンボスロールにて、積層ウェブにエンボス加工を施した。このときのエンボスロールの表面速度は８５ｍ／ｍｉｎとした。
実施例１と同じ条件で熱処理を行い、実施例５の不織布試料を得た。

（比較例）
パンチングロールによる押圧を行わず、積層ウェブの進入角度を表１に示す通りとした以外は、実施例３と同様にして、比較例１の不織布試料を得た。

（積層ウェブのエンボスロールへの進入角度の測定）
実施例１～５及び比較例それぞれについて、水平の位置を調整したカメラを用い、エンボス設備１を幅方向から撮影した。撮影した画像を用い、エンボスロールの入口において積層ウェブの厚み方向中央が成す直線と、水平面との角を、分度器で測定した。

（その他の測定）
実施例１～５及び比較例それぞれについて、前述の方法に従い、積層ウェブの水平部の搬送方向の長さを測定した。併せて、積層ウェブの幅方向の長さに対する水平部の搬送方向の長さの割合、及びパンチングロールの押圧力を前述の方法に従い算出した。

（地合いの評価）
実施例１～５及び比較例それぞれの不織布試料について、地合いの評価を行った。
具体的には、黒色を背景にして機械幅全幅の不織布試料を観察し、不織布の目付が小さい部分である筋が確認されなければ地合いが良好と判断し、該筋が確認されれば地合いが不良と判断した。
結果を表１に示す。

表１に示す通り、水平部を設けて製造した実施例１及び２の不織布試料や、パンチングロールで押圧して製造した実施例３及び４の不織布試料や、コンベアの搬送速度に対するエンボスロールの表面速度の比を１．２よりも大きくした実施例５の不織布試料では、いずれも製造過程において積層ウェブが分離せず、比較例の不織布試料と比較して地合いが良好であり、効率的に不織布を製造できた。

１ エンボス設備
２ コンベア
３ エンボスロール
４ 積層ウェブ
５ 水平面
１１ 水平部
２１ パンチングロール
２２ 押圧力
２３ パンチングロールとエンボスロールとの水平距離
３１ コンベアの搬送速度
３２ エンボスロールの表面速度

Claims (6)

1. 傾斜したコンベアで、繊維ウェブをシート状にして複数重ねた積層ウェブをエンボスロールの入口に搬送する工程と、該積層ウェブを該エンボスロールで挟持する工程と、該積層ウェブを不織布化する工程とを有し、
   前記入口において、前記積層ウェブを水平化する処理を行って前記積層ウェブの水平部を設け、
   前記水平部の搬送方向の長さを１５０ｍｍ以上とし、
   前記積層ウェブの幅方向の長さに対する前記水平部の搬送方向の長さの割合を１０％以下とする、不織布の製造方法。
2. 前記コンベア上にて前記積層ウェブをパンチングロールで押圧する処理を行う、請求項１記載の不織布の製造方法。
3. 前記パンチングロールの押圧力が０．２ｋｇｆ／ｃｍ以上である、請求項２記載の不織布の製造方法。
4. 前記エンボスロールと前記パンチングロールとの水平距離が１０００ｍｍ以下である、請求項２又は３記載の不織布の製造方法。
5. 前記コンベアの搬送速度に対する前記エンボスロールの表面速度の比が１．２超である、請求項１～４のいずれか１項に記載の不織布の製造方法。
6. 請求項１～５のいずれか１項に記載の不織布の製造方法により不織布を製造し、該不織布を他の構成部材と積層する、吸収性物品の製造方法。
   

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