JPH05228669A - 光線による穴開きウェブの製法および装置 - Google Patents

光線による穴開きウェブの製法および装置

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JPH05228669A
JPH05228669A JP4274777A JP27477792A JPH05228669A JP H05228669 A JPH05228669 A JP H05228669A JP 4274777 A JP4274777 A JP 4274777A JP 27477792 A JP27477792 A JP 27477792A JP H05228669 A JPH05228669 A JP H05228669A
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light
light beam
mirror
masking plate
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Kazuhiko Kurihara
和彦 栗原
Hiroshi Yazawa
宏 矢沢
Shoichi Yazawa
章一 矢沢
Yoshiki Kuroiwa
由喜 黒岩
Shuichi Murakami
修一 村上
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Polymer Processing Research Institute Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 光線を使用して、走行しているウェブに連続
的にウェブの幅のほぼ全体に多数の穴を開ける方法およ
び装置に関し、特に延伸ウェブや直交不織布用原反ウェ
ブに経済速度で穴を開けることを目的とする。 【構成】 連続循環するマスキングプレート上に広がっ
た光線を照射する方式、または焦点の絞られたレーザビ
ームを間欠的にし、ウェブの幅方向に走行させる方法お
よび装置。また、光線で一方向に長く間欠的にスリット
し、そのスリット方向に１軸延伸することによる直交不
織布用延伸ウェブの製法や、上記方式を使用して、延伸
ウェブに穴を開ける方法。光線として、レーザ光、赤外
線光、紫外線光があり、またこれらを組み合わせて使用
される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光線を用いて、ウェブ
に連続的に穴を開ける方法および装置に関する。さら
に、光線により、延伸フィルムに穴を開けた穴開きフィ
ルムに、または穴を開けられたウェブを延伸して延伸ウ
ェブにする方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ウェブに穴を開ける方法、装置に関して
は、カミソリ刃、針、回転刃のような刃先を利用する方
式がある（例えば、本発明人等の先発明、特公昭６０−
３７７８６号、特公昭６１−２３１０４号）。これら鋭
い刃先で、広巾ウェブに連続して多数の穴を開ける方式
は、刃の摩耗による寿命に関する問題と、多数の刃の先
端の機械精度を厳密に出すことは困難であった。またそ
れらの刃を加熱して、熱で溶かしてウェブに穴を開ける
方式がある（特公昭６１−１１７５７号等）。熱で穴を
開ける方式は、上記の刃の持っている問題点以外に、切
口が熱で大きく融解して、切口が汚い点が問題である。
穴開きウェブをその後延伸する場合は、切口が熱で変性
することは、好ましくない現象とされてきた。
【０００３】近年、レーザ光線が発達し、各方面で使用
されるようになった。そして、炭酸ガスレーザやＹＡＧ
（イットリウム、アルミニウム、ガーネット系）レーザ
の開発により、レーザの持つ熱エネルギーを切断にも多
く利用されるようになった。その光線による切断は、ウ
ェブをライン状に連続的に切断する方法や、ライン方向
に一定の穴を開ける方式（特公平１−４６２３６）は、
従来よく行われている方式である。また、一定大きさの
マスキングプレートを使用して、一定大きさの木材やプ
ラスチックプレートに彫刻したり、穴を開けることも行
われている（特公昭５８−１５２３２号等）。また、光
線を走行するウェブに応用した例としては、レーザ光の
熱エネルギーを乾燥に使用したものがある（特公平３−
５４０５３号）。
【０００４】赤外線ヒータより発する熱エネルギを、塗
装の乾燥や一点に集中させて、溶接に使用する例もあ
る。しかし、一点に集中することが困難なことや、パワ
ーが小さいことより、連続に走行するウェブの穴開きに
は使用できないでいた。また、エキシマレーザのような
紫外線により、半導体製品等の精密加工も行われている
が、連続に走行するウェブの穴開きに使用した例はな
い。
【０００５】
【本発明が解決しょうとする課題】本発明は光線とし
て、レーザ光、赤外線光、紫外線光を使用し、走行する
ウェブに連続して穴を開ける方式および装置に関する。
従来の方式では、走行している幅のあるウェブに、非接
触状態で、経済速度で間欠的な多数の穴を連続的に開け
ることは、不可能であった。つまり従来のレーザ光方式
等では、走行しているウェブに幅方向全体にレーザで穴
を開ける場合、マスキングプレートを使用する方式は、
マスキングが一定大きさのため実現できない。また、レ
ーザビームをトラバースする方式は、高速のトラバース
機構が必要で、しかもそのような高速トラバースをもっ
てしても、ラインスピードをアップすることもできな
い。
【０００６】近年不織布の一分野として、フィルムをタ
テまたはヨコに線状にスリットし、そのスリットの長手
方向へ延伸し、その延伸されたタテウェブとヨコウェブ
を延伸軸が直交するように積層することによる直交不織
布が多く生産されるようになった。また、１軸または２
軸に延伸されたフィルムに穴を開けて通気性のある補強
フィルムも用途が多い。これらのウェブの穴開け手段と
して、切れ目のシャープさや、延伸に影響が無いこと、
従来のスリッターがウェブの幅（１〜２ｍ）全体に精度
を上げるように製作することの困難性などがあった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の手段として、光線が一定の広がりを持ち、連続循環す
るマスキングプレートを使用する方式Ｍ（マスキングシ
ステム）と、循環するマスキングプレートを使用しない
が、間欠ビームを幅方向に走行させる方式Ｎ（ノンマス
キングシステム）、また光吸収物質を印刷する方式Ｐ
（プリントシステム）がある。方式Ｍでは、一定広がり
を持つ固定した光を用いる方式Ｍ−１と、一定の広がり
を持つ光を走行させる方式Ｍ−２がある。
【０００８】方式Ｎでは、鏡を振動させる方式Ｎ−１
と、回転多面鏡を用いる方式Ｎ−２、鏡をウェブのヨコ
方向に走行させ、その鏡でビームを反射させる方式Ｎ−
３、オプチカルファイバーや導波管に導かれたビームを
ヨコ方向に走行させる方式Ｎ−４、回転体に多数の鏡を
少しづつ反射角度を変位させて取り付ける方式Ｎ−５が
ある。方式Ｎでは、循環するマスキングプレートは使用
しないが、レーザビームを間欠的にするための、固定ま
たは一部移動している障壁としてのマスキングプレート
を使用する場合はある。
【０００９】つぎに方式Ｐとして、方式Ｍ−１の固定式
の広がった光のパターンおよび方式Ｍ−２の移動する広
がった光のパターンのいずれかを使用するが、マスキン
グプレートは使用せず、ウェブに光を吸収する物質を印
刷しておく方式である。この方式は、光線に対してウェ
ブが透明で、光の吸収が無い場合に有効である。
【００１０】方式Ｍおよび方式Ｐに使用される光線は、
できるだけ幅広く広がったパターンが良く、また、それ
らの広がった光線を複数本併せて、さらに広げると同時
に、好ましい広がりパターンにすることが望ましい。ま
た、方式Ｎでは、光線のビーム径をできるだけ絞ったも
のが望ましい。ビームを幅方向に移動させる前の径とし
て、円形に換算して、数十ミクロンから百ミクロン程度
にする。このような細いビームは、数本通して作業効率
を上げることができる。
【００１１】赤外線光発射装置としては、通常のハロゲ
ンランプによる方式が高エネルギの光を得るの有効であ
る。しかし、ハロゲンランプから発射される光の波長は
１ミクロン前後をピークとする光で、多くの高分子物質
に吸収されない点が難点であるが、光源の温度を７００
℃前後にすることにより、高分子物質のＣ−Ｃボンドに
特有の吸収を持つ３．５ミクロンの波長を主エネルギに
すると、有効に吸収されることが実験結果判明した。ま
た、セラミックヒータ等より、中波長、長波長（遠赤外
線）にすることも有効である。このように赤外線光は、
物質に合った光の波長を選べる点も有効である。また、
不要な波長の光は、フィルターで除くこともできる。赤
外線光の光源としては、赤外線ヒータ、赤外線ランプな
どの他、燃焼ガス、電気ヒータ等の熱エネルギを赤外線
光として取り出すこともできる。赤外線光発射装置は、
レーザ発射装置に比較して装置も安価で、取扱も簡単
で、エネルギ効率も良い。また、本発明に使用するライ
ン状や点状光のパターンも、不完全ではあるが、実現で
きている。ラインヒータとしては、ウェブの乾燥や塗装
の乾燥、電気配線した部分の一斉半田付けなどに使用さ
れている。点光源としては、映写機のランプや舞台照明
用のランプ、またはそれらを赤外線が出るようにセラミ
ックコートして、使用することもできる。
【００１２】レーザ光としては、炭酸ガスや一酸化炭素
ガス等のガスレーザ、ＹＡＧ（イットリウム・アルミニ
ウム・ガーネット）などの固体レーザや、液体レーザも
使用できる。レーザは単波長であるので、レンズで細い
光のビームに絞る方式である方式Ｎでは、特に有効であ
る。また、波長が炭酸ガスレーザでは１０．６ミクロ
ン、ＹＡＧレーザでは１．０６ミクロンと、その波長を
吸収する物質では、方式ＭおよびＮが有効であり、全く
吸収をしない場合は、方式Ｐが有効である。レーザ発射
装置としては、高速軸流タイプ、低速軸流タイプのいず
れでも良いが、低速軸流が安定した広がりの光線が得ら
れることが多い。
【００１３】本発明の光線として、紫外線光も使用する
ことができる。赤外線ヒータや赤外線レーザが熱エネル
ギ作用であるのに対して、紫外線光は化学分解作用（光
化学作用）で、分子鎖そのものを切断する作用や変性さ
せる作用による。したがって紫外線光を当てた当初は孔
が開かなくても、後の延伸等の作用の際に穴が開けば目
的を達する。また、紫外線光は単独でも使用できるが、
レーザや赤外線ヒータと組み合わせて、まず紫外線光で
分子鎖を切断させ、化学変性させたものにさらに赤外線
光を当てると、より効率的に穴をあけることができる。
また、紫外線光は波長が短いので、レンズで小さいスポ
ットに絞ることや超精密加工などに有効である。紫外線
光の発生源としては、エキシマレーザ（ｅｘｉｍｅｒ
ｌａｓｅｒ）や水銀ランプ、メタルハライドランプ、ク
セノンランプ等が使用できる。
【００１４】マスキングプレートの材質としては、簡単
に溶融しない金属系が望ましいが、布やプラスチック系
の有機系でも、表面を金属蒸着、セラミックコーティン
グまたは耐熱塗装を行い、耐熱性をもたしたり光線を反
射する性質に変えることにより使用できる。マスキング
の表面で光を反射させるためには、表面を金メッキする
ことが最も好ましい。高輝度アルミニウムや銅や銅合
金、クロムメッキの磨きをかけたもの、またその他の金
属の表面を鏡面仕上げしたものも有効である。マスキン
グプレートを使用する場合、マスキングの穴と目的とす
るウェブの穴を精度良く一致させるためには、マスキン
グプレートとウェブが密着した方が良い。密着させるに
は、密着剤を使用する方法と、減圧で密着させる方法が
ある。
【００１５】方式Ｍや方式Ｎで、ラインスピードを上げ
るためには、ウェブの条件として、予熱されていること
が望ましい。予熱は、材料をその温度に加熱するのを、
光線に依存しない効果もあるが、それ以上にポリエチレ
ンやポリプロピレン等の光線に対して透明性が良いフィ
ルムでも、温度を高くすると、吸収バンドの振動が激し
くなり、光線を良く吸収するようになる。但しその予熱
は、融点を持つポリマーでは融点以下、非晶性ポリマー
や熱硬化性ポリマーでは、軟化点程度の加熱でないと、
それ以上の予熱は、ウェブとしての形態が安定せず、取
扱ができないばあいがあり、製品の品質を損なうことも
多い。
【００１６】方式Ｍや方式Ｎにおいて、本発明における
ウェブとしては、フィルム、紙、布や不織布、薄い銅板
やアルミホイル等の金属ホイルが使用できる。また、フ
ィルムとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ
塩化ビニル樹脂、ポリアミド、ポリエステル等の熱可塑
性ポリマーばかりでなく、エポキシや不飽和ポリエステ
ル、尿素系、フェノール系等の熱硬化型ポリマーのシー
トも使用できる。これらベースポリマーに、種々の有機
・無機の充填剤や補強剤を組み合わせたものも使用でき
る。これらの添加物が光の吸収する場合は、光による穴
開け効率が数倍良くなることがある。
【００１７】ポリエチレン等のレーザ光線を吸収しない
場合のように、光の波長とウェブの吸収波長が一致しな
い場合は、前述の予熱も有効であるが、他の物質（ポリ
エチレン、パラフィン以外の他のほとんどの物質はレー
ザ光線を吸収する）をブレンド、コーティング、積層、
印刷等を行うことで、ウェブとしては光線を吸収できる
ようになる。その他の物質として特に優れた物として、
炭化珪素、酸化珪素などの珪素含有化合物、酸化チタン
等チタン化合物、酸化アルミ等アルミ化合物、炭酸カル
シュウム等カルシュウム化合物、硫黄化合物、燐酸マン
ガン、タルク、有機・無機顔料、カーボンブラック、ア
ニリンブラック等の顔料や染料、ロジン等の粘着樹脂、
フェノール等の樹脂粉末などがある。これらの光線を吸
収する添加物の溶液（例えば、珪酸ソーダ水溶液）を、
密着剤として使用し、双方を兼ねることができる。
【００１８】方式Ｐにおいては、使用するウェブは光を
ほとんど吸収しない場合に有効である。ここで使用され
る印刷インキは、光の吸収が良いばかりでなく、熱によ
り簡単に分解や気化や昇華がしないことが重要である。
即ち、カーボンブラック、炭化珪素や酸化珪素などの珪
素化合物、鉄やアルムニュウム、チタン、ジルコニウム
などの金属や金属酸化物、炭化物、無機塩が有効であ
る。これらに、顔料や粘着剤、溶剤や分散剤を混入して
印刷インキとする。エマルジョンタイプにすることもで
きる。
【００１９】本発明の熱可塑性樹脂のウェブは、延伸フ
ィルムが特に有効で効果が大きい。例えば、ポリプロピ
レンやポリエステル、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、
ポリ塩化ビニリデン等の２軸延伸フィルムを、レーザで
穴開けフィルムにすると、切口が熱でシールされて裂け
にくいので、強度のある穴開きフィルムとして有効であ
る。
【００２０】光線による穴開きウェブの有用な使用方法
として、穴の開いた１軸延伸フィルムを延伸軸を直交さ
せて積層した直交不織布がある。この直交不織布を製造
する方法として、未延伸フィルムまたは一部延伸（近接
延伸や圧延を含む）フィルムに、光線で多数のスリット
を入れ、タテまたはヨコに延伸し、タテ延伸ウェブまた
はヨコ延伸ウェブとし、それらを経緯積層することによ
り直交不織布とすることができる。この場合、未延伸フ
ィルム等に入れるスリットは、延伸方向に長くしかも間
欠的なスリットである。また、完全にタテまたはヨコに
延伸されたフィルムに、光線でスリット目を入れる方式
もある。直交不織布はその製品としての特性（通常のラ
ンダム不織布の３〜５倍の強度で布と同等の物性を持
つ）もあるが、それ以上に生産性の良さに特徴があり、
織機と比較して、１００倍程度の生産性を持つ。そこで
原反フィルムとしては、ヨコ延伸ウェブ用は、幅２５０
〜５００ｍｍで、ラインスピード２０〜１００ｍ／分で
走行しているフィルムをスリットする必要がある。タテ
ウェブ用は、幅１〜３ｍで、５〜３０ｍ／分で走行す
る。したがって、この原反フィルムにスリットするため
には、１０〜１００ｍ２／分のスピードでスリットする
必要があり、本発明はそれを可能にした。
【００２１】直交不織布の場合、タテウェブとヨコウェ
ブの接着に、広義の接着剤が必要である。製膜や延伸時
に接着剤を共押出や押出コーティング、ラミネート等を
行うが、この接着剤層に前記の光の吸収性能の良い物質
を混入しておくことが有効である。
【００２２】
【実施例】本発明の実施の例を図面にて、詳述する。図
１は、方式Ｍ−１における具体的態様で、レーザ光線を
発射させるレーザ発射装置１と、その装置より複数本の
レーザビーム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄが、一定の広がり
に拡げる集光光学系としての凹面鏡３があり、穴の開い
た連続循環するマスキングプレート４がレーザビームが
当たる部分でウェブ５と密着して走行している。マスキ
ングプレート４上では、レーザビームとしては複数本で
あることが望ましい。１本の光線を幅全面に拡げること
が困難であるからである。図１では、複数本ビームは、
レーザ発射装置から複数本発射されている例を示した
が、一つのビームをスプリットミラー（ハーフミラー）
やプリズムにより複数本に分けるなど、後から分ける方
式もある。複数本を構成する一つ一つの光は、一定の幅
に拡げられる必要がある。拡げる方式は、図１では、凹
面鏡３を用いる例を示し、しかも煩雑になるので、均一
に拡げるのに有効な他の光学系は省略してある。光学系
としては、凸レンズ、凹レンズ、メニスカスレンズや平
面レンズ等もある。また鏡も凹面鏡、反射鏡、ハーフミ
ラー等の鏡を使用し、光の均一性や形状、方向等をコン
トロールする。以下の説明で、鏡や鏡のように光を反射
させる物体を多数使用するが、その材質は、金属に金メ
ッキ、高輝度アルミニュウム、銅板や他の物質の表面メ
ッキまたは鏡面仕上げした金属面がそのまま使用される
ケースが多い。これらの材質は、光の吸収性、耐熱性、
冷却性能、コスト等を勘案して決められる。また一般に
は、裏面より冷却して使用する。凹面鏡３で反射された
光は、循環走行しているマスキングプレート４上でプレ
ートの幅方向に拡げられる。
【００２３】マスキングプレート４には、ウェブ５に目
的とする穴が開くように、所定の穴が開けられている。
この穴を通じて透過した光線がウェブ５に穴を開ける。
ウェブの速度とマスキングプレートの走行速度は、必ず
しも同一である必要はない。この速度差を利用して、同
一のマスキングプレート４を使用して、ウェブ５に種々
の穴のパターンを作成することができる。極端な例とし
ては、マスキングプレート４またはウェブ５のどちら
か、または双方が間欠的に走行していてもよい。このプ
ロセスの光線の効率を高めるために、マスキングプレー
ト４の内面は、金メッキまたは鏡面クロムメッキ等で反
射を良くし、穴を透過しない光は反射して、さらに鏡６
等でマスキングプレート４の上に戻される。図１で、反
射鏡６は１枚しか示していないが、複数枚設置して、効
率の悪い部分に集中的に反射させることができる。ま
た、マスキングプレート４の両サイドにはみ出す光線２
も鏡で反射して、中に入れることもできる。反射鏡６
は、平面でなく、半円形やドーム状にし、反射効率を良
くすることもできるし、内面をシールしてアルゴン等で
満たし、レーザ光の効率を良くすることができる。図に
は示していないが、凹面鏡、反射鏡およびレンズ等も冷
却する方が良い。
【００２４】マスキングプレート４に開けられた穴を精
度良くウェブ５に開けるためには、マスキングプレート
４とウェブ５を密着させることが望ましい。図１で水を
スプレー７でマスキングプレート４に散布し、水の表面
張力で貼付ける例を示した。水は、プレートを冷却する
効果もある。水に粘着剤を混ぜたり、他の液体を使用し
ても良い。また、この密着剤に前述のレーザ光吸収物質
を添加することも有効である。このシャワーを循環する
マスキングの冷却と光吸収物質の補給が主眼の場合は、
シャワーを循環マスキングの内側より供給し、マスキン
グの穴に光吸収物質が貯る方が効率が良い。しかし、ウ
ェブ５が予熱されるとスピードアップに効率が良いの
で、マスキングプレート４は冷やし過ぎない方が良い。
ウェブ５がレーザ光２で焼かれることにより、煙を発生
することがある。煙はレーザ光の効率を悪くするばかり
でなく、鏡やレンズを汚し、熱が蓄積して、性能を悪く
したり、故障の原因になる。この煙は、ダクトで吸引す
ることが多い。図１で、バキュームボックス８で、発生
した煙を吸引する例を示した。
【００２５】図１は主としてレーザ光で説明したが、赤
外線ヒータや赤外線ランプによる光線、または水銀ラン
プ等による紫外線光等でも同様な作用を示す。
【００２６】循環するマスキングプレートの別の例を、
図２に示す。マスキングプレート４が、ガイドロール１
０ａ、１０ｂ・・・で案内され循環される（駆動部は省
略してある）。図１に示す筒状のマスキングプレートで
は、剛性のある材料が使用できるが、形状に制限があ
る。狭い場所に、光学系、冷却系、密着系、吸引ダクト
等を入れる必要がある場合、またウェブ５が剛直な場合
は、形状を任意に選べる図２の方式が望ましい。循環系
の中に減圧室１１ａ、１１ｂを設け、煙の除去とウェブ
５をマスキングプレート４に減圧により密着させる効果
の二つを兼ねることができる。減圧室１１の光の当たる
部分は、鏡にして、余分な光をマスキングプレート４の
上に戻すことも有用である。光がマスキングプレート４
に当たる部分で、ウェブ５を介して受ロール１２を置く
ことで、ウェブ５とマスキングプレート４の密着性を増
し、穴の精度を上げ、受ロール１２の表面で反射する光
で、穴開け効率も良くなる。ウェブ５は、必要があれば
赤外線加熱１３で予熱することを例示したが、熱シリン
ダや熱風等で予熱することもできる。光線２の種類は、
レーザ、赤外線光、紫外線光などが使用される。
【００２７】光の当たる部分のマスキングプレートの面
は、図１では凹状に、図２では平面であるが、マスキン
グプレートよりの反射光を鏡等で有効に戻すために、凸
面にする場合もある。
【００２８】光線を拡げる手段として、図１の凹面鏡以
外の方式の例を図３に示す。図３のＡは、光線２を、球
状（または断面が楕円状でもよい）の内部が金メッキさ
れた積分球１５の入口１６より入れ、その中で乱反射し
て、別の細長い出口１７から帯状の光線２’として出て
くる。これは内部で、反射する回数が多いので２’は均
一な光として出てくる。図３のＢは、内部が金メッキさ
れている箱１８の端部の入口１９より、光線２が入り、
内部で乱反射し、別の出口端部２０が細長い線状に広が
っている部分より細い帯状の光線２’として出てくる。
この箱１８の内部に乱反射を促進するように、別の鏡を
入れてもよい。また、箱は端が細長くつぶされているよ
うな長円にしてもよい。これらの球１５や箱１８は、外
部は水冷されている必要がある。
【００２９】光線を拡げる手段として、図１、図３以外
の例を図４に示す。図４のＡは凸レンズＬ−１を使用
し、その凸レンズＬ−１の焦点以外の場所を使用して光
線を拡げる。広がった光線２は、そのままマスキングプ
レート上に広げても良いが、図のように一対の鏡Ｍ−
１、Ｍ−２でウェブの幅方向に細長いビームにすること
も有効である。この鏡Ｍ−１とＭ−２は、対照位置にす
る必要はなく、また必ずしも平面の鏡でなく、種々の複
数枚の鏡を組み合わせても良い。図４のＢは、凹レンズ
Ｌ−２を使用して光２を拡散させる。この場合も、Ａの
ように鏡を用いることも有効である。図４のＣは、光２
をシリンドリカルレンズ（カマボコレンズ）Ｌ−３を使
用して、一定広がりの一直線的な光２’にすることがで
きる。図４のＤは、セグメントミラーを用いた例で、一
定面積の鏡（一つ一つの鏡が湾曲していても良い）を複
数枚（Ｍ−ａ、Ｍ−ｂ、Ｍ−ｃ・・・）配置し、それら
の一つ一つの鏡の反射角度を、望ましい光の広がりパタ
ーン２’を形成するように設定する。上記は、単純化さ
せるために、他の光学系（レンズや鏡）や冷却系は省略
して示してある。また、図１の凹面鏡や図４のＡ、Ｂ、
Ｃ、Ｄを、それぞれ単独で使用しても良いが、それぞれ
を組み合わせて使用することもできる。本発明に使用さ
れるレンズは、光の吸収が小さいことが重要で、光の性
質によって決められる。後述のように、不用な波長の光
がある場合は、光のフィルターを使用してもよいが、レ
ンズに不用な光の波長を反射する物質をコーティングや
焼付けを行う。また、レンズも冷却できる機構が望まし
い。
【００３０】図５は、方式Ｍ−２の例で、図５のＡは、
一定の広がったビームを、マスキングプレートの幅方向
にトラバースさせる機構を示す。モータ２２による円運
動をクランク２３でレール２４ａ、２４ｂ間をスライド
させ、鏡２１をトラバースする。光線２は、トラバース
する鏡２１で反射し、マスキングプレートの幅方向にト
ラバースする。他のトラバース手段として、カムを用い
たり、電磁石のＮＳ極をサイクルで変化させ、その磁石
の吸引力や斥力を利用する方式もある。このように、光
がトラバースする方式は、マスキングプレートの全幅を
トラバースする必要はなく、複数のビームで、幅を分割
して受けもっても良い。図５のＢは、鏡を複数枚２１
ａ、２１ｂ、２１ｃを、プーリ２５ａ、２５ｂ間で循環
するベルト２６に固定し、鏡が上部に上がって来たと
き、一定方向から照射されている光線２を反射して、マ
スキングプレートを光が横切る。ＹＡＧレーザのよう
に、オプチカルファイバーを使用できる場合、または、
医療用のレーザメスで使用しているように、光線が自在
に行路を変えられる導管を通じて導かれる場合に、それ
らの導管をトラバースや循環する方式もある。図５Ｃ
は、オプチカルファイバーの束２７が、カム２８の回転
によって左右にトラバースされる例を示した。その他、
方式Ｍ−２では、図８に示すオシレートミラーやポリゴ
ンミラーを使用して光をマスキングプレート上をトラバ
ースすることができる。
【００３１】方式Ｍのマスキングプレートの例と、望ま
しいビームの広がりパターンの例を図６に示す。マスキ
ングプレート４の両端３１ａ、３１ｂは、駆動の便宜の
ために補強されており、一定ピッチの穴３２が開いお
り、この穴にスプロケットの先端を通して駆動する。マ
スキングプレートの中央部は、目的とする多数の穴３３
が開いている。この穴３３は、この図では丸で示した
が、図１８で示す種々のパターンや、図１９のａ、ｂ、
ｃ、ｄ、ｅに示すパターンも使用される。マスキングプ
レート４の穴３３のパターンは、マスキングプレートで
ある鉄板や銅板にケミカルエッチングにより、その部分
を溶解させて穴をあける方式や、レーザで穴を開ける方
式等が採られる。図６のＡに示すように、方式Ｍ−１で
は、光線２は固定しており、そのパターンは、目的とす
るウェブの穴を開ける幅に相当した幅方向の広がりがあ
る必要がある。マスキングプレート４の進行方向の光線
２の広がりは、できるだけ狭い方が、レーザの単位面積
当りの強度が大きく効率がよい。図６のＢも同じく方式
Ｍ−１の例で、一定の広がりの光が複数個２ａ、２ｂ、
２ｃ・・・が少し間隔を置いて照射させる例である。こ
の方式は、大きな光源の製作が困難な場合に有効であ
る。図６のＣでは、方式Ｍ−２の例で、この場合の光線
２は、マスキングプレート４の幅方向に移勤する。この
場合、光線２のパターンは、マスキングプレート４の走
行する方向に広がっている方が、光線２の幅方向の移動
速度を極端にあげる必要が無いので、ライン速度をあげ
ることができる。
【００３２】図７はＭ−１方式で紫外線光と赤外線光を
併用した例を示す。マスキングプレート４と被穴開けウ
ェブ５が一体化して走行している。そのマスキングプレ
ー４には、全面的にヨコ方向に多数の細いスリット３４
が開いている（始めの部分以外は省略して示してあ
る）。マスキングプレート４上に、ヨコに長い紫外線ラ
ンプ３５があり、このランプ３５とカバー３６で反射し
てきた光をマスキング上に照射し、その照射部分３７で
マスキングの穴３４を通過して、ウェブ５に光化学作用
を与える。次に、赤外線ランプ３８とカバー３９によ
り、反射し集められた光はマスキング上に４０のように
照射される。この光は、穴３４を通過してウェブに穴を
開ける。赤外線光は望ましい光の波長を選ぶため、フィ
ルターを使用する場合もある。そうすることにより、マ
スキングプレートの加熱を少なくし、ウェブの吸収に必
要なエネルギだけを使用できる。また、赤外線の照射パ
ターンは、ライン方向には狭いほど、エネルギが集積さ
れ、スリットさるエネルギとしては大きくなる。その手
段として、カバー３９をシリンドリカルミラーにする
と、光がウェブの上に線状に集めるのに有効である。ま
た図４のＣに示したシリンドリカルレンズを使用する
と、高温の光が得られる。この方式で、赤外線光を多段
に使用することも可能である。また、複数の赤外線ラン
プで、ウェブ上に一つの線状に集めることもできる。紫
外線光と赤外線光を併用した場合、ウェブは紫外線光の
光化学作用により分子が変性し、赤外線光を吸収しやす
くし、また分解も速くなるので、効率的である。紫外線
を使用する方式は、マスキングプレートが加熱され過ぎ
るとウェブが変質する場合や、ウェブが赤外線光を吸収
する効率が悪い場合には有効である。
【００３３】方式Ｎでは、循環するマスキングプレート
を使用しない例で、間欠ビームをウェブの幅方向に走行
させる。但し、方式Ｎでは、光のビームは細く絞られて
いることが望ましい。そしてこの細い光のビームが、走
行しながらウェブに当たる。この方式は、循環するマス
キングは使用しないが、固定または移動する光を遮る物
体は必要な場合がある。Ｍ方式では、マスキングの穴の
開いてない部分に照射される光は有効に利用されていな
いが、方式Ｎでは、細い光のビームのほとんどが使用さ
れるので、光の効率がよい。しかし、スリットパターン
が制限されること、機構が複雑になるなどのマイナス面
もある。
【００３４】図８は、方式Ｍ−２および方式Ｎでの光を
振動させる例を示す。図８のＡは、鏡を振動させるオシ
ュレーションビーム方式である。レンズ４１を通り鏡４
２で反射してきた光２は鏡Ｍを左右に振動させて、鏡Ｍ
に反射したビームがウェブの幅方向にトラバースする方
式である。振動の方式は、クランク、カム、電磁石等が
ある。図８のＢは、回転多面鏡（ポリゴンミラー）４３
を用いる方式で、多面の鏡が回転することにより、反射
するビームが走行するウェブの幅方向に照射する例であ
る。ポリゴンミラー４３を出た光のビームの集束性を良
くするため、ｆθレンズを用いる場合もある。この他、
図５の各種の方式も方式Ｎに使用することができる。オ
シュレーションミラーやセグメントミラーをＮ方式に応
用する一つの変形として、複数のレーザビームと複数の
鏡を組み合わせて、ＣＡＤ（コンピュータアイドドラフ
ティング）で描かれたパターンどうりにスリットできる
ように、コンピュータで鏡の反射角度を計算して動か
し、ウェブ上に任意のスリットを描かせる方式がある。
この方式はウェブにタテまたはヨコに多数にスリット目
を入れ、スリット目の方向に延伸することに使用でき
る。
【００３５】この方式Ｎでは、ビームを間欠的にするに
は、レーザビームをＱスイッチやパルスビーム等で間欠
的に出しても良く、また、固定した細い障害物４４上を
走行させてもよい。この障害物は、前後左右に移動させ
ても良い。図９は、格子状の障害物４４を左右に移動さ
せており、レーザビーム２ａ、２ｂが走行するウェブ５
の上を、ウェブの進行方向に角度θ傾けて、幅方向に走
行させる。角度θは、ウェブ５の進行速度、レーザビー
ムの数、レーザビームの移動速度、格子の移動速度等で
決められる。格子は移動することにより、加熱による格
子の損傷も少なくすることができる。このようにする
と、図１９のｃ図のように、ヨコスリット目を千鳥パタ
ーンにすることもできる。方式Ｎでも、複数の光線がウ
ェブの幅を分担して幅方向に走行する方式をとることも
できる。
【００３６】固定した細い障害物４４上を走行させる別
の例として、図１０に複数のポリゴンミラー４３ａ、４
３ｂで反射した複数の光線２ａ、２ｂを使用し、それが
別々の細い障害物４４−１、４４−２・・・と４４ａ、
４４ｂ・・・を通ることによりウェブのヨコ方向に長く
間欠的にスリット４５し、しかも未スリット部がウェブ
のタテで隣接しない形態にスリットできる。図１０では
複数のポリゴンミラーを使用したが、一つのポリゴンミ
ラーでも入射角度を変えることにより、目的を達成する
ことができる。
【００３７】方式Ｎにおける光線を間欠的にする別の例
を図１１に示す。回転板４６に細い柱（障害物）４７
ａ、４７ｂ・・を残して、複数の末広がりのくり抜き４
８ａ、４８ｂ・・があり、そのくり抜き部に、２本の光
線２ａ、２ｂを通し、それを例えばポリゴンミラー４３
で反射させて、下部を走行するウェブ５に、ヨコ方向に
スリットを入れる。くり抜き部を通過した部分はスリッ
トされ、柱部で散乱された部分は未スリット部として残
る。この方式をとることにより、未スリット部がウェブ
のタテ方向で隣接することがないようにすることができ
る。レーザビーム２ａ、２ｂは２本で示したが、複数で
あれば何本でもよく、偶数本が望ましい。また、光線を
幅方向に振る装置は、ポリゴンミラーの例を示したが、
既述のＮ方式の種々の例を使用することができる。
【００３８】図１１では、一つの回転板の例を示した
が、図１２のように、複数の回転板４６ａ、４６ｂにそ
れぞれビーム光２ａ、２ｂを通し、それぞれの回転数を
同期させることで目的を達成できる。この回転板方式で
は、ビーム２ａ、２ｂの通す位置を回転板の円の中心よ
り遠ざけたり近づけたりすることにより、スリットの長
さを変えることができる。回転数とライン速度、ポリゴ
ンミラーの回転数もその関数となる。
【００３９】図１３は方式Ｎの例で、回転体４９の円周
に多数の反射鏡５０ａ、５０ｂ、５０ｃ・・・が、少し
づつ反射角度を変位させて設置する。それらの鏡に複数
のビーム２ａ、２ｂが当たって反射し、走行するウェブ
に間欠的なスリットが入る。この場合、切目が間欠的に
なるのは、複数の鏡の間の、光を反射しない部分であ
る。回転体は複数用いても良い。
【００４０】図１４は、赤外線ランプより細いビーム光
を作る例をしめす。赤外線ランプ５１より出た光は、放
物面鏡５２で反射して平行光２となる。このランプ５１
は、できるだけ点光源が望ましいが、ワット数も大きい
ことが望まれるので、図のように放物面鏡の主軸（図の
上下方向）に長いランプにする。このランプは、例えば
ハロゲンランプにセラミックコートし、赤外線光が主体
に放射されるようにする。放物面鏡は金メッキされてお
り、図では省略したが、水冷されていることが望まし
い。外へ飛散する光の一部は、裁頭円錐形の反射面５３
等で、放物面鏡の方に戻される。平行光２は、凸レンズ
５４で点状に絞られる。絞りが不完全な場合は、板に開
けられた細孔５５を通し、目的の細さの光とする。平行
光２に不必要な波長が含まれている場合は、レンズに入
る前にフィルターを使用するか、レンズ５４にコートし
てフィルター効果をもたすこともできる。またレンズは
非球面レンズにして、レンズの収差を小さくすることも
できる。
【００４１】図１５は、回転楕円体面を使用した細いビ
ームを作る例を示す。内部が回転楕円体面の一部を構成
する箱６０ａ、６０ｂの内部にランプ５１を、回転楕円
体の一つの焦点Ｆ１に置き、そこから放射される光は回
転楕円体の別の焦点Ｆ２に集められる。ランプ５１の位
置は、調整ネジ６１で調整される。箱６０ａ、６０ｂは
水が６２ａ、６２ｂより入り、６３ａ、６３ｂで出るよ
うにし、回転楕円体の内部の面を冷却する。焦点Ｆ２に
集められた光は、管６４内に通す。管６４は徐々に細く
なっている。これらの箱６０ａ、６０ｂや管６４の内部
は金メッキされている。出口が細く絞られた光はレンズ
６５で、さらに細い光のビーム２’となる。
【００４２】図１６は、方式Ｐ（印刷法）の例を示す。
走行するウェブ５に接して、印刷ロール７１が置かれ。
このロール７１に、目的とする穴に対応する凸状のパタ
ーンが形成されており、インクバス７２中に貯められた
インクをインクロール７３により、ロール７１上の凸状
の表面に、供給される。その印刷ロール７１の凸パター
ンにより、ウェブ上に線７４が印刷される。ＹＡＧレー
ザから発射された光２は、オプチカルファイバーの束７
５に導かれ、そのオプチカルファイバー７５の端末はウ
ェブ上に薄く広げられて、ウェブ上の光の照射部分７６
を形成する。ＹＡＧレーザは１．０６ミクロンの波長
で、ほとんどの高分子物質は、この波長域では透明であ
る。したがって、この波長ではウェブは殆ど光を吸収し
ないが、印刷されたインキは光を吸収し加熱される。こ
のように方式Ｐは、光の波長、ウェブの光の透過率、イ
ンクの光の透過率の組合せを選択する必要がある。ウェ
ブ５上に印刷された線７４の部分が光のパターン７６に
より加熱されて、ウェブ５に目的とする穴７７を開ける
ことができる。
【００４３】図１７は、物質の光の波長に対する透過率
を示す。図Ａは汎用ポリマーであるポリエチレンの場合
であり、図Ｂはポリプロピレンの場合である。ともに
３．５ミクロンと７ミクロン前後に吸収波長がある。図
では示していないが、光の波長が１ミクロン前後は、ポ
リエチレンもポリプロピレンも光の透過率は９５％以上
である。したがって、炭酸ガスレーザの１０．６ミクロ
ンとＹＡＧレーザの１．０６ミクロンでは、ポリエチレ
ンもポリプロピレンもほとんど吸収されない。図Ｃは、
ハロゲンランプのようなランプにおける、発熱体の温度
と特定波長の放射エネルギを示す。発熱体の温度が下が
ってくると、全体の放射エネルギは低下するが、放射エ
ネルギのピークは長波長側へずれてくる。図で斜線で示
したのは、発熱体の表面をハイジライト等のセラミック
にすることにより、放射エネルギのピークを長波長側に
移行することを示す。
【００４４】図１８は、１軸または２軸延伸フィルムに
穴を開けて、穴開きフィルムにした例を示す。２軸延伸
フィルムでは、タテヨコに強度があり、開けられている
穴の周囲が熱でシールされているので、引裂にも強い。
通常の２軸延伸フィルムは、通気性が無いばかりでな
く、引裂強度も弱い。図１８のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄのように
意匠的効果も持たすことができる。
【００４５】図１９は直交不織布を製造するためのスリ
ットの例を示す。未延伸ウェブまたは一部延伸ウェブ
に、光線によりタテにスリットを入れた例ａ、ｂと、ヨ
コにスリットを入れた例ｃ、ｄ、ｅを示す。図のａ’、
ｂ’は、ａ、ｂをそのスリット目の方向にタテに延伸し
た例で、ローラ間を近づけてローラ延伸すると（近接延
伸）、図のように網目の開いたパターンにすることがで
きる。例ａのｓ１、ｓ２はスリット目で、ｍ１、ｍ２は
不スリット部である。延伸ウェブにするためには、この
不スリット部が、延伸方向と直角方向で隣接しないこと
が重要である。但し、図では厳密に千鳥に不スリット部
が配置されているが、必ずしもその必要性はない。例ｃ
も、やはり隣接する不スリット部が延伸方向と直角方向
で重ならない配置の例である。例ｅも、隣接する未延伸
部が延伸方向と直角方向で重ならないパターンの変形で
ある。ｃ’、ｄ’、ｅ’は、ｃ、ｄ、ｅをそれぞれヨコ
に延伸した例である。従来の熱刃やカミソリ刃では、
ｂ、ｅのように細い枝のある場合は困難である。光線
（特にレーザ）では精密加工ができるので、細い枝を持
つパターンも可能である。特にｅは、従来のカミソリ刃
や熱刃では困難であるが、マスキング法では簡単に可能
になり、方式Ｎでも可能である。ｆは、タテ延伸したウ
ェブとヨコ延伸したウェブを経緯に直交した例を示す。
ｆは、双方とも光線でスリットした例を示したが、実用
的には、どちらか片方を光線でスリットしたウェブにす
ることもできる。また１軸延伸後のフィルムに、光線に
より、図の延伸後のパターンａ’、ｂ’、ｃ’、ｄ’、
ｅ’のようなスリットを入れることもできる。
【００４６】
【発明の効果】光線により、長尺のウェブに連続的に多
数の穴を高速で開けることを可能にした。連続長尺のウ
ェブでなくとも、単葉のウェブでも、循環するマスキン
グプレートに連続的に供給することで、穴を開けること
ができる。幅のあるウェブに、多数の穴を効率的に開け
ることができる。
【００４７】本発明の方式で、延伸フィルムに穴を開け
る方式や、直交不織布用のスリットを行うことは、従来
のスリット方式での、刃の精度を上げる困難性や、刃の
摩耗の問題、受ロールの摩耗の問題、開けられた穴の切
口の精度等の問題も解決し、熱可塑性ポリマーによる強
度のある穴開きウェブの製法に特に有効である。光によ
るスリット、特にレーザ加工にすることにより、従来不
可能であった、精密パターンの穴開けや複雑模様も可能
になった。延伸フィルムを原料にした穴開きフィルム
は、切口もきれいで、タテヨコに強く、通気性もあり、
引裂にも強い補強ウェブとなった。特にウェブのヨコ方
向に長いスリットを入れ、しかも未スリット部がウェブ
のタテ方向に隣接しない方式は、直交不織布で有用なば
かりでなく、ハニカムを製造する場合にも有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の循環マスキングを使用した方式の側
面図
【図２】 別のタイプの循環マスキング装置の斜視図
【図３】 光線を内部で反射させる箱
【図４】 光線を所望の広がりパターンにする種々の方
式
【図５】 光線をウェブの幅方向に走行させる種々の方
式
【図６】 光線の望ましい広がりパターン
【図７】 紫外線光と赤外線光を併用してウェブに穴を
開ける方式
【図８】 光線をウェブのヨコ方向に走行させる方式の
概念図
【図９】 光線を間欠的にウェブの幅方向に走行させる
方式
【図１０】 光線を間欠的にウェブの幅方向に走行させ
る具体的方式
【図１１】 光線を間欠的にウェブの幅方向に走行させ
る別の方式
【図１２】 光線を間欠的にする複数の穴開き回転体
【図１３】 光線を間欠的にウェブの幅方向に走行させ
るさらに別方式
【図１４】 放物面体とランプを使用して細いビームを
作る方式
【図１５】 回転楕円体面とランプを使用して細いビー
ムを作る方式
【図１６】 印刷法によるウェブに穴を開ける方式
【図１７】 ウェブの光の吸収性能と光の波長
【図１８】 延伸ウェブに光線で穴を開けられた種々の
パターン
【図１９】 直交不織布用の原反のスリットパターンと
延伸後のパターン
【符号の説明】
１：光線発射装置、２：光線、３：集光光学系、４：循
環するマスキングプレート、５：走行するウェブ、６：
鏡、７：冷却シャワー、８：バキュウムボックス、１
１：減圧室、１２：受ロール、１３：赤外線ヒータ、１
５：積分球、１６：光線入口、１７：光線出口、１８：
内部が鏡の箱、１９：光線入口、２０：光線出口、Ｌ：
レンズ、Ｍ：鏡、２１：移動する鏡、２２：モータ、２
３：クランク、２５：プーリ、２６：ベルト、２７：オ
プチカルファイバーの束、２８：カム、３１：マスキン
グプレートの耳端部、３２：耳端部に開けられた駆動用
穴、３３：マスキングプレートに開けられた光線を通す
穴、３４：スリット穴、３５：紫外線ランプ、３６：カ
バー、３７：紫外線光のマスキングプレート上の照射部
分、３８：赤外線ランプ、３９：カバー、４０：赤外線
光のマスキングプレート上の照射部分、４１：レンズ、
４２：反射鏡、４３：ポリゴンミラー、４４：光線の障
害物、４５：スリット目、４６：穴開き回転板、４７：
光線の障害物、４８：光線透過穴、４９：回転体、５
０：鏡、５１：ランプ、５２：放物面鏡、５３：内面が
裁頭円錐形の反射鏡、５４：凸面レンズ、５５：細孔
板、６０：内面が回転楕円体の箱、６１：ランプ位置調
整ネジ、６２：水入口、６３：水出口、Ｆ２：回転楕円
体の焦点、６４：導管、６５：レンズ、７１：印刷ロー
ル、７２：インクバス、７３：インクロール、７４：印
刷された線、７５：オプチカルファイバーの束、７６：
ウェブ上の光の照射部分、７７：線状の穴、ｓ：スリッ
ト目、ｍ：不スリット部、ｐ：スリット間隔。
フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｄ０４Ｈ 13/02 7199−3Ｂ Ｄ０６Ｃ 23/02 Ｄ Ｄ０６Ｍ 10/00

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 連続循環するマスキングプレートに、光
    線を照射し、その照射部分でマスキングプレートに開い
    ている穴を透過した光線により走行ウェブに穴を開け
    る、光線による穴開きウェブの製法。
  2. 【請求項２】 請求項１において、一定の広がりを持っ
    た光線がウェブの幅方向ほぼ一杯に広がっている光線に
    よる穴開きウェブの製法。
  3. 【請求項３】 請求項１において、一定の広がりをもっ
    た光線を、循環するマスキングプレートの幅方向に走行
    させることによる、光線による穴開きウェブの製法。
  4. 【請求項４】 下記のからまでのいずれかの手段、
    またはそれらを組み合わせて、細いビーム状の光線をウ
    ェブの幅方向に走行させ、しかもウェブに光線が当たる
    際は、光線が間欠的であることによる光線による穴開き
    ウェブの製法。 鏡をウェブの幅方向に振動させ、その鏡で光線を反
    射させる手段。 回転する多面鏡に、光線を反射させる手段。 鏡をウェブのヨコ方向に走行させ、その鏡で光線を
    反射させる手段。 屈曲可能な導管に導かれた光をヨコ方向に走行させ
    る手段。 回転体に多数の鏡が、少しづつ角度を変位させて取
    り付けてあり、その鏡に光を反射させる手段。
  5. 【請求項５】 光線に対して透明であるウェブの表面の
    穴を開けたいと思う箇所に、光線に対して吸収性のある
    物質で印刷しておき、連続走行する当該印刷ウェブに光
    を当てることによる穴開きウェブの製法。
  6. 【請求項６】 請求項１、４、５において、使用する光
    線がレーザ光、赤外線光、紫外線光またはこれらの組合
    せであることによる穴開きウェブの製法。
  7. 【請求項７】 光線により、熱可塑性ウェブの延伸方向
    にほぼ平行に長く間欠的なスリットを入れ、そのスリッ
    トの方向に延伸する、延伸ウェブの製法。
  8. 【請求項８】 光線を発射させる光線発射装置１と、そ
    の光線２をほぼウェブの幅に拡げる集光学系３と、穴の
    開いた連続循環するマスキングプレート４よりなる走行
    ウェブ５に穴を開ける装置。
  9. 【請求項９】 光線２を発射させる光線発射装置１と、
    その光線２を下記のからまでのいずれかの装置また
    はそれらを組み合わせ、光線２を走行するウェブ５の幅
    方向に走行させる手段と、光線２がウェブ５に当たる際
    は、光線を間欠的にする手段４０よりなる走行ウェブ５
    に穴を開ける装置。 鏡がウェブの幅方向に振動し、その鏡で光線を反射
    させる装置。 回転する多面鏡で、光線を反射させる装置。 光線を反射させる鏡をウェブのヨコ方向に走行させ
    る装置。 導管に導かれた光線をヨコ方向に走行させる装置。 回転体に多数の鏡が、少しづつ反射角度を変位させ
    て取り付けてあり、その鏡に光を反射させる装置。
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