WO2013081024A1 - 長尺状繊維トウの開繊物の製造装置 - Google Patents

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WO2013081024A1
WO2013081024A1 PCT/JP2012/080793 JP2012080793W WO2013081024A1 WO 2013081024 A1 WO2013081024 A1 WO 2013081024A1 JP 2012080793 W JP2012080793 W JP 2012080793W WO 2013081024 A1 WO2013081024 A1 WO 2013081024A1
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opening
fiber tow
tow
main body
unit
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PCT/JP2012/080793
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雅人 重松
俊行 森岡
Original Assignee
株式会社ダイセル
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D02—YARNS; MECHANICAL FINISHING OF YARNS OR ROPES; WARPING OR BEAMING
    • D02J—FINISHING OR DRESSING OF FILAMENTS, YARNS, THREADS, CORDS, ROPES OR THE LIKE
    • D02J1/00—Modifying the structure or properties resulting from a particular structure; Modifying, retaining, or restoring the physical form or cross-sectional shape, e.g. by use of dies or squeeze rollers
    • D02J1/02—Bulking, e.g. looping
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D02—YARNS; MECHANICAL FINISHING OF YARNS OR ROPES; WARPING OR BEAMING
    • D02J—FINISHING OR DRESSING OF FILAMENTS, YARNS, THREADS, CORDS, ROPES OR THE LIKE
    • D02J1/00—Modifying the structure or properties resulting from a particular structure; Modifying, retaining, or restoring the physical form or cross-sectional shape, e.g. by use of dies or squeeze rollers
    • D02J1/18—Separating or spreading
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A24—TOBACCO; CIGARS; CIGARETTES; SIMULATED SMOKING DEVICES; SMOKERS' REQUISITES
    • A24D—CIGARS; CIGARETTES; TOBACCO SMOKE FILTERS; MOUTHPIECES FOR CIGARS OR CIGARETTES; MANUFACTURE OF TOBACCO SMOKE FILTERS OR MOUTHPIECES
    • A24D3/00—Tobacco smoke filters, e.g. filter-tips, filtering inserts; Filters specially adapted for simulated smoking devices; Mouthpieces for cigars or cigarettes
    • A24D3/02—Manufacture of tobacco smoke filters
    • A24D3/0204—Preliminary operations before the filter rod forming process, e.g. crimping, blooming
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D02—YARNS; MECHANICAL FINISHING OF YARNS OR ROPES; WARPING OR BEAMING
    • D02G—CRIMPING OR CURLING FIBRES, FILAMENTS, THREADS, OR YARNS; YARNS OR THREADS
    • D02G1/00—Producing crimped or curled fibres, filaments, yarns, or threads, giving them latent characteristics
    • D02G1/16—Producing crimped or curled fibres, filaments, yarns, or threads, giving them latent characteristics using jets or streams of turbulent gases, e.g. air, steam
    • D02G1/161—Producing crimped or curled fibres, filaments, yarns, or threads, giving them latent characteristics using jets or streams of turbulent gases, e.g. air, steam yarn crimping air jets

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus for producing a long fiber tow spread product suitable as a production material for disposable diapers, cigarette filters and the like, and a method for producing a long fiber tow spread product using the same.
  • Cellulose acetate fibers are used as absorbent materials for sanitary materials such as disposable diapers and sanitary products, in addition to tobacco filter materials.
  • the cellulose acetate filament tow is crimped in order to make the yarn bulge and facilitate the spinning operation.
  • the crimped filament is transported in a deaerated and compressed state in a state of being packed in a veil in a cubic packing container. And at the time of manufacture of a final product, after taking out a filament from a bale, it opens and is shape
  • Patent Document 1 Japanese Patent Publication No. 61-7824 discloses an absorbent material for sanitary materials comprising cellulose acetate fibers. Patent Document 1 describes that a crimped long fiber tow of cellulose acetate or a short fiber in a web shape has a relatively large water absorption retention capability.
  • Patent Document 2 U.S. Pat. No. 3,282,768
  • Patent Document 3 U.S. Pat. No. 3,099,594
  • Patent Document 4 US Pat. No. 3,297,506 proposes an air opening device that solves the problems of Patent Documents 2 and 3.
  • Patent Document 5 Japanese Patent Publication No. 59-500292 discloses an invention for opening into a sheet using air opening.
  • Patent Document 6 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-244794
  • a crimped tow is spread in a direction perpendicular to the direction of movement of the tow, de-aligned, and molded into a substantially rectangular cross section.
  • a method of manufacturing an absorbent composite that distributes particulates throughout the tow is disclosed.
  • Patent Document 6 discloses a super absorbent resin (super In preparing a diaper containing (absorbent polymer) (SAP 2), the SAP powder or slurry is delivered vertically downward to the tow after air opening and then applied to a roller. It is described that.
  • SAP 2 super absorbent resin
  • SAP powder or slurry is delivered vertically downward to the tow after air opening and then applied to a roller. It is described that.
  • a crimped tow is introduced into a substantially unidirectional passage in the treatment area and is directed in substantially the same direction as the tow movement. Directing a first flow of gas, downstream of the introduction of the first gas, directing another gas flow in substantially the same direction as the tow travel direction, A method is disclosed in which the crimped tow fibers are opened and further compressed into a single rod-like structure.
  • Patent Document 8 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-255529 discloses a fiber sheet excellent in absorbability with respect to a liquid such as moisture, and a method and apparatus capable of easily manufacturing the fiber sheet.
  • a superabsorbent resin is added to the fiber sheet after the tow has been opened.
  • SAP superabsorbent resin
  • Patent Document 9 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-102479 discloses a method for obtaining a thin and low basis weight absorbent. Although disclosed, it is a very complicated method.
  • the tow spread product when applied as a manufacturing material for an absorbent material for a sanitary material such as a disposable diaper, a wide variety of shapes are easier to process.
  • it is difficult to manufacture a wide range of shapes suitable for the above-mentioned applications, and when a tow spread product having a wide range is forcibly manufactured, the following new problems arise.
  • a tow spread product having a wider shape is produced from a tow having the same mass, the density of the tow spread product is reduced. For this reason, when SAP is sprayed on the tow opening using air pressure, the SAP may not be held by the tow opening but may be ejected from the gap.
  • the obtained tow spread product can be obtained in a wide shape by crushing a circular shape with a molding roller or the like, but in that case, the central portion is Only thick and high density, thin both sides and low density can be obtained, and there is a problem that the absorption performance tends to deteriorate.
  • the present invention is suitable as a production material for absorbents for sanitary materials such as tobacco filters and disposable diapers, and can increase the amount of particulate additive contained in the fiber tow spread compared with the prior art.
  • an object of the present invention is to provide a production apparatus that can increase the holding power of the particulate additive and can obtain a spread product having a wider width.
  • this invention makes it another subject to provide the manufacturing method of the spread article which uses the said manufacturing apparatus.
  • the invention of claim 1 of the present application is a manufacturing apparatus for manufacturing a spread product of long fiber tow as a means for solving the problem, and includes a preliminary opening unit (1) provided with at least one pair of rolls, It has a spreading unit (2) connected to the defibrating unit (1) and an expansion / shaping unit (3) connected to the opening unit (2).
  • the unit (2) and the expansion / shaping unit (3) are connected so as to form a continuous space for continuously sending the fiber tow (10), and the opening unit (2)
  • the addition part (20) of the granular additive, and the opening part (30) connected to the addition part (20), the opening part (30) is open at both ends, one end side ( Cylindrical body part (31) with the opening part on the addition part (20) side connected to the addition part body (21) and the opening part (31b) on the other end side connected to the expansion / shaping unit (3) ,
  • Addition part (2) of the body part (31) In the interior of the (0) side, the nozzle part (32) having the nozzle (35) arranged at equal intervals with the inner peripheral surface of the main body part (31), and the inside and outside of the main body part (31) are provided in communication.
  • (35) has a first opening zone (Z1) and a second opening zone (Z2) from the first opening zone (Z1) to the opening (31b), and at least the first opening zone
  • the inner diameter (d1) of the fiber zone (Z1) is a uniform diameter
  • the expansion / shaping unit (3) is connected to the opening (31b) side of the main body (31) via the adapter (50).
  • adapter( 50) and an elastic body for adjusting the shape of the expanding fiber tow attached thereto from the outside, and the adapter (50) has an inclined surface enlarged toward the outlet (51) inside.
  • the invention of claim 8 of the present application is a method for producing a long fiber tow spread product using the above production apparatus as a means for solving another problem, wherein the crimped fiber tow is continuously formed.
  • a step of pre-opening, a step of bringing the pre-opened fiber tow into contact with the granular additive, a step of opening the fiber tow in contact with the granular additive by air flow, and a fiber tow that has been opened It is an object of the present invention to provide a method for producing a spread product of a long fiber tow, which has a step of expanding and shaping the fiber.
  • FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the apparatus of FIG. The fragmentary sectional view of embodiment different from FIG.
  • FIG. 2 is a plan view (including a partial cross-sectional view) of the expansion / shaping unit of the apparatus of FIG. 1.
  • swelling and shaping unit of the apparatus of FIG. The axial direction sectional view seen from the side of the manufacturing device which is another embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a partial cross-sectional view of the apparatus of FIG.
  • FIG. 1 An embodiment of the manufacturing apparatus shown in FIG. 1 and a manufacturing method using the same will be described.
  • the manufacturing apparatus shown in FIG. 1 has the same basic structure as the apparatus shown in FIG. 1 of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-255529, but some modifications suitable for carrying out the manufacturing method of the present invention have been made. Yes. Details of the modification will be described later.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-255529 does not describe that the fiber tow is opened after the particulate additive is added.
  • the manufacturing apparatus shown in FIG. 1 includes a preliminary opening unit 1, an opening unit 2 connected to the preliminary opening unit 1, and an expansion / shaping unit 3 connected to the opening unit 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 2008-255529). (It is the same as the reservoir described in paragraphs 56 to 62).
  • the preliminary opening unit 1, the opening unit 2 and the expansion / shaping unit 3 are connected so as to form a continuous space for continuously sending the fiber tow 10.
  • the pre-opening unit 1 side is referred to as the upstream side
  • the expansion unit 3 side is referred to as the downstream side.
  • Pre-opening step in the pre-opening unit 1 the crimped fiber tows 10 taken out from the fiber tow bale between the pair of rolls 11 and the pair of rolls 12 are continuously provided. While passing, pre-open the fiber. When the fiber tow 10 is not sandwiched between a pair of rolls, the fiber tow 10 cannot obtain sufficient tension in the opening unit 2.
  • the roll ratio between the roll 11 and the roll 12 may be, for example, about 1 to 3, preferably about 1.1 to 2.5, and more preferably about 1.2 to 2.
  • the pre-opening unit 1 and the pre-opening process are the same as those described in paragraphs 45 to 46 of JP-A-2008-255529.
  • the pre-opening process may be any method as long as the fiber tow 10 is sandwiched and the movement of the fiber tow 10 can be controlled.
  • the pre-opening process may have a structure that is strongly pressed against a narrow slit by air pressure.
  • cellulose ester fibers cellulose acetate fibers such as cellulose monoacetate, cellulose diacetate, cellulose triacetate, and cellulose acetate propionate
  • polyester fibers polyamide fibers
  • acrylic fibers olefin fibers
  • polyvinyl alcohol fiber The fiber may be a single fiber, a composite fiber, or a blended fiber. In particular, cellulose acetate fiber is preferable.
  • addition unit 20 A step of bringing the pre-opened fiber tow into contact with the granular additive in the opening unit 2 (addition unit 20). Thereafter, the pre-opened fiber tow 10 is continuously added to the addition unit 20 of the opening unit 2. And contact with the particulate additive.
  • the addition unit 20 is not shown in the apparatus shown in FIG. 1 of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-255529, and is unique to the apparatus of the present invention. In addition, although the addition part 20 is preferable when implementing the manufacturing method of this invention, it is not essential.
  • the addition part 20 of the fiber opening unit 2 has an addition part main body 21 in which through holes having a width necessary for feeding the fiber tow 10 are formed in the axial direction.
  • the additive body 21 is provided with an additive hole 22 for a granular additive formed in the vertical direction, and a hopper 23 is connected to the additive hole 22.
  • the addition hole 22 communicates with a through hole formed in the addition part main body 21 for sending the fiber tow 10.
  • the addition part main body 21 is separated into two in the length direction, and the separated part is a deaeration hole 24 for allowing air to escape.
  • the deaeration hole 24 may be the same as a known vent hole (for example, one installed in a known resin molding extruder or the like).
  • the addition method of the granular additive using the addition part 20 of the opening unit 2 is demonstrated.
  • the fiber tow 10 that has been pre-opened and the particulate additive come into contact with each other while passing through the addition unit 20.
  • the particulate additive is added, the particulate additive is not scattered because it is not in contact with the air flow for opening (open air flow) as in the prior art.
  • the particulate additive is selected according to the use (performance to be provided) of the fiber tow 10 finally obtained, and is not particularly limited.
  • As the particulate additive an absorbent resin or a water-soluble resin for water absorption purposes, a resin for deodorization purposes, activated carbon, or the like can be used.
  • the particle size range of the particulate additive is determined according to the application.
  • the addition amount of the granular additive is preferably 100 to 800 parts by mass, more preferably 200 to 600 parts by mass, and further preferably 250 to 450 parts by mass with respect to the mass (100 parts by mass) of the fiber tow 10. is there. According to the production method using the production apparatus of the present invention, it is easy to hold the granular additive against the spread of the fiber tow 10, so that a larger amount of granular additive than the fiber tow mass is added. Can be retained.
  • the opening portion 30 has a cylindrical shape in which both ends are open, an opening on one end side (addition portion 20 side) is connected to the addition portion main body 21, and an opening portion 31 b on the other end side is connected to the expansion / shaping unit 3.
  • An outer shell is formed by the main body portion 31 of the.
  • a nozzle portion 32 is disposed inside the main body portion 31 on the adding portion 20 side.
  • the nozzle part 32 has a shaft part 33 and an arrowhead part 34, and has a nozzle (slit-like nozzle) 35 that passes through them and opens at the tip of the arrowhead part 34.
  • a gas supply hole 36 communicating with the inside is formed in the main body 31.
  • the gas supply hole 36 faces the shaft portion 33 of the nozzle portion 32.
  • the shaft part 33 and the arrowhead part 34 of the nozzle part 32 are arranged with a gap at an equal interval between the inner peripheral surface 31 a of the main body part 31.
  • the smaller the gap the larger the air suction pressure from the air supply hole 36 (the smaller the amount of air sucked), and the higher the propulsive force of the fiber tow 10.
  • the larger the gap the relatively air
  • the air suction pressure from the supply hole 36 becomes small (the amount of air sucked in is large), and the particulate additive is reversely injected toward the air supply hole 36 side and becomes a factor of scattering. Therefore, the width of the gap is preferably small. However, if the width is too small, the productivity is lowered. Therefore, the width of the gap is preferably in the range of 0.3 to 1.0 mm.
  • the inner diameter of the portion where the nozzle portion 32 is arranged is increased, the inner diameter (d1) of the first opening zone (Z1) that follows is relatively smaller, and the inner diameter (d1) is It is uniform.
  • the nozzle 35 faces the first opening zone (Z1).
  • the main body 31 forming the first opening zone (Z1) has a circular cross section in the width direction.
  • the second spread zone (Z2) is a range from the boundary between the first spread zone (Z1) and the second spread zone (Z2) to the opening 31b on the expansion / shaping unit 3 side.
  • the main body 31 forming the second opening zone (Z2) has a circular cross section in the width direction.
  • the nozzle diameter (d3) of the nozzle 35 is adjusted according to the retention form and retention amount (content) of the granular additive in the spread of the target long fiber tow 10. That is, by adjusting the nozzle diameter (d3) of the nozzle 35, it is possible to control the holding form and holding amount (content) of the absorbent in the spread product of the fiber tow 10.
  • the nozzle diameter (d3) of the nozzle 35 is preferably in the range of 5 to 30 mm, and more preferably in the range of 5 to 25 mm.
  • the inner diameter (d1) of the first opening zone (Z1) can be about 3 to 10 times the nozzle diameter (d3) of the nozzle 35. From the viewpoint of productivity, when the total denier of the fiber tow 10 is 35000, the inner diameter (d1) of the first opening zone (Z1) is preferably 20 mm, and increases / decreases in proportion to the value of the total denier. Can be made.
  • the fiber tow 10 that has come into contact with the particulate additive in the addition portion 20 passes through the nozzle portion 32 and exits from the nozzle 35 to the first fiber opening zone Z1 in the main body portion 31.
  • the particulate additive is present in a part of the partially opened fiber tow 10 (the part directly facing the addition hole 22), and is supplied into the main body 31 from the gas supply port 36.
  • Contact with gas flow air flow. Since the gas supply port 36 faces the shaft portion 33 of the nozzle portion 32, air does not directly hit the cellulose fiber tow 10 when air is supplied.
  • the residence time in the next expansion / shaping step may be shortened and the expansion may be insufficient, so the range of 0.3 MPa or less is preferable.
  • a range of 01 to 0.3 MPa is more preferable.
  • a range of 0.01 to 0.1 MPa is preferable, and a range of 0.05 to 0.1 MPa is more preferable.
  • a range of 0.1 to 0.3 MPa is preferable, and a range of 0.1 to 0.2 MPa is more preferable.
  • the air supplied from the gas supply port 36 forms a flow in the direction of the expansion unit 3 (opening 31b), and in this state, contacts with the cellulose fiber tow 10 exiting from the nozzle 35 to the first opening zone Z1. To do. Thereafter, the cellulose fiber tow 10 is expanded and opened in the thickness direction by air pressure.
  • the air flow causes a pressure difference between the rear portion of the nozzle portion 32 and the tip portion of the nozzle portion 32 (first opening zone Z1), and the tip portion of the nozzle portion 32 has a higher pressure.
  • the added granular additive scatters from the rear end of the nozzle portion 32, making it difficult to increase the amount of addition.
  • by providing the above-described deaeration holes 24 and letting air escape to normal pressure scattering of the particulate additive can be prevented and the amount of particulate additive added can be increased. Can do.
  • the expansion / shaping unit 3 is connected to the opening 31b side of the main body 31 via an adapter 50, and an elastic body for adjusting the shape of the adapter 50 and the fiber tow attached thereto from the outside ( (Leaf spring) 40 is provided.
  • the adapter 50 has an inclined surface 54 that is enlarged from the opening 31 b toward the outlet 51.
  • the enlarged inclined surface 54 has a conical surface shape as shown in FIGS. 1 and 2, or a spherical shape as shown in FIG.
  • the inner diameter of the opening 52 is 25 to 50 mm
  • the inner diameter of the opening 31b is 15 to 40 mm
  • the length of the inclined surface 54 is preferably 5 to 30 mm, and preferably 10 to 25 mm. More preferred.
  • the adapter 50 has a flat cross-sectional shape in the width direction, and the outlet 51 has an elliptical shape that satisfies the relationship of major axis length / minor axis length 2 to 10 as shown in FIG.
  • the major axis length / minor axis length is preferably 3 to 8, and more preferably 4 to 7.
  • the outlet 51 of the adapter 50 only needs to have a shape that satisfies the above-described relationship.
  • the shape of the rhombus and the corner that faces the arc is an arc
  • the rectangle, and the corner of the rectangle is an arc.
  • a shape and a shape selected from a shape in which the opposite side of the rectangle is an arc are preferable.
  • a plurality of leaf springs 40 are fixed to the inner wall surface 53 of the adapter 50 so as to be equally spaced in the circumferential direction, and when viewed from the side, the adapter 50 is tapered. Is attached.
  • the leaf spring 40 can also be attached to the outer wall surface of the adapter 50.
  • a plurality of leaf springs 40 are combined and arranged so as to form a cylindrical shape as a whole, but the adjacent leaf springs 40 are arranged at intervals. A place where the leaf spring 40 is not provided becomes a gap for air to escape.
  • maintaining the expanded opened article can also be arrange
  • outlet 51 of the adapter 50 By making the outlet 51 of the adapter 50 into the shape of the long axis length / short axis length of 2 to 10 described above, it is possible to obtain a spread product having a wider shape than before.
  • the expansion unit 3 can also be a cylindrical body 44 made of an elastic metal and having a large number of air vent holes 46 on the peripheral surface, as shown in FIG. 11.
  • the inner diameter of the expansion / shaping unit 3 is set to be substantially larger than the outer diameter of the main body 31 and is preferably at least one time larger than the outer diameter of the main body 31. More preferably, it is double.
  • the length of the expansion / shaping unit 3 (the length of the leaf spring 40) can be set in the range of 150 to 350 mm, for example.
  • the cross-sectional shape and width of the finally obtained spread can be adjusted.
  • the granular additive is held in the opening process, and the opened fiber tow 10 exits the expansion / shaping unit 3 having a larger diameter from the opening 31b of the main body.
  • the scattering amount of the particulate additive from the spread product is reduced.
  • the opened fiber tow 10 is expanded into a wide shape corresponding to the shape of the outlet 51 of the adapter 50, but excessive expansion is suppressed by the action of the elasticity of the leaf spring 40.
  • the fiber tow 10 is temporarily pushed out and then further pushed out. However, due to the stay, the granular additive is not scattered and the fiber tow 10 is spread. Retained.
  • the tow opening product is continuously extruded from the expansion / shaping unit 3 to obtain a long tow opening product (an expanded body of the tow opening product) in which the particulate additive is retained.
  • the expanded body of the tow-opened product obtained by the production method using the production apparatus of the present invention has an increased retention amount due to a decrease in the amount of the granular additive falling off.
  • the expanded body of the tow-opened product obtained by the production method using the production apparatus of the present invention has a small amount of the granular additive falling off and a more uniform distribution of the granular additive.
  • the long fiber tow spread product (expanded product of the fiber tow spread product) obtained using the production apparatus of the present invention has a fiber tow spread having a desired structure by adjusting the nozzle diameter (d3).
  • a product (expanded product of fiber tow opening product) can be obtained.
  • a long fiber tow spread of skin / core structure is composed of a thick skin layer composed of only tows and an axial direction. It has a structure composed of a high concentration granular additive present in the center (core).
  • the diameter (d3) of the nozzle 35 is preferably in the range of 5 to less than 12 mm, more preferably in the range of 6 to 10 mm.
  • the moving speed of the fiber tow 10 and the granular additive is different at the outlet of the nozzle 35.
  • the agent is blown away by the opening air and moves forward.
  • the skin layer 14 made of the tow opening 10a and the core made of the granular additive 15 concentrated in the central portion in the axial direction. 16 is a spread product having a skin / core structure.
  • the skin / core structure spread product has a skin layer thickness of 150 mm when the outer diameter of the finally obtained spread product is 150 mm. It is about 2 to 10 mm.
  • FIG. 12 (a) shows the positional relationship between the skin layer 14 and the core 16.
  • the skin layer 14 and the core 16 are clearly shown in FIG. 12 (a).
  • the amount of the particulate additive present in the core of the spread product can be 95% by mass or more, preferably 97% by mass or more. More preferably, it can be 99% by mass or more.
  • the spread product having the skin / core structure shown in FIG. 12A is obtained as a shape applied to the absorbent body by being compressed in the thickness direction with a roll or the like.
  • a long fiber tow spread product (expanded product of fiber tow spread product) having a uniform dispersion structure is in a form in which the particulate additive is uniformly dispersed over the entire fiber tow (some of which are on the surface) Is also attached).
  • the diameter (d3) of the nozzle 35 is preferably in the range of 12 to 30 mm, more preferably in the range of 12 to 25 mm.
  • the granular additive is dispersed in a wider range as compared with the embodiment in which the nozzle diameter (d3) is relatively small.
  • a spread product having a structure in which the granular additive 15 is uniformly dispersed in the tow spread product 10a becomes.
  • the long-shaped fiber toe spread product having a uniform dispersion structure may cause the granular additive attached to the surface to fall off.
  • the content of the particulate additive is reduced as compared with the spread product having a skin / core structure.
  • the spread product having a uniform dispersion structure shown in FIG. 12B is obtained as a shape to be applied to the absorbent body by being compressed in the thickness direction with a roll or the like.
  • the manufacturing apparatus shown in FIGS. 7 and 8 includes the preliminary opening unit 1, the opening unit 2 (addition part 20), and the first opening zone (Z1) of the opening unit 2 (opening part 30) as shown in FIG. It is the same as the manufacturing apparatus shown by (5), and the downstream structure is different. Therefore, only different structural parts will be described below.
  • the second opening zone Z2 formed in the main body 31 has a circular cross-sectional shape in the width direction, but the inner diameter gradually increases from the boundary with the first opening zone Z1 toward the opening 31b. Yes.
  • the expansion / shaping unit 3 is connected to the opening 31b side of the main body 31 via an adapter 50, and an elastic body for adjusting the shape of the adapter 50 and the fiber tow attached thereto from the outside ( (Leaf spring) 40 is provided.
  • the adapter 50 has an inclined surface 54 that is enlarged from the opening 31 b toward the outlet 51.
  • the enlarged inclined surface 54 may be a conical surface as shown in FIGS. 7 and 8, or a spherical shape as shown in FIG.
  • the inner diameter of the opening 52 is 25 to 50 mm
  • the inner diameter of the opening 31b is 15 to 40 mm
  • the length of the inclined surface 54 is preferably 5 to 30 mm, and preferably 10 to 25 mm. More preferred.
  • the adapter 50 has a circular cross-sectional shape in the width direction, and the outlet 51 has a circular shape as shown in FIG. 7 and 8, a plurality of leaf springs 40 are fixed so as to be evenly spaced in the circumferential direction with respect to the inner wall surface 53 of the adapter 50. When viewed from the side, the leaf springs 40 are tapered. Attached to the adapter 50. The leaf spring 40 can also be attached to the outer wall surface of the adapter 50. As shown in FIG. 10, a plurality of leaf springs 40 are combined and arranged so as to form a tubular shape as a whole, but the adjacent leaf springs 40 are arranged at intervals. A place where the leaf spring 40 is not provided becomes a gap for air to escape.
  • maintaining the expanded opened article can also be arrange
  • the expansion unit 3 can also be a cylindrical body 44 made of an elastic metal and having a large number of air holes 46 on the peripheral surface, as shown in FIG. 11.
  • the inner diameter of the expansion / shaping unit 3 (the inner diameter of the outlet) is set to be substantially larger than the outer diameter of the main body 31, and is preferably at least one time larger than the outer diameter of the main body 31. It is more preferably 1 to 1.4 times.
  • the length of the expansion / shaping unit 3 (the length of the leaf spring 40) can be set in the range of 150 to 350 mm, for example.
  • the cross-sectional shape and width of the finally obtained spread can be adjusted.
  • the fiber tow spread product (expanded product of fiber tow spread product) obtained by the production method of the present invention can contain a larger amount of particulate additive than the mass of fiber tow. For this reason, when manufacturing various products such as disposable diapers, sanitary products, cigarette filters, etc. using the fiber tow spread product, the granular additive (polymer water-absorbing agent) is compared to the case where the conventional technology is applied. , Activated carbon, etc.) can be reduced, so that the performance of various products can be improved.
  • the granular polymer absorbent is dropped in the process of forming the fiber toe spread product into a desired shape as compared to the fiber toe spread product having a uniform dispersion structure.
  • the tobacco filter is molded, it is possible to prevent the presence of the particulate additive on the surface, so that the touch when smoking the tobacco is good.
  • Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 The production apparatus shown in Table 1 was used.
  • 1 and 2 mean that the apparatus shown in FIG. 2 is used as the expansion shaping unit in the manufacturing apparatus of FIG. FIG. 1 / FIG. 3 means that the apparatus shown in FIG. 3 is used as the expansion shaping unit in the manufacturing apparatus of FIG. 1 and 4 mean that the apparatus shown in FIG. 4 is used as the expansion shaping unit in the manufacturing apparatus of FIG. 4 does not have the inclined surface 54 shown in FIGS.
  • the expansion / shaping unit 3 used a total of 12 leaf springs (thickness 1.2 mm, width 6 mm, length 150 mm).
  • polyacrylate was used as polymer water-absorbing agent particles (SAP).
  • SAP polymer water-absorbing agent particles
  • the polyacrylate was obtained by decomposing a commercially available paper diaper (Moonyman Slim Pants manufactured by Unicharm Co., Ltd.) to collect a polymer absorbent.
  • the polymer absorbent particles were used at a rate of 10 g / tow 3 g. For easy observation, the polymer absorbent particles were colored in advance with a red oily magic.
  • SAP / fiber 2/1 means that 2 times the amount of SAP is added to fiber mass 1.
  • the width of the fiber tow 10 after preliminary opening was 100 mm, and the operation speed (feed speed of the fiber tow 10) was adjusted in the range of 50 m / min.
  • the air pressure from the air supply hole 36 was set to 0.05 MP.
  • the width spread product of the spread product was cut and 10 points were measured in the width direction to obtain an average value.
  • SAP dispersibility The dispersibility of SAP was visually observed. A sample in which the red color was uniformly dispersed was marked with ⁇ , and a sample with a red color bias was marked with ⁇ .
  • the SAP scattering rate spreader was operated for 10 minutes, and the SAP dropout during that time was collected with a tray installed below the adapter 50, and the amount of SAP dropout per 10 minutes was measured.
  • Example 3 and Comparative Example 2 The production apparatus shown in Table 2 was used.
  • FIG. 7 / FIG. 8 means that the apparatus shown in FIG. 8 is used as the expansion shaping unit in the manufacturing apparatus of FIG. 7/9 means that the apparatus shown in FIG. 9 is used as the expansion shaping unit in the manufacturing apparatus of FIG. FIG. 9 does not have the inclined surface 54 shown in FIGS.
  • the fiber tow spread product obtained using the production apparatus of the present invention is suitable as a production material for cigarette filters, a production material for disposable diapers, sanitary products and the like.

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Abstract

予備開繊ユニット(1)、開繊ユニット(2)及び膨張・整形ユニット(3)は、繊維トウ(10)を連続的に送るための連通空間を形成して接続されている。開繊ユニット(2)のノズル(32)内にて繊維トウ(10)と粒状添加剤が接触され、開繊ゾーン(Z1)、(Z2)にて開繊され、膨張・整形ユニット(3)にて膨張整形され、繊維トウ開繊物と粒状添加剤が一体になった長尺状開繊物が得られる。

Description

長尺状繊維トウの開繊物の製造装置
 
本発明は、使い捨ておむつ、たばこフィルター等の製造材料として適した長尺状の繊維トウの開繊物の製造装置と、それを利用した長尺状の繊維トウの開繊物の製造方法に関する。
 
セルロースアセテート繊維は、たばこフィルタ用材料のほか、使い捨ておむつ、生理用品などの衛生材料用吸収体として用いられている。セルロースアセテートフィラメントのトウは、糸に膨らみをもたせ、紡績作業を容易にするため、捲縮が付与されている。
捲縮されたフィラメントは、立方体の梱包容器内にベール状に梱包された状態で、脱気・圧縮された状態で輸送される。
そして、最終製品の製造時には、ベールからフィラメントを取り出した後に開繊し、その後、所望形状に成形される。
 
 
特許文献１（特公昭６１－７８２４号公報）では、セルロースアセテート繊維からなる衛生材料用吸収材が開示されている。
上記特許文献１には、セルロースアセテートの捲縮長繊維のトウを開繊したもの又は短繊維をウェブ状としたものが、比較的大きな吸水保持能力を有することが記載されている。
 
 
特許文献２（米国特許３２８２７６８号明細書）、特許文献３（米国特許３０９９５９４号明細書）には、従来の機械開繊によりトウが受けるダメージを低減、防止するために空気ジェットによる開繊方法が開示されている。
さらに特許文献４（米国特許３２９７５０６号明細書）には、特許文献２及び３の問題点を解決した空気開繊装置が提案されている。
 
 
特許文献５（特表昭５９－５００４２２号公報）には、空気開繊を用いて、シート状に開繊する発明が開示されている。
 
特許文献６（特開２００４－２４４７９４号公報）には、捲縮されたトウをトウの移動方向に直角な方向に広げ、脱整合し、成形して実質的に長方形の断面にし、成形されたトウ全体に粒状物を分配する吸収性複合体の製造方法が開示されている。
また、特許文献６には、高吸水性樹脂(super
absorbent polymer)（特許文献２中の超吸収性ポリマー）（ＳＡＰ）を含むおむつの調製において、空気開繊後のトウに対して垂直下向きに、ＳＡＰ粉末又はスラリーを送出し、次いでローラに供されることが記載されている。
 
 
特許文献７（米国特許第３，２６２，１８１号明細書）には、捲縮トウを処理領域の実質的に単一方向の通路に導入し、トウの移動と実質的に同じ方向に対して気体の第一の流れを向け、この第一の気体の導入より下流で、別の気体の流れをトウの移動方向と実質的に同じ方向に対して向け、この別の気体の流れにより、予め捲縮された前記トウの繊維を開繊し、さらに単一のロッド様構造に圧縮する方法が開示されている。
 
 
特許文献８（特開２００８－２５５５２９号公報）には、水分などの液体に対する吸収性に優れた繊維シート、並びにこの繊維シートを簡便に製造できる方法及び装置が開示されている。
 
 
上記した先行文献は、いずれもトウを開繊した後の繊維シートに対して高吸水性樹脂（ＳＡＰ）を添加している。これは、従来は開繊が終了していない状態のトウ束は、嵩が低く、添加剤を散布してもトウ束の中にＳＡＰが入らないと考えられていたためである。
このため、上記した先行文献のように、トウを開繊した後の繊維シートにＳＡＰを添加した状態では、トウの厚み方向の一面（上面）にＳＡＰが多く偏在することになり、吸収体として使用された場合に問題を生じる。
また、その後の加工後においてＳＡＰの脱落が生じることもある。
 
 
このようなＳＡＰの偏在に起因する問題点の解決も検討されており、例えば、特許文献９（特開２００６－１０２４７９号公報）では、薄型で低坪量となる吸収体を得るための方法が開示されているが、非常に煩雑な方法である。
 
 
また、トウの開繊物を使い捨ておむつ等の衛生材料用吸収体の製造材料として適用する場合には、幅広い形状のものの方が加工し易い。
しかし、従来技術では、前記用途に適した幅広い形状のものを製造することは困難であり、無理に幅広い形状のトウ開繊物を製造した場合には、次のような新たな問題が生じることが考えられる。
同一質量のトウからより幅広い形状のトウ開繊物を製造した場合は、トウ開繊物の密度が小さくなる。このため、トウ開繊物に対して空気圧を利用してＳＡＰを吹き付けたとき、ＳＡＰがトウ開繊物に保持されずに、その間隙から噴出してしまうという問題が生じるおそれがある。
 
 
上記のような開繊ではなく、得られたトウ開繊物を成形ローラー等で断面形状が円形のものを押し潰せば幅広い形状のものを得ることができるが、その場合には、中央部分は厚くかつ密度が大きく、両側部分は薄くかつ密度が小さなものしか得られず、吸収性能が低下し易くなるという問題がある。
 
特公昭６１－７８２４号公報 米国特許３２８２７６８号明細書 米国特許３０９９５９４号明細書 米国特許３２９７５０６号明細書 特表昭５９－５００４２２号公報 特開２００４－２４４７９４号公報 米国特許第３，２６２，１８１号明細書 特開２００８－２５５５２９号公報 特開２００６－１０２４７９号公報
 
本発明は、たばこフィルター、使い捨ておむつ等の衛生材料用吸収体の製造材料として好適であり、従来技術と比べて、繊維トウの開繊物に含有される粒状添加剤量を増加させることができ、かつ前記粒状添加剤の保持力を高めることができ、より広い幅の開繊物を得ることができる製造装置を提供することを課題とする。
 
 
さらに本発明は、前記製造装置を使用した開繊物の製造方法を提供することを他の課題とする。
 
本願請求項１の発明は、課題の解決手段として、長尺状繊維トウの開繊物を製造するための製造装置であり、少なくとも１対のロールを供えた予備開繊ユニット(1)、予備解繊ユニット(1)に接続された開繊ユニット(2)、開繊ユニット(2)に接続された膨張・整形ユニット(3)を有しており、予備開繊ユニット(1)、開繊ユニット(2)及び膨張・整形ユニット(3)が、繊維トウ(10)を連続的に送るための連通した空間を形成するようにして接続されているものであり、開繊ユニット(2)が、粒状添加剤の添加部(20)と、添加部(20)に接続された開繊部(30)とを有しており、開繊部(30)が、両端が開口し、一端側（添加部(20)側）の開口部が添加部本体(21)と接続され、他端側の開口部(31b)が膨張・整形ユニット(3)と接続されたシリンダ状の本体部(31)、本体部(31)の添加部(20)側の内部において、本体部(31)の内周面と均等間隔をおいて配置された、ノズル(35)を有するノズル部(32)、本体部(31)の内外を連通して設けられており、ノズル部(32)と本体部(31)との間隙に面して開口した気体供給孔(36)を有しており、本体部(31)が、ノズル部(32)のノズル(35)が面した第１開繊ゾーン（Ｚ1）と、第１開繊ゾーン（Ｚ1）から開口部(31b)までの第２開繊ゾーン（Ｚ2）を有しており、少なくとも第１開繊ゾーン（Ｚ1）の内径（ｄ1）が均一径であり、膨張・整形ユニット(3)が、アダプター(50)を介して本体部(31)の開口部(31b)側に接続されたもので、アダプター(
50)とそれに取り付けられた膨張する繊維トウの形状を外側から整えるための弾性体を有するものであり、アダプター(50)が、内部に出口(51)に向かって拡大された傾斜面を有しているものである、製造装置を提供する。
 
 
また本願請求項８の発明は、他の課題の解決手段として、上記の製造装置を用いた長尺状繊維トウの開繊物の製造方法であって、捲縮された繊維トウを連続的に通しながら、予備開繊する工程、予備開繊した繊維トウと粒状添加剤を接触させる工程、粒状添加剤と接触された繊維トウを空気流で開繊する開繊工程、開繊された繊維トウを膨張・整形する工程を有している、長尺状繊維トウの開繊物の製造方法を提供することを課題とする。
 
本発明の製造装置を用いて製造することにより、従来技術を適用したときと比べて、繊維トウの質量に対してより多量の粒状添加剤を含有する長尺状の繊維トウの開繊物を得ることができる。
 
本発明の製造装置の側面から見た軸方向断面図。 図１の装置の部分断面図。 図１とは異なる実施形態の部分断面図。 図１の装置の比較例となる部分断面図。 図１の装置の膨張・整形ユニットの平面図（一部断面図を含む）。 図１の装置の膨張・整形ユニットの正面図。 本発明の別実施形態である製造装置の側面から見た軸方向断面図。 図７の装置の部分断面図。 図７の装置の比較例となる部分断面図。 図７の装置の膨張・整形ユニットの正面図。 別実施形態の膨張整形ユニットの斜視図。 本発明の製造装置を使用した製造方法の途中工程で得られる開繊物の断面構造を示す図。
 
＜第１の実施形態＞
 
図１に示す製造装置と、それを用いた製造方法の実施形態を説明する。
図１に示す製造装置は、特開２００８－２５５５２９号公報の図１に示された装置と基本構造は同じであるが、本発明の製造方法を実施するために好適な改変が一部なされている。
前記改変の詳細については、後述する。ただし、特開２００８－２５５５２９号公報には、繊維トウに対して粒状添加剤を添加後に開繊することは全く記載されていない。
 
 
図１に示す製造装置は、予備開繊ユニット１、予備解繊ユニット１に接続された開繊ユニット２、開繊ユニット２に接続された膨張・整形ユニット３（特開２００８－２５５５２９号公報の段落番号５６～６２に記載されたリザーバと同じものである）を有している。
予備開繊ユニット１、開繊ユニット２及び膨張・整形ユニット３は、繊維トウ１０を連続的に送るための連続した空間を形成するようにして接続されている。
以下においては、予備開繊ユニット１側を上流側と称し、膨張ユニット３側を下流側と称して説明する。
 
 
（１）予備開繊ユニット１における予備開繊工程予備開繊ユニット１において、１対のロール１１と１対のロール１２間に繊維トウベールから取り出した、捲縮された繊維トウ１０を連続的に通しながら、予備開繊する。
1対のロールで繊維トウ１０を挟み込まない場合には、繊維トウ１０は開繊ユニット２において十分な張力を得ることができない。
ロール１１とロール１２のロール比は、例えば、１～３、好ましくは１．１～２．５、さらに好ましくは１．２～２程度であってもよい。
予備開繊ユニット１と予備開繊工程は、特開２００８－２５５５２９号公報の段落番号４５～４６に記載されたものと同じである。
なお、予備開繊工程は繊維トウ１０を挟み込み、繊維トウ１０の動きを制御できる方法であれば何れでもよく、例えばエアー圧により狭いスリット部に強く押し付けられるような構造を有するものでも良い。
 
 
繊維トウ１０は、特開２００８－２５５５２９号公報の〔００４２〕～〔００４４〕に記載されたものを用いることができる。具体的には、セルロースエステル系繊維（セルロースモノアセテート、セルロースジアセテート、セルローストリアセテート、セルロースアセテートプロピオネートなどのセルロースアセテート系繊維など）、ポリエステル系繊維、ポリアミド系繊維、アクリル系繊維、オレフィン系繊維、ポリビニルアルコール系繊維等を例示できる。繊維は単繊維であってもよく複合繊維であってもよく混紡繊維であってもよい。
特に、セルロースアセテート系繊維が好ましい。
 
 
（２）開繊ユニット２（添加部２０）において、予備開繊した繊維トウと粒状添加剤を接触させる工程その後、予備開繊された繊維トウ１０を開繊ユニット２の添加部２０に連続的に送りながら、粒状添加剤と接触させる。
添加部２０は、特開２００８－２５５５２９号公報の図１に示された装置には示されておらず、本願発明の装置に特有のものである。なお、添加部２０は、本発明の製造方法を実施する上で好ましいものであるが、必須ではない。
 
 
まず、開繊ユニット２の添加部２０について説明する。
添加部２０は、繊維トウ１０を送るために必要な巾の貫通孔が軸方向に形成された、添加部本体２１を有している。
 
 
添加部本体２１には、鉛直方向に形成された粒状添加剤の添加孔２２が形成され、添加孔２２にはホッパ２３が接続されている。添加孔２２は、繊維トウ１０を送るための添加部本体２１に形成された貫通孔と連通されている。
 
 
添加部本体２１は、図１に示すように長さ方向に２つに分離されており、分離された部分が空気を逃がすための脱気孔２４となっている。脱気孔２４は、周知のベントホール（例えば、周知の樹脂成型用の押出機等に設置されているもの）と同じものでよい。
 
 
次に、開繊ユニット２の添加部２０を用いた粒状添加剤の添加方法について説明する。
ホッパ２３及び添加孔２２から粒状添加剤を添加することにより、添加部２０を通過する間において、予備開繊された繊維トウ１０と粒状添加剤が接触する。粒状添加剤の添加時には、従来技術のように開繊のための空気流（開繊空気流）とは接触していないので、粒状添加剤は飛散することがない。
 
 
粒状添加剤は、最終的に得られる繊維トウ１０の開繊物の用途（具備すべき性能）に応じて選択されるものであり、特に制限されるものではない。粒状添加剤としては、吸水目的のための吸収性樹脂乃至水溶性樹脂、脱臭目的のための樹脂、活性炭等を用いることができる。
粒状添加剤の粒径範囲は、用途に応じて決められるものである。
 
 
粒状添加剤の添加量は、繊維トウ１０の質量（１００質量部）に対して、１００～８００質量部が好ましく、より好ましくは２００～６００質量部であり、さらに好ましくは２５０～４５０質量部である。
本発明の製造装置を用いた製造方法によれば、粒状添加剤を繊維トウ１０の開繊物に対して保持させることが容易であるため、繊維トウ質量よりも多量の粒状添加剤を添加・保持させることができる。
 
 
（３）開繊ユニット２（開繊部３０）において、粒状添加剤と接触された繊維トウを空気流で開繊する開繊工程次に、開繊工程において、粒状添加剤と接触された繊維トウ１０を空気流で開繊する。
 
 
まず、開繊ユニット２の開繊部３０の構造について説明する。
開繊部３０は、両端が開口し、一端側（添加部２０側）の開口部が添加部本体２１と接続され、他端側の開口部３１ｂが膨張・整形ユニット３と接続されたシリンダ状の本体部３１により外殻が形成されている。
 
 
本体部３１の添加部２０側の内部には、ノズル部３２が配置されている。
ノズル部３２は、軸部３３と矢尻部３４を有しており、それらを貫通して矢尻部３４の先端にて開口したノズル（スリット状のノズル）３５を有している。
 
 
本体部３１には、内部と連通された気体供給孔３６が形成されている。気体供給孔３６は、ノズル部３２の軸部３３と正対している。
 
 
ノズル部３２の軸部３３と矢尻部３４は、本体部３１の内周面３１ａとの間に均等間隔となる間隙をおいて配置されている。
前記間隙が小さいほど、相対的に空気供給孔３６からの空気吸い込み圧力が大きくなり（吸い込む空気量が小さくなり）、繊維トウ１０の推進力が高められ、前記間隙が大きいほど、相対的に空気供給孔３６からの空気吸い込み圧力が小さく（吸い込む空気量が大きく）なり、粒状添加剤が空気供給孔３６側に逆噴射して飛び散る要因にもなる。
このため、前記間隙の幅は小さい方が好ましいが、余り小さいと生産性が低下することから、前記間隙の幅は０．３～１．０ｍｍの範囲であることが好ましい。
 
 
本体部３１は、ノズル部３２が配置された部分の内径は大きくなっており、それに続く第１開繊ゾーン（Ｚ1）の内径（ｄ1）は相対的に小さくなっており、内径（ｄ1）は均一である。ノズル３５は、第１開繊ゾーン（Ｚ1）に面している。
第１開繊ゾーン（Ｚ1）を形成している本体部３１は、幅方向の断面が円形である。
 
 
第２開繊ゾーン（Ｚ2）は、第１開繊ゾーン（Ｚ1）と第２開繊ゾーン（Ｚ2）の境界部から膨張・整形ユニット３側の開口部３１ｂまでの範囲である。
第２開繊ゾーン（Ｚ2）を形成している本体部３１は、幅方向の断面は円形である。
 
 
ノズル３５のノズル径（ｄ3）は、目的とする長尺状の繊維トウ１０の開繊物における粒状添加剤の保持形態及び保持量（含有量）に応じて調整する。即ち、ノズル３５のノズル径（ｄ3）を調整することにより、繊維トウ１０の開繊物における吸収剤の保持形態及び保持量（含有量）を制御することができる。
 
 
ノズル３５のノズル径（ｄ3）は、５～３０ｍｍの範囲が好ましく、５～２５ｍｍの範囲がより好ましい。
 
 
第１開繊ゾーン（Ｚ1）の内径（ｄ1）寸法は、ノズル３５のノズル径（ｄ3）の３～１０倍程度にすることができる。また生産性の観点からは、繊維トウ１０の総デニールが３５０００であるとき、第１開繊ゾーン（Ｚ1）の内径（ｄ1）寸法は２０ｍｍが好ましく、総デニールの数値に比例して増加・減少させることができる。
 
 
次に、開繊部３０における開繊方法について説明する。
添加部２０において粒状添加剤と接触した繊維トウ１０は、ノズル部３２内を通って、ノズル３５から本体部３１内の第１開繊ゾーンＺ1に出る。
この段階では、部分開繊された繊維トウ１０の一部（添加孔２２に正対する部分）に粒状添加剤が存在する状態となっており、気体供給口３６から本体部３１内に供給された気体流（空気流）と接触する。気体供給口３６は、ノズル部３２の軸部３３と正対しているため、空気供給時には、空気が直接セルロース繊維トウ１０に当たることはない。
 
 
気体供給口３６から供給する空気圧は、余り高すぎると次の膨張・整形工程における滞留時間が短くなって膨張が不十分になるおそれがあることから、０．３ＭＰａ以下の範囲が好ましく、０．０１～０．３ＭＰａの範囲がより好ましい。
スキン／コア構造の開繊物を得るためには、０．０１～０．１ＭＰａの範囲が好ましく、０．０５～０．１ＭＰａの範囲がより好ましい。
均一分散構造の開繊物を得るためには、０．１～０．３ＭＰａの範囲が好ましく、０．１～０．２ＭＰａの範囲がより好ましい。
 
 
気体供給口３６から供給された空気は、膨張ユニット３（開口部３１ｂ）方向に向かう流れを形成し、その状態にて、ノズル３５から第１開繊ゾーンＺ1に出たセルロース繊維トウ１０と接触する。この後、セルロース繊維トウ１０は空気圧により、厚み方向に拡大されて開繊される。
 
 
なお、上記工程においては、空気流により、ノズル部３２の後部とノズル部３２の先端部（第１開繊ゾーンＺ1）では圧力差が生じてしまい、ノズル部３２の先端部の方が高圧となる。
このままの状態であると、添加した粒状添加剤がノズル部３２の後端から飛び散ってしまい、添加量を増加させることが難しくなる。しかし、上記したような脱気孔２４を設けておき、そこから空気を逃がして常圧にすることで、粒状添加剤の飛散が防止されるようになり、粒状添加剤の添加量を増加させることができる。
 
 
（４）開繊された繊維トウを膨張・整形する工程開繊工程（開繊ユニット２）において開繊され、粒状添加剤が保持された繊維トウ１０を膨張・整形ユニット３に送り、膨張させながら整形する。
 
 
まず、膨張・整形ユニット３の構造について説明する。
膨張・整形ユニット３は、アダプター５０を介して本体部３１の開口部３１ｂ側に接続されたもので、アダプター５０と、それに取り付けられた膨張する繊維トウの形状を外側から整えるための弾性体（板バネ）４０を有するものである。
 
 
アダプター５０は、開口部３１ｂから出口５１に向かって拡大された傾斜面５４を有している。
拡大された傾斜面５４は、図１、図２に示すような円錐面状又は図３に示すような球面状である。
アダプター５０は、開口部５２の内径が２５～５０ｍｍで、開口部３１ｂの内径が１５～４０ｍｍであり、傾斜面５４の長さは５～３０ｍｍであることが好ましく、１０～２５ｍｍであることがより好ましい。
このような傾斜面５４を設けることによって、開繊されたトウが第２開繊ゾーンＺ2からアダプター５０内に入るとき、トウの開繊物が傾斜面５４に沿って広がることで開繊物と傾斜面５４との隙間が塞がれた状態になる。
このため、粒状添加剤を含む空気流が開繊物とアダプター５０の内壁面との隙間を通って排出され難くなり、従来の装置と比べると開繊物からの粒状添加剤の飛散量（脱落量）が低下される。
 
 
アダプター５０は幅方向の断面形状が扁平形状であり、出口５１は、図６に示すような長軸長さ／短軸長さ２～１０の関係を満たす楕円形である。長軸長さ／短軸長さは３～８が好ましく、４～７がより好ましい。
アダプター５０の出口５１は、上記した関係を満たす形状のものであればよく、楕円形のほか、菱形及びその正対する角部が円弧からなる形状のもの、長方形、長方形の角部が円弧からなる形状のもの、及び長方形の正対する辺が円弧からなるものから選ばれる形状のものが好ましい。
 
 
板バネ４０は、図１ではアダプター５０の内壁面５３に対して、周方向に均等間隔になるように複数枚が固定されており、側面から見たときには、先細り形状になるようにしてアダプター５０に取り付けられている。
板バネ４０は、アダプター５０の外壁面に取り付けることもできる。
板バネ４０は、図５、図６に示すように全体として筒状になるように複数枚が組み合わされて配置されているが、隣接する板バネ４０同士は間隔をおいて配置されている。板バネ４０がない箇所は、空気が抜けるための隙間となる。
複数枚の板バネ４０を取り付けることによって、第２開繊ゾーンＺ2から押し出された開繊トウが膨張したとき、周囲から複数枚の板バネ４０が押圧することによる整形作用が働くことから、円滑に整形が行われる。
なお、図示していないが、膨張した開繊物を保持するための（膨張した開繊物が垂れ下がらないようにするための）棒状の芯材を配置することもできる。
 
 
アダプター５０の出口５１を上記した長軸長さ／短軸長さ２～１０の形状にすることによって、従来よりも幅広い形状の開繊物を得ることができる。
 
 
膨張ユニット３は、図２に示すもののほか、図１１に示すように、弾力性のある金属からなり、周面に多数の空気抜け孔４６を有する筒体４４を用いることもできる。
 
 
膨張・整形ユニット３の内径は、実質的に本体部３１の外径よりも大きくなるように設定されており、本体部３１の外径の１倍以上であることが好ましく、１～１．４倍であることがより好ましい。
 
 
膨張・整形ユニット３の長さ（板バネ４０の長さ）は、例えば１５０～３５０ｍｍの範囲にすることができる。
 
 
膨張・整形ユニット３の形状（出口５１の幅方向の断面形状）により、最終的に得られる開繊物の断面形状及び幅を調整することができる。
 
 
次に、膨張・整形ユニット３における膨張・整形方法について説明する。
開繊工程において粒状添加剤が保持され、開繊された繊維トウ１０は、本体部の開口部３１ｂからより大きな径の膨張・整形ユニット３に出る。
この過程において、上記したように、アダプター５０の傾斜面５４の作用によって、開繊物からの粒状添加剤の飛散量（添加装置の出口からの飛散）が減少される。
その後、開繊された繊維トウ１０は、アダプター５０の出口５１の形状に応じた幅広い形状に膨張されるが、板バネ４０の弾性による作用により、過度の膨張が抑制される。
 
 
膨張・整形工程では、一時的に繊維トウ１０の開繊物が滞留した後、さらに押し出されることになるが、前記の滞留により、粒状添加剤が飛散することなく、繊維トウ１０の開繊物に保持される。
 
 
膨張・整形工程後、トウ開繊物は膨張・整形ユニット３から連続的に押し出され、粒状添加剤が保持された長尺状のトウ開繊物（トウ開繊物の膨張体）が得られる。
本発明の製造装置を使用した製造方法により得られたトウ開繊物の膨張体は、粒状添加剤の脱落量が減少することで保持量が増加されている。
さらに本発明の製造装置を使用した製造方法により得られたトウ開繊物の膨張体は、粒状添加物の脱落量が少なく粒状添加剤の分布もより均一になる。
 
 
本発明の製造装置を用いて得られた長尺状の繊維トウ開繊物（繊維トウ開繊物の膨張体）は、ノズル径（ｄ3）を調整することにより、所望構造の繊維トウ開繊物（繊維トウ開繊物の膨張体）を得ることができる。
 
 
（スキン／コア構造の開繊物）スキン／コア構造の長尺状の繊維トウ開繊物（繊維トウ開繊物の膨張体）は、ほぼトウのみで構成される厚いスキン層と、軸方向中心部（コア）に存在する高濃度の粒状添加剤からなる構造のものである。
このスキン／コア構造のものを得る場合には、ノズル３５の径（ｄ3）は５～１２ｍｍ未満の範囲が好ましく、より好ましくは６～１０ｍｍの範囲である。
 
 
ノズル径（ｄ3）が上記範囲である実施形態では、ノズル３５の出口では、繊維トウ１０と粒状添加剤の移動速度が異なるため、繊維トウ１０は広がりながら前に進む傾向にあるが、粒状添加剤はそのまま開繊空気に吹き飛ばされて、前に進んでいく。
このため、第１開繊ゾーン（Ｚ1）では、図１２（ａ）に示すように、トウ開繊物１０ａからなるスキン層１４と、軸方向の中心部分に集中した粒状添加剤１５からなるコア１６を有するスキン／コア構造の開繊物となる。
 
 
上記した比率範囲で繊維トウ１０と粒状添加剤を使用した場合のスキン／コア構造の開繊物は、最終的に得られた開繊物の外径が１５０ｍｍであるとき、スキン層の厚みは２～１０ｍｍ程度である。
 
 
なお、図１２（ａ）は、スキン層１４とコア１６との位置関係を示すものであり、実際に製造されたものは、図１２（ａ）に示すようにスキン層１４とコア１６が明確な境界を形成しているものではなく、軸方向の中心部に粒状添加剤１５の大部分が集中したコア１６があり、コア１６の周囲のスキン層１４にも一部の粒状添加剤１５が分散しているものである。
本発明の製造装置を使用した製造方法を適用した場合には、開繊物のコアに存在する粒状添加剤の量は、全体の９５質量％以上にすることができ、好ましくは９７質量％以上、より好ましくは９９質量％以上にすることができる。
なお、最終的には、図１２（ａ）で示すスキン／コア構造の開繊物はロール等で厚み方向に圧縮することで吸収体に適用する形状のものとして得られる。
 
 
（均一分散構造）
均一分散構造の長尺状の繊維トウ開繊物（繊維トウ開繊物の膨張体）は、繊維トウ全体に対して粒状添加剤が均一に分散した形態のもの（但し、一部は表面にも付着された状態となっているもの）である。
この均一分散構造のものを得るためには、ノズル３５の径（ｄ3）は１２～３０ｍｍの範囲が好ましく、より好ましくは１２～２５ｍｍの範囲である。
 
 
ノズル径（ｄ3）が上記範囲である実施形態では、ノズル径（ｄ3）が相対的に小さい実施形態と比べると、粒状添加剤はより広い範囲に分散した形態となる。
このような分散形態の場合には、第１開繊ゾーン（Ｚ1）では、図１２（ｂ）に示すように、トウ開繊物１０ａに粒状添加剤１５が均一に分散した構造の開繊物となる。
なお、均一分散構造の長尺状の繊維トウ開繊物は、膨張・成形工程や、その後の目的とする用途に適した形状に加工する過程において、表面に付着した粒状添加剤が脱落することがあるため、スキン／コア構造の開繊物と比べると、粒状添加剤の含有量が少なくなる。
なお、最終的には、図１２（ｂ）で示す均一分散構造の開繊物はロール等で厚み方向に圧縮することで吸収体に適用する形状のものとして得られる。
 
 
＜第２の実施形態＞
図７、図８に示す製造装置と、それを用いた製造方法の実施形態を説明する。
図７、図８に示す製造装置は、予備開繊ユニット１、開繊ユニット２（添加部２０）、開繊ユニット２（開繊部３０）の第１開繊ゾーン（Ｚ1）までは図１で示す製造装置と同じであり、それよりも下流側の構造が異なる。
よって、以下においては異なる構造部分のみを説明する。
 
 
本体部３１に形成された第２開繊ゾーンＺ2は、幅方向の断面形状は円形であるが、第１開繊ゾーンＺ1との境界部から開口部３１ｂに向かって内径が少しずつ大きくなっている。
 
 
膨張・整形ユニット３は、アダプター５０を介して本体部３１の開口部３１ｂ側に接続されたもので、アダプター５０と、それに取り付けられた膨張する繊維トウの形状を外側から整えるための弾性体（板バネ）４０を有するものである。
 
 
アダプター５０は、開口部３１ｂから出口５１に向かって拡大された傾斜面５４を有している。
拡大された傾斜面５４は、図７、図８に示すような円錐面状のほか、図３に示したような球面状でもよい。
アダプター５０は、開口部５２の内径が２５～５０ｍｍで、開口部３１ｂの内径が１５～４０ｍｍであり、傾斜面５４の長さは５～３０ｍｍであることが好ましく、１０～２５ｍｍであることがより好ましい。
このような傾斜面５４を設けることによって、開繊されたトウが第２開繊ゾーンＺ2からアダプター５０内に入るとき、トウの開繊物が傾斜面５４に沿って広がることで開繊物と傾斜面５４との隙間が塞がれた状態になる。このため、粒状添加剤を含む空気流が開繊物とアダプター５０の内壁面との隙間を通って排出され難くなり、従来の装置と比べると開繊物からの粒状添加剤の飛散量（脱落量）が低下される。
 
 
アダプター５０は、幅方向の断面形状が円形であり、出口５１は図１０に示すような円形である。
図７、図８では、板バネ４０は、アダプター５０の内壁面５３に対して周方向に均等間隔になるように複数枚が固定されており、側面から見たときには、先細り形状になるようにしてアダプター５０に取り付けられている。
板バネ４０は、アダプター５０の外壁面に取り付けることもできる。
板バネ４０は、図１０に示すように全体として筒状になるように複数枚が組み合わされて配置されているが、隣接する板バネ４０同士は間隔をおいて配置されている。
板バネ４０がない箇所は、空気が抜けるための隙間となる。
複数枚の板バネ４０を取り付けることによって、第２開繊ゾーンＺ2から押し出された開繊トウが膨張したとき、周囲から複数枚の板バネ４０が押圧することによる整形作用が働くことから、円滑に整形が行われる。
なお、図示していないが、膨張した開繊物を保持するための（膨張した開繊物が垂れ下がらないようにするための）棒状の芯材を配置することもできる。
 
 
膨張ユニット３は、図７、図８に示すもののほか、図１１に示すように、弾力性のある金属からなり、周面に多数の空気抜け孔４６を有する筒体４４を用いることもできる。
 
 
膨張・整形ユニット３の内径（出口の内径）は、実質的に本体部３１の外径よりも大きくなるように設定されており、本体部３１の外径の１倍以上であることが好ましく、１～１．４倍であることがより好ましい。
 
 
膨張・整形ユニット３の長さ（板バネ４０の長さ）は、例えば１５０～３５０ｍｍの範囲にすることができる。
 
 
膨張・整形ユニット３の形状（幅方向の断面形状）により、最終的に得られる開繊物の断面形状及び幅を調整することができる。
 
 
本発明の製造方法により得られた繊維トウの開繊物（繊維トウ開繊物の膨張体）は、繊維トウ質量よりも多量の粒状添加剤を含有させることができる。
このため、前記繊維トウ開繊物を用い、使い捨ておむつ、生理用品、たばこフィルター、等の各種製品を製造した場合には、従来技術を適用した場合と比べると、粒状添加剤（高分子吸水剤、活性炭等）の飛散量（脱落量）を減少させることができるため、各種製品の性能を向上させることができる。
 
 
特にスキン／コア構造の繊維トウ開繊物を使い捨ておむつ、生理用品等に適用した場合には、局部的にかつより多量に粒状添加剤（高分子吸水剤）を偏在させたものが得られるため、製品としての性能をさらに向上させることができる。
 
 
さらに、開繊物がスキン／コア構造であると、均一分散構造の繊維トウ開繊物と比べると、繊維トウ開繊物を所望形状に成形加工する過程において粒状の高分子吸収剤が脱落し難いという利点がある。
また、たばこフィルターに成形加工したとき、表面に粒状添加剤が存在しないようにできるため、たばこを吸うときの口触りが良い。
 
実施例１、２、比較例１表１に示す製造装置を使用した。
図１／図２は、図１の製造装置において、膨張整形ユニットとして図２に示すものを使用したことを意味する。
図１／図３は、図１の製造装置において、膨張整形ユニットとして図３に示すものを使用したことを意味する。
図１／図４は、図１の製造装置において、膨張整形ユニットとして図４に示すものを使用したことを意味する。
図４は、図１、図２に示す傾斜面５４がないものである。
 
 
表１に示す各製造装置を用いて、セルロース繊維トウの開繊物を製造した。
膨張・整形ユニット３は、いずれの例も、合計１２枚の板バネ（厚さ１．２ｍｍ、幅６ｍｍ、長さ１５０ｍｍ）を用いた。
粒状添加剤として、高分子吸水剤粒子（ＳＡＰ）としてポリアクリル酸塩を用いた。
ポリアクリル酸塩は市販の紙おむつ（ユニ・チャーム株式会社製  ムーニーマンスリムパンツ）を分解して高分子吸収剤を集めた。この高分子吸収剤粒子を１０ｇ／トウ３ｇの割合で用いた。
なお、観察を容易にするため、予め赤色の油性マジックでこの高分子吸収剤粒子を着色した。
高分子吸水剤粒子（ＳＡＰ）の添加量は、表１に示すように変化させた。
なお、例えばＳＡＰ／繊維＝２／１は、繊維質量１に対してＳＡＰを２倍量添加したことを意味する。
予備開繊後の繊維トウ１０の幅は１００ｍｍであり、運転速度（繊維トウ１０の送り速度）は５０m/minの範囲で調整した。
空気供給孔３６からの空気圧力は０．０５MPとした。
 
 
（１）開繊物の幅開繊物を切断して巾方向に１０点計測し平均値を求めた。
（２）繊維の絡み具合
感触により評価した。開繊体が弾性を持っている場合を○。
弾性がない場合を×とした。両者の中間の触感を△とした。
（３）ＳＡＰ分散性ＳＡＰの分散性を目視で観察した。赤色が均一に分散されているものを○、赤色に偏りがあるものを×とした。
（４）ＳＡＰ飛散率開繊装置を１０分間運転し、その間のＳＡＰ脱落物をアダプター５０の下方に設置したトレイで回収して、１０分間当たりのＳＡＰの脱落量を測定した。ＳＡＰの添加量がら理論的な開繊体へのＳＡＰの添加量を求め、下式によりＳＡＰの飛散率（％）を求めた。
飛散率（％）＝ＳＡＰ脱落量（ｇ）／（理論的ＳＡＰ添加量（ｇ））×１００
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
  
 
図１／図２又は図１／図３に示す製造装置を使用することで、ＳＡＰの飛散率を低下できることが確認された。
 
 
実施例３、比較例２表２に示す製造装置を使用した。
図７／図８は、図７の製造装置において、膨張整形ユニットとして図８に示すものを使用したことを意味する。
図７／図９は、図７の製造装置において、膨張整形ユニットとして図９に示すものを使用したことを意味する。
図９は、図７、図８に示す傾斜面５４がないものである。
表２に示す各製造装置を用いて、実施例１、２、比較例１と同様にしてセルロース繊維トウの開繊物を製造した。
 
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
  
 
図７／図８に示す製造装置を使用することで、ＳＡＰの飛散率を著しく低下できることが確認された。
 
本発明の製造装置を用いて得られた繊維トウの開繊物は、たばこフィルターの製造用材料、使い捨ておむつや生理用品等の製造材料として好適である。
 
１  予備開繊ユニット
２  開繊ユニット
３  膨張・整形ユニット
１０  繊維トウ
２０  粒状添加剤の添加部
２１  添加部本体
２２  添加孔
２４  脱気孔
３０  開繊部
３１  本体部
３２  ノズル部
３５  ノズル
３６  空気供給孔
４０  板バネ
５０  アダプター
５１  アダプター出口
５４  アダプターの傾斜面
 

Claims (8)

  1.  
    長尺状繊維トウの開繊物を製造するための製造装置であり、少なくとも１対のロールを供えた予備開繊ユニット(1)、予備解繊ユニット(1)に接続された開繊ユニット(2)、開繊ユニット(2)に接続された膨張・整形ユニット(3)を有しており、予備開繊ユニット(1)、開繊ユニット(2)及び膨張・整形ユニット(3)が、繊維トウ(10)を連続的に送るための連通した空間を形成するようにして接続されているものであり、開繊ユニット(2)が、粒状添加剤の添加部(20)と、添加部(20)に接続された開繊部(30)とを有しており、開繊部(30)が、両端が開口し、一端側（添加部(20)側）の開口部が添加部本体(21)と接続され、他端側の開口部(31b)が膨張・整形ユニット(3)と接続されたシリンダ状の本体部(31)、本体部(31)の添加部(20)側の内部において、本体部(31)の内周面と均等間隔をおいて配置された、ノズル(35)を有するノズル部(32)、本体部(31)の内外を連通して設けられており、ノズル部(32)と本体部(31)との間隙に面して開口した気体供給孔(36)を有しており、本体部(31)が、ノズル部(32)のノズル(35)が面した第１開繊ゾーン（Ｚ1）と、第１開繊ゾーン（Ｚ1）から開口部(31b)までの第２開繊ゾーン（Ｚ2）を有しており、少なくとも第１開繊ゾーン（Ｚ1）の内径（ｄ1）が均一径であり、膨張・整形ユニット(3)が、アダプター(50)を介して本体部(31)の開口部(31b)側に接続されたもので、アダプター(50)とそれに取り付けられた膨張する繊維トウの形状を外側から整えるための弾性体を有するものであり、アダプター(50)が、内部に出口(51)に向かって拡大された傾斜面を有しているものである、製造装置。
  2.  
    アダプター(50)内部の出口(51)に向かって拡大された傾斜面が、円錐面状又は球面状の面である、請求項１記載の製造装置。
  3.  
    本体部(31)が、ノズル部(32)のノズル(35)が面した第１開繊ゾーン（Ｚ1）と、第１開繊ゾーン（Ｚ1）から開口部(31b)までの第２開繊ゾーン（Ｚ2）を有しており、第１開繊ゾーン（Ｚ1）の内径（ｄ1）の内径が均一径であり、第２開繊ゾーン（Ｚ2）の内径が、第１開繊ゾーン（Ｚ1）から開口部(31b)に向かって縮小されている、請求項１又は２記載の製造装置。
  4.  
    第１開繊ゾーン（Ｚ1）と第２開繊ゾーン（Ｚ2）の幅方向の断面形状が円形であり、アダプター(50)の出口(51)の幅方向の断面形状が長軸長さ／短軸長さが２～１０の関係
    を満たす形状のものである、請求項１～３のいずれか１項記載の製造装置。
  5.  
    第１開繊ゾーン（Ｚ1）の幅方向の断面形状が円形であり、第２開繊ゾーン（Ｚ2）の開口部(31b)の幅方向の断面形状が長軸長さ／短軸長さが２～１０の関係を満たす形状のものであり、アダプター(50)の出口(51)の幅方向の断面形状が長軸長さ／短軸長さが２～１０の関係を満たす形状のものである、請求項１～３のいずれか１項記載の製造装置。
  6.  
    幅方向の断面が長軸長さ／短軸長さが２～１０の関係を満たす形状のものが、楕円形、菱形及びその正対する角部が円弧からなる形状のもの、長方形、長方形の角部が円弧からなる形状のもの、及び長方形の正対する辺が円弧からなるものから選ばれる形状のものである、請求項４又は５記載の製造装置。
  7.  
    添加部(20)が、繊維トウ(10)を送るための貫通孔を軸方向に有する添加部本体(21)と、添加部本体(21)に形成され、さらに前記貫通孔と連通された粒状添加剤の添加孔(22)と脱
    気孔(24)を有している、請求項１～６のいずれか１項記載の製造装置。
  8.  
    請求項１～７のいずれか１項記載の製造装置を用いた長尺状繊維トウの開繊物の製造方法であって、捲縮された繊維トウを連続的に通しながら、予備開繊する工程、予備開繊した繊維トウと粒状添加剤を接触させる工程、粒状添加剤と接触された繊維トウを空気流で開繊する開繊工程、開繊された繊維トウを膨張・整形する工程を有している、長尺状繊維トウの開繊物の製造方法。
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