JP2007168181A

JP2007168181A - シート材の開孔又は延伸装置

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Publication number: JP2007168181A
Application number: JP2005366721A
Authority: JP
Inventors: Takanobu Miyamoto; 孝信宮本; Yasuhiro Komori; 康浩小森
Original assignee: Kao Corp
Current assignee: Kao Corp
Priority date: 2005-12-20
Filing date: 2005-12-20
Publication date: 2007-07-05

Abstract

【課題】シート材に幅方向の引っ張り力を加えた状態下に、該シート材に開孔又は延伸処理を施すことができ、該シート材に、輪郭の鮮明な開孔を形成したり、該シート材を大きく延伸したりすることができる装置及び方法を提供すること。
【解決手段】本発明のシート材の開孔又は延伸装置は、それぞれ周方向に延びる複数本の突条部２１を有する第１のロール２と、第１のロール２の突条部２１，２１間に挿入される穿孔ピン３１を有する第２のロール３とを具備し、第１及び第２のロールそれぞれの軸長方向における、突条部又は穿孔ピンを有する領域の両外方に、凸部と凹部とが周方向に交互に形成された噛合部２Ｓ，３Ｓが形成されており、第１及び第２のロール間に導入したシート材４の両側を、第１のロールの噛合部２Ｓと第２のロールの噛合部３Ｓとの間で狭圧しながら、該シート材４に開孔又は延伸処理を施すことができるようになされている。
【選択図】図１

Description

本発明は、シート材に開孔又は延伸処理を施す装置及び方法に関する。

シート材に立体的な開孔を形成する方法として、先に、出願人は、シート材の搬送方向に沿って、角錐又は円錐形状の凸状ピンを列状に有し、その列が多列に並設しているピンロール（第１の押し型）と、該多列の間に嵌入する突条部を有する突条ロール（第２の押し型）との間にシート材を導入し、該シート材に多数の立体的な開孔（貫通孔）を形成する方法を提案している（例えば、特許文献１，２参照）
しかし、従来の開孔方法においては、輪郭の鮮明な開孔が形成できない場合があった。

また、実質的に引っ張られていない歪ゼロの延伸積層ウエブを、相補的な立体的な表面を持つ一対の向き合ったロール間に供給し、該延伸積層ウエブの漸次延伸させるべき部分に拘束を加えた状態で、該延伸積層ウエブに、漸次延伸を加える方法が知られている（特許文献３参照）。この方法においては、ニップロール同士間、又はロールとベルトとの間のニップによりシート材を把持し該シート材が中央部に寄るのを防止しながら、一対の前記ロール間で挟圧して延伸させている。
しかし、横強度の高いシート材の場合には、特に該シート材を一方のロールの凹部に大きく押し込んで延伸させようとすると、該シート材を、ニップロール同士間やロールとベルトとの間で把持して押さえるだけでは、シート材が次第に中央に寄ってしまう。また、シート材の両側を拘束して、シート材が中央部に寄るのを防止するだけでは、シート材を幅方向に引っ張る力までは発生しないため、シート材を延伸する程度が大きくない。

特開平０６−３３０４４３号公報特開平０５−３１７３５８号公報特表平０６−５０５６８１号公報

従って、本発明の目的は、シート材に幅方向の引っ張り力を加えた状態下に、該シート材に開孔又は延伸処理を施すことができ、該シート材に、輪郭の鮮明な開孔を形成したり、該シート材を大きく延伸したりすることのできる、シート材の開孔又は延伸装置、及びシート材の開孔又は延伸方法を提供することにある。

本発明は、それぞれ周方向に延びる複数本の突条部を有する第１のロールと、第１のロールの前記突条部間に挿入される穿孔ピン又は突条部を有する第２のロールとを具備し、第１及び第２のロールそれぞれの軸長方向における、突条部又は穿孔ピンを有する領域の両外方に、凸部と凹部とが周方向に交互に形成された噛合部が形成されており、第１のロール及び第２のロールとの間に導入されたシート材の両側を、第１のロールの噛合部と第２のロールの噛合部との間で狭圧しながら、該シート材に開孔又は延伸処理を施すことができるようになされている、シート材の開孔又は延伸装置を提供することにより、前記目的を達成したものである。

また、本発明は、それぞれ周方向に延びる複数本の突条部を有する第１のロールと、第１のロールの前記突条部間に挿入される穿孔ピン又は突条部を有する第２のロールとの間にシート材を導入し、該シート材の両側を、相互に噛み合う第１のロールの噛合部と第２のロールの噛合部との間で狭圧し、該シート材に幅方向の引っ張り力を加えた状態下に、該シート材に開孔又は延伸処理を施すシート材の開孔又は延伸方法を提供することにより、前記目的を達成したものである。

本発明のシート材の開孔又は延伸装置によれば、シート材に幅方向の引っ張り力を加えた状態下に、該シート材に開孔又は延伸処理を施すことができ、輪郭の鮮明な開孔を形成したり、該シート材を大きく延伸したりすることができる。
本発明のシート材の開孔又は延伸方法によれば、シート材に、輪郭の鮮明な開孔を形成したり、シート材を大きく延伸したりすることができる。

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。
本発明の第１実施形態の装置及び方法は、図１〜図３に示すように、シート材に開孔を形成するシート材の開孔装置及び開孔方法である。
第１実施形態の装置１は、図１〜図３に示すように、それぞれ周方向に延びる複数本の突条部２１を有する第１のロール２と、第１のロール２の突条部２１，２１間に挿入される穿孔ピン３１を有する第２のロール３とを具備している。

第１のロール２における突条部２１は、図２に示すように、該ロール２の軸長方向の中央領域２Ａに設けられており、隣り合う突条部２１間には、穿孔ピン３１が嵌入する程度の隙間が設けられている。第１のロール２の突条部２１は、該ロール２の回転軸２２の周囲に固定された円板２３の周縁部から形成され、突条部２１間の隙間は、円板２３と円板２３との間にスペーサ２４を介在させることで形成されている。円板２３及びスペーサ２４の中央部には、回転軸２２の挿通孔が形成されており、円板２３及びスペーサ２４自体は環状に形成されている。円板２３及びスペーサ２４は、回転軸２２の軸長方向に重ね合わされ、該回転軸２２に、図示しない公知の固定手段（締結部材等）によって固定されている。

第２のロール３は、シート材４を挟んで第１のロール２と対向して配される。
第２のロール３における穿孔ピン３１は、図２に示すように、該ロール３の軸長方向の中央領域３Ａに設けられている。穿孔ピン３１は、第２のロール３の周方向に直列に多数配されており、その列が、ロール３の軸長方向に多列に形成されている。穿孔ピン３１は、図示しないが、周縁部に多数の穿孔ピンを一定間隔に形成したピン円板を、第２のロール３の回転軸３２の周囲に固定することにより設けられている。ピン円板は、第１のロールの回転軸２２に対する前記円板２３の固定と同様に、ピン円板間にスペーサを介在させて固定する。
第２のロール３の回転軸３２には、カートリッジヒータの挿入孔（図示せず）が形成され、カートリッジヒータの加熱により適宜ピン円板を加熱可能になされている。

第１のロール２の軸長方向における、前記中央領域（突条部２１を有する領域）２Ａの両外方には、凸部２ａと凹部２ｂとが周方向に交互に形成された噛合部２Ｓ、２Ｓが形成されている。また、第２のロール３の軸長方向における、前記中央領域（穿孔ピン３１を有する領域）３Ａの両外方にも、凸部３ａと凹部３ｂとが周方向に交互に形成された噛合部３Ｓ，３Ｓが形成されている。第１のロール２の噛合部２Ｓと第２のロール３の噛合部３Ｓとは、両者間にシート材４を介在させた状態で相互に噛み合うようになされている。

第１のロール２の各噛合部２Ｓには、周方向に凸部２ａと凹部２ｂとが交互に形成された単位噛合部２５〜２８がロール２の軸長方向に複数形成されている。そして、図１及び図２に示すように、隣り合う単位噛合部における、凸部２ａ及び凹部２ｂのロール周方向の位置が異なっている。より具体的には、隣り合う単位噛合部における、凸部及び凹部のロール周方向の位置が、凸部及び凹部のロール周方向のピッチの半ピッチ分にずれている。
第２のロール３の各噛合部３Ｓにも、周方向に凸部３ａと凹部３ｂとが交互に形成された単位噛合部３５〜３８がロール３の軸長方向に複数形成されている。第２のロール３においても、隣り合う単位噛合部における凸部及び凹部のロール周方向の位置が、凸部及び凹部のロール周方向のピッチの半ピッチ分ずれている。
そして、第１のロール２と第２のロール３は、両ロール２，３の軸長方向における同一位置にある単位噛合部同士がシート材４を介在させた状態で噛み合うようになされている。

本実施形態における噛合部２Ｓ，２Ｓは、それぞれ、外周面の周方向に凸部２ａと凹部２ｂとが交互に形成された歯車状円板２５’〜２８’が、前記軸部２２の周囲に固定されて形成されている。本実施形態の各噛合部２Ｓにおいては、４枚の歯車状円板２５’〜２８’が、軸部２２の軸長方向に並べられている。前述した各単位噛合部２５〜２８は、個々の歯車状円板２５’〜２８’の外周面から形成されている。
本実施形態における各噛合部３Ｓ、３Ｓは、それぞれ、外周面の周方向に凸部３ａと凹部３ｂとが交互に形成された歯車状円板３５’〜３８’が、前記軸部３２の周囲に固定されて形成されている。本実施形態における各噛合部３Ｓにおいては、４枚の歯車状円板３５’〜３８’が、軸部３２の軸長方向に並べられている。前述した各単位噛合部３５〜３８は、個々の歯車状円板３５’〜３８’の外周面から形成されている。

上述した第１実施形態の装置１を用いたシート材の開孔方法について説明する。
第１及び第２ロール２，３を、図１及び図３中の矢印Ｐで示す方向に回転させ、回転する両ロール２，３間に、公知の搬送手段により搬送した帯状のシート材４を導入する。
尚、シート材４は、両ロール２，３の軸長方向における両噛合部２Ｓ，２Ｓ間及び両噛合部３Ｓ，３Ｓ間に亘る幅のものを用いる。
第１及び第２ロール２，３間に導入されたシート材４における、第１のロール２の中央領域２Ａと第２のロール３の中央領域３Ａとの間に導入された部分には、第１のロール２の突条部２１と、第１のロール２の突条部２１，２１間に挿入される第２のロールの穿孔ピン３１とによる押圧により、多数の立体的な開孔（貫通孔）４１が形成される。
第１のロール２の中央領域２Ａと第２のロール３の中央領域３Ａとの間に導入されたシート材４に、立体的な開孔（貫通孔）４１が形成される仕組みは、特許文献１の方法又は装置と同様である。第１のロール２の突条部２１や第２のロールの穿孔ピン３１の配置、それらの相対的な位置関係、穿孔ピン３１の加熱等、特に詳述しない点は、特許文献１の方法又は装置と同様とすることができる。

本実施形態においては、第１及び第２ロール２，３間に導入されたシート材４の長手方向の両側が、第１のロール２の噛合部２Ｓと第２のロール３の噛合部３Ｓとの間で狭圧される。シート材４における、互いに噛み合う噛合部２Ｓ，３Ｓ間で狭圧された部分は、噛合部２Ｓ，３Ｓの凹凸形状に沿った形状に変形し、シート材の搬送方向（以下、ＭＤともいう）及びシート材の搬送方向に直交する方向（以下、ＣＤ方向ともいう）に引き伸ばされる。
その結果、シート材４に穿孔ピン３１が突き刺さるのと同時あるいはその直前又はその直後から、該シート４に、ＣＤ方向の引っ張り力が加わり、単にシート材４が幅方向中央に寄らないように該シート材４の両側部をピンテンター等により拘束した場合に比べても、より大きな張力がシート材４に加わる。
そして、その高張力状態下に、穿孔ピン３１がシート材４に突き刺さり、あるいは該シート材４に突き刺さった穿孔ピン３１が抜き取られる。
これにより、シート材４には、形状がきれいな立体的な開孔４１、例えば平面視したときの開孔の輪郭が鮮明な立体的な開孔（貫通孔）４１が形成される。

凸部２ａ、３ａと凹部２ｂ、３ｂを有する第１及び第２のロール２，３には、平歯車や斜歯歯車などの歯車が使用できるが、製作コストの点でインボリュート歯形の平歯車が望ましく、シート４に幅方向の引っ張り力を与える観点から、モジュール範囲が好ましくは０．６〜２０であり、より好ましくは１〜１０である。各噛合部２Ｓ，３Ｓの凸部と凹部のかみ合い距離は、２×Ｍ（ｍｍ）（但しＭはモジュール）であり、例えばモジュール０．６では１．２ｍｍであり、モジュール１〜１０では２．０〜２０ｍｍである。
また、各噛合部２Ｓ，３Ｓのロール軸長方向の長さＬ（図２参照）は、前記中央領域（凸条部２１を有する領域）２Ａの同方向の長さＬ２に対する比（Ｌ／Ｌ２）が、０．０５以上であることが好ましく、より好ましくは０．１〜０．４である。また、ロール２、ロール３のピッチ円直径の比については、特に制限はないが、１：１が好ましい。各噛合部２Ｓ，３Ｓの前記長さＬは、５ｍｍ以上であることが好ましく、より好ましくは１０ｍｍ以上である。

開孔処理を施す対象のシート材４としては、各種公知のシート材を用いることができ、例えば、各種製法による不織布、織布、樹脂フィルム、不織布又は織布と樹脂フィルムの積層体等が挙げられる。生理用ナプキン、使い捨ておむつ、パンティライナー等の吸収性物品の表面シートとして好ましく用いられる、開孔を有するシート材を形成する場合には、不織布、又は不織布と樹脂フィルムとの積層体が好ましく用いられる。不織布としては、例えば、カード法により製造された熱融着繊維ウエブを熱風処理して得られるエアスルー不織布、スパンボンド不織布、メルトブローン不織布、スパンレース不織布、ニードルパンチ不織布等が挙げられる。これらの不織布における繊維の結合手段に特に制限はなく、例えば、バインダーによる結合や熱融着による結合を用いることができる。また、繊維の結合に代えて、スパンレース不織布等のように繊維の機械的な絡合を利用してもよい。滑らかな肌触りや柔らかさの観点からは、カード法により得られた熱融着繊維ウエブを熱風処理し、強固な圧縮を与えずに不織布化したエアスルー不織布が特に好適である。

次に、本発明の第２実施形態の装置及び方法について、図４を参照して説明する。
第２実施形態の装置及び方法は、シート材４に延伸処理を施す装置及び方法である。
第２実施形態の装置１’は、図４に示すように、それぞれ周方向に延びる複数本の突条部２１を有する第１のロール２と、第１のロール２の突条部２１，２１間に挿入される突条部３１’を有する第２のロール３とを具備している。
第２実施形態の装置における第１のロール２は、噛合部２Ｓ，２Ｓ間の幅及び突条部２１の本数が異なる以外は、第１実施形態における第１のロール２と同様の構成を有している。第２実施形態の装置における第２のロール３は、軸長方向の中央領域３Ａに、穿孔ピン３１に代えて、第１のロール２の中央領域２Ａにおけるのと同様の突条部３１’が形成されている。そして、第１のロール２と第２のロール３の相対向部においては、第１のロール２の突条部２１が、第２のロール３の２つの突条部３１’，３１’間に挿入され、第２のロール３の突条部３１’が、第１のロール２の２つの突条部２１，２１間に挿入されるようになされている。
第２実施形態について特に説明しない点は、第１実施形態と同様である。

第２実施形態の装置１’も、第１実施形態の装置と同様に、第１のロール２の軸長方向における中央領域（突条部２１を有する領域）２Ａの両外方に噛合部２Ｓ、２Ｓが形成され、また、第２のロール３の軸長方向における、中央領域（突条部３１’を有する領域）３Ａの両外方に噛合部３Ｓ，３Ｓが形成されている。また、第１のロール２の噛合部２Ｓと第２のロール３の噛合部３Ｓとは、両者間にシート材４を介在させた状態で相互に噛み合うようになされている。

第２実施形態の装置を用いてシート材を延伸するには、第１及び第２ロール２，３を回転させ、回転する両ロール２，３間に、公知の搬送手段により搬送した帯状のシート材４を導入する。これにより、シート材４における、第１のロール２の中央領域２Ａと第２のロール３の中央領域３Ａとの間に導入された部分は、両ロール２，３の突条部２１，３１’による相互の押し込み作用により、シート材４の幅方向の断面形状が、図４に示すように、波形あるいはジグザグ形の形状に変形し、それにより、該シート４が幅方向（ＣＤ方向と同じ）に延伸される。この延伸の際には、シート材４の両側が、第１のロール２の噛合部２Ｓと第２のロール３の噛合部３Ｓとの間で狭圧される。これによって、シート材４に、幅方向の引っ張り力が加わり、単にシート材４が幅方向中央に寄らないように該シート材４の両側部をピンテンター等により拘束した場合に比べて、より大きな張力がシート材４に加わる。そのため、シート材４を効率的に大きく延伸することができる。

本発明の装置又は方法で延伸させるシート材としては、非弾性繊維ウエブと、弾性繊維ウエブと弾性繊維ウエブとがこの順に積層され、これらが、エンボスやエアースルー方式の熱風処理等によって厚み方向に一体化したもの積層不織布等が挙げられる。このような積層不織布に、幅方向の延伸処理を施し、非弾性繊維ウエブを伸長させることで、全体として伸縮性に富む積層不織布を得ることができる。

前記積層不織布における弾性繊維層は、弾性を有する繊維の集合体である。弾性を有する繊維の成形方法には、例えば溶融した樹脂をノズル孔より押出し、この押出された溶融状態の樹脂を熱風により伸長させることによって繊維を細くするメルトブローン方法と半溶融状態の樹脂を冷風や機械的ドロー比によって延伸するスパンボンド法がある。また、メルトブローン法の特殊な方法として、メルトブローン法にスパンボンド法を組み合わせたスピニングブローン法がある。また、弾性繊維層は、弾性を有する繊維からなるウエブや不織布の形態であり得る。例えば、スピニングブローン法、スパンボンド法、メルトブローン法等によって形成されたウエブや不織布であり得る。特に好ましくは、スピニングブローン法で得られたウエブである。弾性繊維層の構成繊維としては、例えば熱可塑性エラストマー、ゴムなどを原料とする繊維を用いることができる。特に熱可塑性エラストマーを原料とする繊維は、通常の熱可塑性樹脂と同様に押出機を用いた溶融紡糸が可能であり、またそのようにして得られた繊維は熱融着させやすいので、エアスルー不織布を基本構成とする本実施形態の伸縮性不織布に好適である。熱可塑性エラストマーとしては、ＳＢＳ、ＳＩＳ、ＳＥＢＳ、ＳＥＰＳ等のスチレン系エラストマー、オレフィン系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、ポリウレタン系エラストマーを挙げることができる。これらは一種を単独で又は二種以上を組み合わせて用いることができる。

前記積層不織布における非弾性繊維層は、伸長性を有するが、実質的に非弾性のものである。ここでいう、伸長性は、構成繊維自体が伸長する場合と、構成繊維自体は伸長しなくても、繊維どうしの交点において熱融着していた両繊維どうしが離れたり、繊維どうしの熱融着等により複数本の繊維で形成された立体構造が構造的に変化したり、構成繊維がちぎれたりして、繊維層全体として伸長する場合の何れであっても良い。非弾性繊維層を構成する繊維としては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエステル（ＰＥＴやＰＢＴ）、ポリアミド等からなる繊維等が挙げられる。非弾性繊維層を構成する繊維は、短繊維が好ましく、撥水性を有することが好ましい。また、芯鞘型又はサイド・バイ・サイド型の複合繊維、分割繊維、異形断面繊維、捲縮繊維、熱収縮繊維等を用いることもできる。これらの繊維は一種を単独で又は二種以上を組み合わせて用いることができる。非弾性繊維層は、連続フィラメント又は短繊維のウエブ又は不織布であり得る。

本発明の装置又は方法で延伸させるシート材は、上記の積層不織布に限られず、各種製法による不織布、織布、不織布や織布と樹脂フィルムの積層体、樹脂フィルム等であっても良い。

以上、本発明をその好ましい実施形態に基づき説明したが、本発明のシート材の開孔又は延伸装置は、上記の各実施形態に制限されず、種々の変更可能である。
例えば、上述した実施形態における第１及び第２のロール２，３の噛合部２１，３１は、それぞれ、４つの単位噛合部からなるものであったが、２つ若しくは３つ又は５つ以上の単位噛合部からなるものであっても良い。また、複数の単位噛合部における隣り合う単位噛合部は、凸部及び凹部のロール周方向の位置が、凸部及び凹部のロール周方向のピッチの１／３ピッチ、１／５ピッチ等、半ピッチ以外の角度ずれていても良い。但し、半ピッチずれていることが、シート材４に大きな引っ張り力を加える観点から好ましい。
また、第１及び第２のロール２，３の噛合部２１，３１は、図５に示すように、凸部ａと凹部ｂとがロール周方向に一列に並んだものであって、単位噛合部に分割されていないものであっても良い。この場合には、シート材４における、互いに噛み合う噛合部２Ｓ，３Ｓ間で狭圧された部分は、ＭＤ方向の断面形状が変化し、直接的にはＭＤ方向に延伸するが、そのＭＤ方向の伸長に伴うＣＤ方向の収縮によって、第１及び第２のロールの中央領域２Ａ，３Ａ間に位置する部分に幅方向に引っ張る力が加わる。

本発明の第１実施形態に係るシート材の開孔装置を示す斜視図である。図１に示す装置の第１及び第２ロールを、シートの導出方向側から見た図である。図２のＩＩ−ＩＩ線断面図である。本発明の第２実施形態に係るシート材の延伸装置を示す図（図２相当図）である。本発明の他の実施形態を示す図（図２相当図）である。

符号の説明

１，１’ シート材の開孔又は延伸装置
２第１のロール
２１突条部
３第３のロール
３１穿孔ピン
３１’突条部
４シート材
４１開孔

Claims

それぞれ周方向に延びる複数本の突条部を有する第１のロールと、第１のロールの前記突条部間に挿入される穿孔ピン又は突条部を有する第２のロールとを具備し、第１及び第２のロールそれぞれの軸長方向における、突条部又は穿孔ピンを有する領域の両外方に、凸部と凹部とが周方向に交互に形成された噛合部が形成されており、第１のロール及び第２のロールとの間に導入されたシート材の両側を、第１のロールの噛合部と第２のロールの噛合部との間で狭圧しながら、該シート材に開孔又は延伸処理を施すことができるようになされている、シート材の開孔又は延伸装置。
第１及び第２のロールそれぞれの前記噛合部には、周方向に凸部と凹部とが交互に形成された単位噛合部が各ロールの軸長方向に複数形成されており、隣り合う単位噛合部における、前記凸部及び前記凹部のロール周方向の位置が異なっている請求項１記載のシート材の開孔又は延伸装置。
隣り合う単位噛合部における、前記凸部及び前記凹部のロール周方向の位置が、前記凸部又は前記凹部のロール周方向のピッチの半ピッチ分ずれている請求項２記載のシート材の開孔又は延伸装置。
それぞれ周方向に延びる複数本の突条部を有する第１のロールと、第１のロールの前記突条部間に挿入される穿孔ピン又は突条部を有する第２のロールとの間にシート材を導入し、該シート材の両側を、相互に噛み合う第１のロールの噛合部と第２のロールの噛合部との間で狭圧し、該シート材に幅方向の引っ張り力を加えた状態下に、該シート材に開孔又は延伸処理を施すシート材の開孔又は延伸方法。