JP2013129925A - スパンボンド不織布の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 湾曲や表面の凹凸を効率よく矯正して、湾曲が矯正された平滑性の高いスパンボンド不織布を安定して製造することができる、スパンボンド不織布の製造方法を提供すること。
【解決手段】本発明のスパンボンド不織布の製造方法は、湾曲した帯状のスパンボンド不織布から該湾曲が矯正されたスパンボンド不織布を製造するスパンボンド不織布の製造方法であって、幅方向に伸縮性を有するスパンボンド不織布２を、その長手方向に搬送しつつ加熱ロール３に接触させ、その構成繊維の融点以下軟化点以上の温度に加熱する工程、及びその直後に、表面平滑な冷却ロール４に接触させて急冷する工程を具備する。
【選択図】図１

Description

本発明は、湾曲した帯状のスパンボンド不織布から、湾曲が矯正されたスパンボンド不織布を製造する方法に関する。

スパンボンド不織布は、強度が強く、製造コストが低い不織布として、各種の分野において汎用されている。また、スパンボンド不織布として、製造時における流れ方向（ＭＤ）に直交する方向に伸縮性を持たせたスパンボンド不織布も知られている。
しかし、幅方向に伸縮性を有するスパンボンド不織布のなかには、水平面に長手方向に延ばして配して平面視したときに、その中心線が、直線となっておらず、いずれかの方向に湾曲しているものがある。そのようなものは比較的安価に入手することができるが、湾曲の程度が大きいと、その原反を使用して各種の製品を製造する際に、製造ラインにおいて該シートが蛇行を生じたり、製品に好ましくないシワが発生したりする。そのような場合、蛇行修正機や治具などで対応することも可能であるが、それらでの対応も困難な場合があり、生産の継続が困難となったり、シワ等の発生により歩留まりが低下したりする。

製造中における不織布の撓みや歪みを矯正して、後の加工性に優れた不織布を得る技術として、特許文献１には、熱接着された不織布を加熱して熱可塑性重合体を柔らくさせる加熱手段と、加熱により柔らかくされた不織布に張力を加えて歪を矯正する歪矯正手段と、歪みが矯正された不織布を冷却する冷却手段を備えた不織布の製造装置が記載されている。また、特許文献２には、溶融した熱可塑性合成ポリマーを延伸、紡糸して得られた長繊維を集積して不織布ウエブを形成し、該不織布ウエブをエンボスロールにより熱接着加工した直後に、１．０１０〜１．０２５倍の延伸倍率で縦方向に延伸するスパンボンド不織布の製造方法が記載されている。

特開２００６−１８３１８５号公報 特開２００９−１１４５７０号公報

しかし、特許文献１、２に記載の技術は、加熱後に延伸するものであり、撓み等の矯正に延伸が必須であったため、延伸を施すための新たな装置が必要となったり、更に延伸により加熱加工後の不織布幅が加熱加工前より狭くなり、後工程での製品加工へ影響を及ぼす。

したがって本発明の課題は、前述した従来技術が有する欠点を解消し得るスパンボンド不織布の製造方法を提供することにある。

本発明は、湾曲した帯状のスパンボンド不織布から該湾曲が矯正されたスパンボンド不織布を製造するスパンボンド不織布の製造方法であって、幅方向に伸縮性を有するスパンボンド不織布を、その長手方向に搬送しつつ加熱ロールに接触させ、その構成繊維の融点未満の温度且つ融点より６５℃低い温度で加熱する工程、及びその直後に、表面平滑な冷却ロールに接触させて急冷する工程を具備する、スパンボンド不織布の製造方法を提供するものである。

本発明のスパンボンド不織布の製造方法によれば、湾曲を効率よく矯正することができ、湾曲が矯正されたスパンボンド不織布を安定して製造することができる。また、本発明のスパンボンド不織布の製造方法によれば、表面に不規則な凹凸が存在する場合に、その凹凸を効率よく低減させて、平滑性の高いスパンボンド不織布を安定して製造することができる。

図１は、本発明の一実施態様の実施に好ましく用いられる加熱急冷処理装置を示す模式図である。 図２は、スパンボンド不織布の湾曲の程度を示すカーブ値の計測方法の説明図である。

以下本発明を、その好ましい実施形態に基づき図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の実施に好ましく用い得る加熱急冷処理装置１を示す図である。
加熱急冷処理装置１は、幅方向に伸縮性を有するスパンボンド不織布２を、その長手方向に搬送しつつ、加熱ロール３及び冷却ロール４に順次接触させて、不織布２に対して加熱急冷処理を施す装置である。また、加熱急冷処理装置１は、加熱ロール３に、スパンボンド不織布２を送り込むフィードロール５、従動ロール６及び巻き取り装置７を備えている。

本発明において、湾曲を矯正するスパンボンド不織布は、幅方向に伸縮性を有するスパンボンド不織布である。かかるスパンボンド不織布は、幅方向に伸縮性を有するものであれば特に制限されないが、その製造時に、熱可塑性樹脂を溶融紡糸して得た長繊維のウエブを、流れ方向に引っ張り幅方向に収縮（ネックイン）させた状態で、熱風や赤外線ヒーターにより加熱し熱セットさせてなるもの等が好ましく用いられる。そのような不織布は、繊維が長手方向に配向した状態で熱セットされて幅方向に伸縮性を発現するが、坪量のムラや張力の掛かり具合によって、湾曲や、不規則な凹凸（しわ）が生じやすい。スパンボンド不織布は、その流れ方向には伸縮性を有さないか、有する場合には幅方向に比べて小さいことが好ましい。

幅方向の伸縮性の程度は、例えば、下記方法により測定した伸長率が、２５０％以下、特に１７０％〜２００％であることが好ましい。また、流れ方向の伸縮性の程度は、同様の方法で測定した伸長率が、２５％以下、特に１５％〜２０％であることが好ましい。
〔伸長率の測定方法〕
幅方向及び流れ方向の伸長率は以下の通り測定する。
測定は、ＡＳＴＭ Ｄ８８２(Standard Test Method for Tensile Properties of Thin Plastic Sheeting)で規定されている薄いプラスチック・シートの引張特性のための標準的な試験方法に準じて行う。具体的には、自然状態のスパンボンド不織布から、伸長率を測定したい方向の長さが１５０ｍｍ、それに直交する方向の長さが５０ｍｍの長方形状の測定サンプルを切り出す。即ち、帯状のスパンボンド不織布の幅方向の伸長率を求める場合は、該幅方向を長手方向とする長方形状の測定サンプルを切り出し、帯状のスパンボンド不織布の流れ方向（長手方向）の伸長率を求める場合は、該流れ方向を長手方向とする長方形状の測定サンプルを切り出す。そして、その測定サンプルを、その長手方向が引っ張り方向になるようにして、引張試験機のチャックに取り付ける。チャック間距離（伸長前の不織布の長さＬ）は１００ｍｍとし、測定サンプルを、チャック移動速度５００ｍｍ／ｍｉｎで引っ張り、該測定サンプルが一部破壊（破断）した時のチャック間距離（伸長後の不織布の長さＬ１）を測定する。そして、下記の式に基づいて伸長率（％）を求める。
伸長率（％）＝（Ｌ１−Ｌ）/Ｌ ×１００
（但し、Ｌ：伸長前（自然状態）の不織布の長さ（＝１００ｍｍ），Ｌ１：伸長後（破断時）の不織布の長さ）

また、スパンボンド不織布は、その構成繊維が熱可塑性樹脂からなるが、その熱可塑性樹脂は、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂であることが好ましく、特にポリプロピレンであることが好ましい。ポリプロピレンには、プロピレンの単独重合体の他、プロピレンとコモノマー(主としてエチレン)とのランダム共重合体や低温環境下での耐衝撃性を向上させるブロック共重合体などがあり、それぞれの用途に合わせ使用される。本発明に使用するスパンボンド不織布は、用途、製法などから、プロピレンとコモノマー（主としてエチレン）とのランダム共重合により製造されたポリプロピレン熱可塑性樹脂を、公知のスパンボンド法を用いシート状に形成したスパンボンド不織布が好ましい。スパンボンド法を用いることにより、ノズルから直接紡糸することで、長繊維を形成し、幅方向への伸縮性を付与しやすく且つ高速生産が可能となり比較的安価で入手可能である。

湾曲を矯正するスパンボンド不織布２は、加熱ロール３により、その構成繊維の融点未満の温度であり、且つ融点より６５℃低い温度以上で加熱する。好ましくは軟化点以上の温度で加熱することで、繊維および不織布内に残留した応力を緩和して、スパンボンド不織布２の湾曲や不規則な凹凸を減少させることができると共に、加熱温度を融点未満に抑えることで、加熱ロール上での溶融を防止し、連続し加熱することが出来る。
例えば、スパンボンド不織布が、ポリプロピレンを主成分として構成される場合、加熱ロール３の温度は、１００℃〜１６０℃、特に１２０℃〜１５５℃に設定することが好ましい。

また、スパンボンド不織布２に十分な熱量を効率よく伝達させる観点から、スパンボンド不織布２は、加熱ロール３の周面に所定の角度以上巻き掛けるように搬送することが好ましく、加熱ロール３に対する不織布の巻き掛け角度θ１（図１参照）は、９０°〜３３０°であることが好ましく、より好ましくは１３５°〜３００°である。
加熱ロール３としては、電熱線を用いたカートリッジヒータを内蔵するもの等、各種公知のものを特に制限なく用いることができる。また、加熱ロール３は、スパンボンド不織布に接触する表面が平滑であることが、スパンボンド不織布の表面に不規則な凹凸が存在する場合に、その凹凸を効率よく低減させる観点等から好ましい。

なお、スパンボンド不織布の構成繊維の軟化点及び融点は、以下の方法により測定される。
〔構成繊維の軟化点〕
構成繊維の軟化点は、例えば、ＪＩＳ Ｋ７２０６「プラスチック-熱可塑性プラスチック-ビカット軟化温度（ＶＳＴ）試験方法」に準じて測定することができる。
〔構成繊維の融点〕
構成繊維の融点は、例えば、ＪＩＳ Ｌ１０１３「化学繊維フィラメント糸試験方法」に規定される、融点の測定方法に準じて測定することができる。

湾曲を矯正するスパンボンド不織布２は、加熱ロール３による加熱の直後に、表面平滑な冷却ロール４に接触させて急冷する。
加熱直後に、表面平滑な冷却ロール４に接触させて急冷することにより、湾曲や不規則な凹凸が矯正されたスパンボンド不織布の形態を、再度、安定して固定化することができる。

例えば、冷却ロール４の温度は、露点温度以上常温以下であることが好ましい。また、スパンボンド不織布の構成繊維の軟化点の温度よりも１００℃以上低い温度であることが好ましく、より好ましくは該構成繊維の軟化点の温度よりも１２５℃〜１３５℃低い温度である。
本発明において常温とは、日本工業規格が規定する２０℃±１５℃の範囲を言う。また、本発明において露点温度とは水蒸気を含む空気を冷却したとき、凝結が始まる温度を言う。冷却ロール周辺の空気が凝結し、ロール表面に付着しないように、空気中の飽和水蒸気量をコントロールすることが好ましい。図１に示すように、加熱ロール３及び冷却ロール４の周囲を囲って、両ロールの近辺の温湿度を一定に保ち易くしたり、加熱急冷処理装置１の配置環境を整えることが好ましい。

例えば、スパンボンド不織布が、ポリプロピレンを主成分として構成される場合、冷却ロール４の温度は、５〜３０℃、特に１０〜２０℃に設定することが好ましい。
また、効率的且つ急速な除熱を行う観点から、スパンボンド不織布２は、冷却ロール４の周面に所定の角度以上巻き掛けるように搬送することが好ましく、冷却ロール４に対する不織布の巻き掛け角度θ２（図１参照）は、９０°〜３３０°であることが好ましく、より好ましくは１３５°〜３００°である。
冷却ロール４としては、冷却水を循環するものやエアーを用いたもの等、各種公知のものを特に制限なく用いることができる。

また、加熱の直後に急冷する観点から、スパンボンド不織布２が、加熱ロール３の周面から離れてから冷却ロール４の周面に接するまでの時間は、０．１〜３秒程度とすることが好ましく、より好ましくは０．１５〜１秒程度である。同様の観点から、スパンボンド不織布２が、加熱ロール３の周面から離れてから冷却ロール４の周面に接するまでの不織布２の搬送距離は、５０〜１００ｍｍ程度であることが好ましく、より好ましくは７５〜８５ｍｍ程度である。

本実施態様の製造方法によれば、上記のようにして、スパンボンド不織布が湾曲していてもその湾曲を効率よく矯正することができ、湾曲が矯正されたスパンボンド不織布を安定して製造することができる。また、表面に不規則な凹凸が生じていても、その凹凸を効率よく低減（消失も含む）させて平滑性のスパンボンド不織布を安定して製造することができる。平滑性のスパンボンド不織布は、搬送ロールやベルトコンベア等による搬送において蛇行が生じにくく、また後に各種の加工を施す場合の加工性にも優れている。

冷却ロール４に接触させて急冷した後のスパンボンド不織布は、図１に示すように、公知の巻き取り装置７でロール状に巻き取っても良いし、そのまま、該スパンボンド不織布を用いた各種製品の製造ラインに導入しても良い。巻き取ったスパンボンド不織布は、そこから巻き出すことで、各種製品の製造に使用することができる。
湾曲が矯正されたスパンボンド不織布を用いて各種製品を製造する場合に後の加工で施す加工としては、他のシートとの貼り合わせや、単独あるいは他のシートと貼り合わせた後の切断等が挙げられる。他のシートとの貼り合わせは、両シート間に、連続的又は間欠的に他の部材を介在させて行うこともできる。
湾曲が矯正されたスパンボンド不織布を用いて製造する製品としては、身体を加温する加温具や、清掃シート、身体から排出される液の吸収に用いる吸収性物品等が挙げられるが、これらに制限されないことは当然である。

本発明の好ましい一実施態様によれば、スパンボンド不織布を長手方向に延伸させなくても、湾曲や不規則な凹凸を効率よく矯正することができる。つまり、加熱する工程と急冷する工程との間に、搬送テンション以上の負荷を与えるスパンボンド不織布を延伸する工程を具備していない。
例えば、図１の装置において、加熱ロール速度Ｖ２，冷却ロールＶ３とし、それらの速比が等速（Ｖ２＝Ｖ３）のとき、スパンボンド不織布２を加熱ロールに導入する速度Ｖ１（フィードロール５の送り速度）と、加熱ロール３および冷却ロール４とを実質的に等速とすることができる。実質的に等速とは、例えば、速度Ｖ２の速度Ｖ１に対する比（Ｖ２／Ｖ１）が、０．９５〜１．０５である場合をいう。前記比（Ｖ２／Ｖ１）は、前記の範囲、特に０．９８〜１．０２であることが、特別な変速装置を必要とせず、且つ安定した搬送を行う点から好ましい。また、巻き取り装置７の速度はＶ２およびＶ３と実質的に等速で巻き取っている。

また、本発明の好ましい一実施態様においては、図１に示すように、加熱ロール３による加熱中及び冷却ロール４による冷却中にスパンボンド不織布２のプレスを行なわず、また、加熱ロール３による前記加熱から冷却ロール４による前記冷却までの間においても、スパンボンド不織布２のプレスを行わない。
加熱ロール３による加熱中及び冷却ロール４による冷却中、又は加熱ロール３と冷却ロール４との間でスパンボンド不織布２をプレスしないことによって、スパボンド不織布に皺が発生することを防止することができる。皺の発生を一層抑制する観点から、スパボンド不織布２のプレスは、加熱ロール３による加熱中及び冷却ロール４による冷却中並びに加熱ロール３と冷却ロール４との間の何れの段階においても行わないことが好ましい。スパボンド不織布のプレスは、スパンボンド不織布を部材間（一対のロール間等）に挟んで該不織布を厚み方向に加圧することをいう。

また、本発明の好ましい一実施態様によれば、湾曲が矯正されたスパンボンド不織布の幅が、矯正する前のスパンボンド不織布の幅と実質的に同一である。幅が実質的に同一とは、例えば、湾曲矯正後のスパンボンド不織布の幅（Ｗ２）の、湾曲矯正前のスパンボンド不織布の幅（Ｗ１）に対する比（Ｗ１／Ｗ２）が、１．０〜０．９５である場合をいう。前記比（Ｗ１／Ｗ２）は、前記の範囲、特に１．０〜０．９８であることが、後工程での加工への影響が少ない点から好ましい。

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、本発明は上述した実施形態に制限されず適宜変更可能である。
例えば、上述した実施形態において、スパンボンド不織布２の急冷を促進するため、冷却ロール４に加えて、スパンボンド不織布２に冷風を吹き付ける手段を冷却ロール４の近辺に設けてもよい。この場合、冷却ロール４に対向する位置から冷却ロール４に対して冷風を吹きつけることにより、スパンボンド不織布２の冷却を向上させることができる。
また、上述した実施形態において、図１に示すように、加熱ロール３及び冷却ロール４の周囲を囲い、更に囲いの内部に対して乾燥エアーを送付し、冷却ロール４への結露を防止してもよい。また、冷却ロール４のみを囲って、又は加熱ロール３のみを囲って、互いのロールの温度の影響を防止し、スパンボンド不織布２に対して加熱と急冷の温度変化を一層瞬時に与えてもよい。

以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明は、以下の実施例により何ら制限されるものではない。

幅方向に伸縮性を有する湾曲した下記のスパンボンド不織布Ａ〜Ｃに対して、図１に示す装置を用いて、表１に示す条件にて、加熱ロールによる加熱処理（比較例１，２，３）、又は加熱ロールによる加熱処理及びその後の急冷処理（実施例１，２，３）を行った。
スパンボンド不織布Ａ：構成繊維の主成分がプロピレンランダムコポリマー（融点１６５℃、軟化点１４５℃）からなる不織布。坪量３７ｇ／ｍ²。処理前の幅２２６ｍｍ、１０ｍカーブ値７２０ｍｍ。
スパンボンド不織布Ｂ：構成繊維の主成分がプロピレンランダムコポリマー（融点１６５℃、軟化点１４５℃）からなる不織布。坪量３７ｇ／ｍ²。処理前の幅２２７ｍｍ、１０ｍカーブ値７００ｍｍ
スパンボンド不織布Ｃ：構成繊維の主成分がプロピレンランダムコポリマー（融点１６５℃、軟化点、１４５℃）からなる不織布。坪量３７ｇ／ｍ²。処理前の幅２２６ｍｍ、１０ｍカーブ値８２０ｍｍ

表１中、フィード速度は、フィードロールによる送り速度Ｖ１であり、ライン速度は、加熱ロール及び冷却ロールの周速であり、滞留時間は、不織布が加熱ロール上に導入されてから加熱ロールを離れるまでの時間である。
また、巻き取りテンションは、２ｋｇｆ／２２５ｍｍに設定した。具体的には、巻取り装置７はトルクモータを使用した巻取り装置であり、不織布の幅当たりの巻取りトルクが、プシュプルゲージ読み値で２ｋｇｆ／２２５ｍｍとなるように、モータ電流値を設定した。なお、プッシュプルゲージは巻取り装置７には付いておらず、巻き取りテンション設定時のみ使用した。

１０ｍカーブ値は、湾曲の程度を示す指標であり、数値が大きい程、湾曲の程度が大きいことを示す。１０ｍカーブ値は、図２に示すように、水平な床面上にスパンボンド不織布をしわ、弛みのないように１０ｍの長さに巻きだし、その状態において、帯状のスパンボンド不織布の長手方向の一端と他端における端部の湾曲量Ｔを測定し、その値を１０ｍカーブ値とした。なお、図２においては、下側が手前側で、上方に向かうに連れてそこから離れている。また、符号８は水平な床面である。なお、１０ｍ以内に湾曲する向きが不織布の幅方向で異なる場合は、Ｔが最大になる個所を湾曲量Ｔとする。

表１に、処理後のスパンボンド不織布の１０ｍカーブ値、スパンボンド不織布の幅（原反幅）を示した。また、表２に、湾曲の矯正率（％）、及び処理後の不織布の表面状態を目視により観察した結果を示した。
湾曲の矯正率は下記式により算出した。
湾曲の矯正率（％）＝（Ｃ−Ｄ）／Ｃ ×１００
（但し、Ｃは、処理前の１０ｍカーブ値、Ｄは、処理後の１０ｍカーブ値である。）

処理後の不織布の表面状態は、具体的には下記の通り行った。
処理後のスパボンド不織布から、幅方向に２００ｍｍ、流れ方向に２００ｍｍの寸法の試験片を切り出した。そして、この試験片の表面を目視し、不織布の表面の凹凸及び縦スジを、下記の評価基準に従い評価することによって、不織布の表面状態を評価した。
＜表面凹凸＞
◎：高さ（高低差）が０．１ｍｍ以上の凹凸なし
○：高さ（高低差）が０．１ｍｍ〜０．５ｍｍの凹凸が１〜２箇所あり
△：高さ（高低差）が０．１ｍｍ〜０．５ｍｍの凸凹が３箇所以上あり
×：高さ（高低差）が０．５ｍｍ以上の凹凸あり
＜縦スジ＞
◎：縦スジなし
○：１〜２本の縦スジあり
△：３本〜５本の縦スジあり
×：５本以上の縦スジあり

表１及び２に示す結果から、本発明のスパンボンド不織布の製造方法によれば、湾曲したスパンボンド不織布の湾曲の程度を大幅に改善（矯正）することができることが判る。表２に示す結果から、本発明のスパンボンド不織布の製造方法によれば、スパンボンド不織布の表面状態を改善することができ、例えば凹凸の程度を減少させたり、縦スジを減少させたり、平滑性を向上させたりすることができることが判る。なお、縦スジとは、矯正加工中に発生する局部的な流れ方向に入るスジを表し、その部分は不織布の粗部が他部より速く矯正（加熱）された場合等に発生する。

１ 加熱急冷処理装置
２ スパンボンド不織布
３ 加熱ロール
４ 冷却ロール
５ フィードロール
６ 従動ロール
７ 巻き取り装置

Claims (6)

1. 湾曲した帯状のスパンボンド不織布から該湾曲が矯正されたスパンボンド不織布を製造するスパンボンド不織布の製造方法であって、
   幅方向に伸縮性を有するスパンボンド不織布を、その長手方向に搬送しつつ加熱ロールに接触させ、その構成繊維の融点未満の温度且つ融点より６５℃低い温度以上で加熱する工程、及びその直後に、表面平滑な冷却ロールに接触させて急冷する工程を具備するスパンボンド不織布の製造方法。
2. 前記冷却ロールの温度が、露点温度以上常温以下である、請求項１記載のスパンボンド不織布の製造方法。
3. 前記加熱ロールの温度が、構成繊維の軟化点以上の温度である、請求項１又は２に記載のスパンボンド不織布の製造方法。
4. 湾曲が矯正されたスパンボンド不織布の幅が、矯正する前のスパンボンド不織布の幅と実質的に同一である、請求項１〜３項のいずれか一項に記載のスパンボンド不織布の製造方法。
5. 前記加熱する工程と前記急冷する工程との間に、前記スパンボンド不織布を延伸する工程を具備しない、請求項１〜４項のいずれか一項に記載のスパンボンド不織布の製造方法。
6. 前記加熱ロールによる加熱中及び前記冷却ロールによる冷却中、又は前記加熱から前記冷却までの間に、スパンボンド不織布のプレスを行わない、請求項１〜５項のいずれか一項に記載のスパンボンド不織布の製造方法。

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