JPH09512596A - 流体ジェットの作用により結合力が得られている不織ウェブの製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、流体ジェットより結合された不織ウェブの製造装置に関するものであって、ファイバ状ウェブ（２）の製造、圧縮、および、処理領域（３）への供給を可能とする手段（１）を備え、この処理領域（３）においては、移動するウェブ（２）は、ウェブ（２）の両面に交互に多数のウォータジェットの作用を受ける。装置は、織り交ぜ手段が、少なくとも一連の孔開きロール（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４）により形成され、これら各ロールは、ウェブ（２）の表面に対して加圧ウォータジェットを噴射する注入レール（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４）と組み合わされ、これら注入レール（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４）は、処理ロールと等間隔で千鳥状に配置され、ジェットは、被処理製品の表面に対して垂直に作用し、複数のロールの周縁速度は、ある処理領域から次の処理領域にかけて次第に増加することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】 流体ジェットの作用により結合力が得られている 不織ウェブの製造装置 本発明は、流体ジェットの作用に基づく、さらに詳細には加圧ウォータジェッ トの作用に基づく不織ウェブの厚さ方向におけるもつれにより結合力がもたらさ れる不織ウェブの製造装置に対してなされた改良に関するものである。 米国特許Ａ−３，２１４，８１９号、および、米国特許Ａ−３，５０８，３０ ８号に見られるように、基本ファイバ間の相互織り交ぜにより結合力がもたらさ れる不織布ウェブを製造することは以前から提案されている。この場合、織り交 ぜは、ファイバ構造に対して針のように作用するとともに、ウェブを構成するい くつかのファイバを厚さ方向に再配列させ得る加圧ウォータジェットによりもた らされる。 そのような技術は、現在では、広範囲にわたって開発されており、特に、医療 用途、払拭用途、濾過用途、ティーバッグの個装用途などのような布地用の不織 織物を作るためだけでなく、紙、カード、フィルム、さらには、プラスチック材 料または他の材料からなるシートさえのような連続支持体に微細孔を作るために も使用されている。このような技術は、特に、仏国特許Ａ−２，０６８，６７６ 号、仏国特許Ａ−２，５３６，４３２号、および、欧州特許Ａ−０，４００，２ ４９号に見られるように、中空あるいは持ち上げられた形態のパターンを有して 得られた物品に対して付加的に適用することができる。 よって、出願人の知るところではこの技術の基本特許である米国特許Ａ−３， ２１４，８１９号に見られるように、ウォータジェットの作用は、例えば、片面 のみに対して、あるいは、順次両面に対してのどちらかにより処理される物品に 、様々な方法でもたらすことができる。しかしながら、上記文献により与えられ る知見は、本質的には理論的であって、実際的な処理条件に関する情報は、工業 生産にとっては、不十分である。したがって、片面および他の面に対して交互に 作用させることにより結合力を得ようとする場合には、処理工程の１つにおいて は、ファイバ状ウェブを支持している織物を介して処理を行うことになる。その ような操作方法においては、支持用織物がジェットの通路を妨害する場台には、 ウォータジェットのエネルギーは、支持用織物に多く吸収されてしまうことにな る。また、支持用織物の表面からファイバ状構造の解離が行われる場合には、フ ァイバ状構造を後方に押すジェットは、ファイバ状構造を引き伸ばすことになり 、また、皺が形成される。 これら欠点に鑑みて、基本製品の両面に処理を行うためにここで提案される装 置は、米国特許Ａ−３，５０８，３０８号に記載されているタイプの装置（特に 、図７および図８、ならびに、対応する説明を参照されたい）であって、ファイ バ状基体構造が織り交ぜ領域本体を連続的に通過するよう構成されている。この 場合、複数の注入機（図示された例においては、各回転ロールに対して３つの引 き続く注入レールが設けられている）と組み合わされた回転孔開きロールの各々 は、まず、製品の片面に対して作用することができ、その後、２つの連続するロ ール間に設けられた反転手段に基づいて反対側の面に作用することができ、そし て付加的に、乾燥および得られた製品の回収に先立って、元の面に対して３回目 の処理がなされる。 一般的には、連続する注入レールは、生産される物品に依存して異なる圧力に 設定されている。この圧力は、一般的には、３０〜１００ｂａｒ、あるいはそれ 以上である。 しかしながら、そのような装置は、実用的な観点からは十分なものではあって も、次のような欠点を有している。 −長さ方向に空間を占有してしまうこと、 −ファイバーが他の面に突出するのを避けるためにまた欠陥が生成しないよう に、片面に対して低減された圧力で一連の第１織り交ぜ処理を行わなければなら ないこと、 である。というのは、圧力が高ければ、非結合側のファイバが第１ロールの支持 用織物内に貫通する傾向を持ってしまうからである。したがって、この低減され た圧力に基づく有効結合力の不足を補償するために、注入レール（通常、”注入 機”という用語で表される）の数を増やすことが必要とされる。よって、設備コ ストがかなり増大し、製造操作が複雑化し、さらに、エネルギー消費および水消 費が大きくなってしまう。 そして、改良された装置が開発され、それが正に本発明の主題をなしている。 本発明の装置は、不織ファイバ状ウェブに結合力を与えるための流体ジェットを 使用してそのような処理を行うことができる。ここで、不織ファイバ状ウェブは 、天然ファイバをベースとするものであっても良いし、人工ファイバをベースと するものであっても良い。また、天然ファイバ単独、あるいは、人工ファイバ単 独であっても良いし、混合物であっても良い。また、テキスタイルメッシュ、織 布、ニット布、クロス織りウェブ、長さ方向補強材等のような内部補強材と組み 合わされている不織布により形成されても良い。 本発明の装置は、より容易に織物構造の各タイプに処理条件を適合し得るだけ でなく、流体作用後においてもより一様な表面外観を備えた物品をもたらす。よ って、同等の物品を得るに際しては、織り交ぜ注入レールを通る回数を少なくす ることにより水消費を低減させた操作が可能である。 さらに、本発明の装置は、また、物品の片面に対して引き続く一連の織り交ぜ 処理を行う従来装置と比較して、より大きな基体重量を有するファイバ状ウェブ を処理することができる。というのは、従来装置においては、ファイバ状ウェブ が１００ｇ／ｍ²よりも大きな重量を有している場合には、特に、ローデナイア ーファイバ（low-denier fibers）からなる場合には、表面に現れた欠陥（持ち 上げられた領域、あるいは、中空領域）ができてしまい、大部分の応用に対して 適性を下げてしまうからである。 一般的に、本発明の装置は、知られているように、ファイバ状ウェブの製造、 圧縮、および、処理領域への導入を可能とする手段を備え、処理領域においては 、移動するウェブは、加圧ウォータジェットの注入のための引き続く複数のレー ルの作用を受け、複数の注入レールは、ウェブの片面および他の面に対して交互 に作用している。本発明の装置は、織り交ぜ手段が、少なくとも一連の孔開きロ ールにより形成され、これら各ロールは、ウェブの表面に対して加圧ウォータジ ェットを噴射する注入レール（または注入機）と組み合わされ、これら注入レー ルは、ある処理ロールから次の処理ロールにかけて千鳥状に配置され、ジェット は、被処理製品の表面に対して垂直に作用し、複数のロールの周縁速度は、ある 処理領域から次の処理領域にかけてわずかに増加することを特徴としている。 ある処理ロールから次のロールにかけての速度が増加することにより、連続す る処理ステップにおけるウェブの張りが助長され、従来装置において起こってい たような表面欠陥が除去される。この場合、被処理ウェブの最も基本的な重量に 対しては、速度増加量は、０．５〜３％であることが適切である。 本発明のある実施形態においては、装置は、４つの積み重ねられたロールを備 えている。各ロールは、材料表面に対して加圧ウォータジェットを噴射する１つ の注入レールと組み合わされており、製造サイクルにおける第１ロールは、未処 理ファイバ状基体ウェブの密度を高めるための高密度化手段と組み合わされてい る。 そのような高密度化手段は、不可欠的に、材料を支持する多孔性無端コンベヤ ベルトにより形成されている。多孔性無端コンベヤベルトは、内部が減圧とされ た第１孔開き回転ロールの表面に対して接線方向に押し付けられており、したが って、加圧ジェットを注入するための第１レールの作用を基体ウェブが受ける基 体ウェブを圧縮することができる。この実施形態においては、基体ウェブがコン ベヤベルトと孔開き回転ロールとの間において圧縮されたときには、この基体ウ ェブは、コンベヤベルトにより画成される空間内に配置された付加的注入レール によって作られた水カーテンにより湿潤される。水カーテンは、コンベヤベルト の表面に対して導かれてこの多孔性ベルトおよび圧縮ウェブを順次に挿通し、し かる後に、孔開きロール内に吸い込まれる。 多くの応用に対しては、片面ずつに対する２つの引き続く処理、すなわち一面 および他の面に対する２つの引き続く処理により良好な結果が得られるけれども 、本発明の装置の変形形態においては、第１の一連の処理部材に対向配置されか つ積み重ねられた孔開きロールおよび注入機からなる第２のセットにより、第２ の一連の交互処理を行うことができる。 このような構成に基づいて、本発明は、基体製品の各面に対して交互にウェブ 織り交ぜ処理を行い得る非常にコンパクトな装置を提供し得るのみならず、さら に、予備湿潤による圧縮手段を備えている場合には、物品の片面に対して複数の 引き続く織り交ぜ処理を行いその後他の面に対して複数の引き続く織り交ぜ処理 を行う従来装置と比較して、処理注入レールの数を低減することができる。 ロールが積み重ね方向に配置される装置ではなく、ロールが横方向に並置され る装置であっても、本発明の範疇であることは明白である。この場合、注入レー ルあるいは注入機は、本発明に基づいて、基体ウェブの片面ずつに交互に作用す る。 本発明、および、それのもたらす利点は、添付図面に図示され非限定的に与え られる以下の実施形態を介して、より明瞭に理解されるであろう。 図１は、本発明による装置の全体構造を示す概略的な斜視図である。 図２は、そのような装置における基本織り交ぜ処理領域の構造を詳細に示す斜 視図である。 添付図面、特に図１を参照すると、本発明による装置は、物品が製造される方 向にしたがって、全体的に符号１で示され、ファイバ状ウェブ２の製造、圧縮、 および、全体的に符号３で示された処理領域本体３への導入を可能とする手段を 備えている。処理領域においては、移動するウェブ２は、加圧ウォータジェット の注入のための引き続く複数のレールの作用を受ける。複数の注入レールは、同 じ参照文字Ｒで示されるとともにそれぞれのインデックスで示されており、ウェ ブ２の片面Ｎおよび他の面Ｓに対して交互に作用する。ウェブ２は、処理後には 、全体的に参照符号４で示されている引出しユニットにより回収される。引出し ユニット４においては、相補的な処理を行うことができる。 よって、図１に示すように、本発明の１つの特徴点においては、処理領域のす べての孔開きロールＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４は、互いに上下方向に積み重ねられ るよう取り付けられており、各ロールには、ウェブ２の表面に対して加圧ウォー タジェットを噴射する注入機の注入レールＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４の１つが組み 合わされている。ウェブは、ある処理ロールから次の処理ロールにかけて千鳥状 に配置されている。ジェットは、処理されるべき製品の表面に対して垂直に作用 する。さらに、ロールＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４の周縁速度は、様々な処理工程に おいてウェブに張りを与えるために、あるロールから次のロールにかけて次第に 増加するよう設定されている。したがって、このような装置構成により、製品の 片面Ｓおよび片面Ｎを交互に容易に処理することができる。 図示の実施形態においては、注入列Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７と組み合わされた第２の 一連の孔開きロールＣ５、Ｃ６、Ｃ７が、第１シリーズと平行にかつ対向するよ う配置されている。この第２の一連の注入レールは、必須ではなく、ロールＣ４ および注入レールＲ４により形成される最終織り交ぜ処理領域を離れた直後に処 理製品を回収するに際して付加的に設けることができる。 処理アセンブリＣおよび注入レールＲの各々は、図２に示すような構造を有し ている。 孔開きロールＣは、ロール、好ましくは、ステンレス鋼製のロールから形成さ れており、２００ｍｍ〜１０００ｍｍの直径を有している。そして、孔開きロー ルＣは、材料２が装置内に導入される速度と同じ周縁速度を有するように、任意 の適切な手段により回転駆動される。一般には、この速度は、１０ｍ／ｍｉｎ〜 ２００ｍ／ｍｉｎであり、あるロールから次なるロールにかけての速度増加量は 、約０．５〜３％である。 ロールに形成された孔１０は、円形またはハニカム形状である。ロールは、鋼 単繊維製またはプラスチック製の織物により、あるいは、空隙率が３〜２０％と された孔開きシートにより、被覆されていることが有利である（この部材は、図 ２には図示されていない）。注入レールまたは注入機Ｒは、ロールＣの延在方向 に平行となるよう配置されているものであって、ウェブ２の基本ファイバをもつ れさせるために、少なくとも３０ｂａｒの通常の圧力、時にはそれ以上の圧力で ウォータジェットまたは針１１を生成する従来型の注入レールである。 このような注入機は、欧州特許Ａ−０，４００，２４９号による知見と同様の 方法で構成されている。 ロールＣの内部には、吸込ボックス１２が配置されている。吸込ボックス１２ は、回転ロールＣと同軸に固定されており、吸込ボックス内を減圧とし得る吸込 源に接続されている。この固定された吸込ボックス１２は、ウォータジェット１ １と位置を合わせて、スロット１３を有している。スロット１３は、約１０ｍｍ 幅とされており、ファイバ状ウェブおよび孔開きロール１０を挿通する水を吸い 出すことができる。 図１に示す実施形態においては、第１処理ユニットのロールＣ１は、上述のよ うに織り交ぜ操作を可能とするだけではなく、織り交ぜ操作に先立つ未処理ウェ ブの圧縮を助長するよう構成されている。 これを行うために、ロールＣ１は、装置の他のロールの直径よりも大きな直径 を有していることが好ましい。直径は、５００ｍｍ〜１０００ｍｍであることが 有利である。このロールは、ウェブを処理領域に導入するための無端多孔性コン ベヤベルト１４に対して押し付けられる。この多孔性支持体は、ロールの速度に 同期した速度とされている。したがって、ウェブが加圧ジェットの注入のための 第１レールＲ１の作用を受ける前に、ロールＣ１の表面と多孔性支持体の表面と の間において、ウェブを圧縮することができる。このウェブ圧縮操作時には、ウ ェブを湿潤させることが有利であることが観測されている。湿潤を行うために、 コンベヤベルト１４により画成される空間内には、注入レール１５が配置されて いる。この注入レール１５は、わずかに加圧された水のカーテンを生成するもの であって、多孔性支持体１４／圧縮ウェブ２および孔開きロールの組合せを挿通 して作用する。上記部材を挿通する水の除去を可能とするために、固定吸込ボッ クス１２には、水注入レールに対する対向位置に第２スロット１６が設けられて いる。 この湿潤用注入レール１５は、わずかに加圧された水の連続したカーテンを形 成するものであり、多孔性支持織物１５に対して、多孔性支持織物１５から１０ 〜１００ｍｍだけ離間した位置に対向配置されている。これらジェットの水圧は 、３〜１５ｂａｒであり、約３〜８ｂａｒであることが好ましい。３ｂａｒより も小さいと、カーテンは、あまりに速く分散してしまい、１５ｂａｒよりも大き いと、付加的なコストがかさんでしまう。この第１注入レールから噴射される水 カーテンは、ウェブを最適条件において湿潤させるために、前方側に移動しつつ 圧縮される基体ウェブに対して垂直に作用することが重要である。 処理領域３を離れると、乾燥されたウェブ２が、場所４において従来式の方法 で、例えば無端コンベヤベルト１７により回収される。回収領域においては、ウ ェブ２には、付加的な処理を施すことができる。例えば、欧州特許０，４００， ２４９号に記載されたタイプのユニット１６により、ウェブ内に作られるべき孔 開けパターンを可能とする処理を施すことができる。 しかしながら、本発明の装置によりもたらされる利点は、以下の特別の実験例 により一層明瞭となるであろう。 実験例 ボリエステルファイバをベースとし、線密度が３．３ｄｔｅｘ、長さが３８ｍ ｍ、重量が２００ｇ／ｍ²、厚さが８ｃｍの不織布ウェブ２が製造され、上記装 置に導入された。ウェブの導入速度は、２０ｍ／ｍｉｎである。 このウェブは、４６％の空隙率を有するコンベヤベルト１４により領域３に搬 送された。ウェブは、第１回転ロールとコンベヤベルトとの間において、圧縮さ れ、注入レール１５により形成される水カーテンの作用を受けた。注入レール１ ５の出口は、コンベヤベルト１４の内表面から１００ｍｍの距離のところにある 。注入レール１５から噴射される水圧は、１０ｂａｒに設定されている。 その後、圧縮ウェブは、注入レールＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４から噴射されるウ ォータジェットの作用を受ける。この場合、注入レールＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４ は、ウェブの片面Ｎおよび片面Ｓに対して交互に作用する。 ４つの注入レールＲ１〜Ｒ４は、いずれも１メートルあたり１２５０本のジェ ットを噴射し、条件は以下のように設定されている。 次に、ウェブは、図１に示されている第２の一連の孔開きロールとジェットと の組合せによる処理を経ることなく、直接、回収コンベヤベルト４上に搬送され た。 そのようなウェブは、両面が共に同一の非常に一様な表面形態を有しており、 幅５０ｍｍの試料に対する測定結果によると以下の機械的特性を有している。 −機械方向の強度： ４１８ニュートン。 −直交方向の強度：１０６６ニュートン。 なお、従来装置における同様の物品の製造に際しては、連続するいくつかの処 理が片面に対してなされ、しかる後に、他の面に対して同様の処理がなされる。 この場合、材料の送り速度は一定であり、２０ｍ／ｍｉｎに設定されている。他 の条件は、以下の通りである。 これらの条件のもとに処理される物品は、同様の機械的特性を有している。し かしながら、Ｎ面の処理時に再配列されるファイバのいくつかが第２の面である Ｓ面に現れており、Ｓ面がけば立っているとともに非一様な外観を呈している。 加えて、複数の物品は、本発明の装置により製造された物品よりも劣っている。 さらに、結合力をもたらすに要するエネルギー消費は、本発明による装置では 、不織布Ｉｋｇあたり約０．６５ｋＷｈであるのに対し、従来装置では、０．９ ４ｋＷｈにもなる。 その上、従来装置は、各々が複数の処理注入レールと組み合わされたただ２つ の孔開きロールしか備えていないのに対し、本発明の装置は、多くのロールおよ び処理レールを要している。しかしながら、本発明の装置は、より経済的である ことが示されている。その理由は、同様の物品を製造するに際して、より少数の 処理注入レールしか必要とせず、また、水の消費がより少量であるからである。 よって、エネルギー節約は、５０％近くであり、より良好な最終結果が得られて いる。 本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、同じ精神において製造さ れるすべての代替可能な実施形態を含むことは、もちろんである。特に、本発明 は、互いに平行に配置された複数の孔開きロールを備えるものであって、ウォー タジェットを噴射する注入レールが被処理ファイバ状ウェブの片面および他の面 に交互に作用するもの、また、ロールの周縁速度がある処理領域から次なる処理 領域にかけて次第に増加するものを含有する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．流体ジェットの作用により結合力が得られている不織ウェブの製造装置であ って、 ファイバ状ウェブ（２）の製造、圧縮、および、処理領域（３）への導入を可 能とする手段（１）を備え、前記処理領域（３）においては、移動する前記ウェ ブ（２）は、加圧ウォータジェットの注入のための引き続く複数のレールの作用 を受け、前記複数の注入レールは、前記ウェブ（２）の片面および他の面に対し て交互に作用しており、 この場合において、 織り交ぜ手段が、少なくとも一連の孔開きロール（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４） により形成され、 これら各ロールは、前記ウェブ（２）の表面に対して加圧ウォータジェットを 噴射する注入レール（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４）と組み合わされ、 該注入レール（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４）は、ある処理ロールから次の処理ロ ールにかけて千鳥状に配置され、 前記ジェットは、被処理製品の表面に対して垂直に作用し、 前記複数のロールの周縁速度は、ある処理領域から次の処理領域にかけて次第 に増加することを特徴とする不織ウェブの製造装置。 ２．前記孔開きロール（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４）は、順次上下に積み重ねられ ていることを特徴とする請求項１記載の装置。 ３．あるロールから次のロールにかけての前記速度増加は、０．５〜３％である ことを特徴とする請求項１または２記載の装置。 ４．製造方向における第１ロール（Ｃ１）は、前記ウェブ（２）の密度を高める ための高密度化手段と組み合わされていることを特徴とする請求項１ないし３の いずれかに記載の装置。 ５．前記高密度化手段は、前記材料を支持する多孔性無端コンベヤベルト（１４ ）により形成され、 該多孔性無端コンベヤベルト（１４）は、内部が減圧とされた前記第１孔開き 回転ロール（Ｃ１）の表面に対して接線方向に押し付けられるとともに、加圧ジ ェットを注入するための前記第１レールの作用を前記基体ウェブが受ける前に前 記基体ウェブを圧縮することができ、 前記ウェブは、前記コンベヤベルト（１４）により画成される空間内に配置さ れた付加的注入レール（１５）によって作られた水カーテンにより湿潤され、 該水カーテンは、前記ベルトの表面に対して導かれて前記ベルトおよび前記圧 縮ウェブを順次に挿通し、しかる後に、前記孔開きロール（Ｃ１）内に吸い込ま れることを特徴とする請求項４記載の装置。 ６．積み重ねられた孔開きロール（Ｃ５、Ｃ６、Ｃ７）および注入機（Ｒ５、Ｒ ６、Ｒ７）からなる第２のセットを備え、 該第２のセットは、前記第１の一連の処理部材に対向配置されていることを特 徴とする請求項２ないし５のいずれかに記載の装置。