JP6758116B2 - 複合型不織布の製造装置およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、パルプ繊維と合成繊維とからなる複合型の不織布を製造するための製造装置およびその製造方法に関する。

不織布は、布の様な風合があり、吸水性や拭き取り性なども備えており、さらに大量生産が可能である。そのため、不織布はいろいろな分野で広く利用されている。
一般に、不織布は基材となるウエブ（フリースと称される場合もある）を形成するウエブ形成工程と、ウエブを構成している繊維を互いに結合させる繊維結合工程とを経て製造される。そして、ウエブ形成工程および繊維結合工程のそれぞれについて、従来から多くの提案がなされている。

例えば、特許文献１はパルプ繊維層（ウエブ）と合成繊維層（ウエブ）とを重ね、積層状態のウエブを形成した後に、高圧のウオータジェット（水流）を吹き付けて水流交絡処理をして繊維を結合させ複合型の不織布を得ている。このように、パルプ繊維層と合成繊維層とによって形成された複合型の不織布は、水性、油性のいずれの液体に対しても吸収性が良好なパルプ繊維と、強度に優れる合成繊維との利点を併せ持つ優れた不織布製品として、消費者に提供できる。

特許第２５３３２６０号公報

上述したように、一部にパルプ繊維を含んで成る不織布は、紙と同様の優れた性質を有することになるので、消費者に広く利用される汎用性のある製品となる。
ここで、上記特許文献１においてパルプウエブの製造例が開示されているように、その製造には湿式法が採用される場合が多い。この湿式法は、従来の抄紙製造に類似の工程を経てパルプウエブを得るものである。

しかしながら、従来から知られている一般的な抄紙設備は、抄紙装置（製造装置）の他に、例えば更にパルプ濃度調整用のチェスト、白水回収用のフィルタや水槽などを含んだ大型の設備群として建設する必要がある。
よって、湿式法により不織布用のパルプウエブを製造すると、そのための設備投資が大型化すると共に、必要な動力エネルギーが増加することになる。また、その設備メンテナンスなどにも費用が嵩むので、不織布製造コストの増加が懸念される。
更に、製造設備が大きくなると、製品の切替えが困難となり、切替えに要する時間が長くなるので、この点でも製造コストの増加が懸念される。

よって、本発明の主な目的は、パルプ繊維の優れた性質と合成繊維層が備える強度とを有する複合型不織布を、コストを抑制して効率良く製造できる製造装置を提供することにある。また、その製造方法を提供することにある。

上記の目的は、パルプ繊維層と合成繊維層とを積層して一体化してある複合型不織布を製造する製造装置であって、原料パルプを乾燥状態で解繊して空気の流れに乗せて分散させて、積層位置にパルプ繊維を供給するパルプエアレイド部と、予め準備された合成繊維製のウエブを前記合成繊維層として、前記積層位置へ供給する合成繊維層供給部と、前記積層位置に対向して配備され、前記合成繊維層と、当該合成繊維層の上に載置される前記パルプ繊維によって形成される前記パルプ繊維層とに、負圧を印加して予備的積層体を形成させる積層形成部と、前記積層形成部の下流で、前記予備的積層体に向けてウオータジェットを吹き付けて水流交絡処理を施し、前記パルプ繊維層と前記合成繊維層との一体化
を促進する水流交絡部と、前記水流交絡部の下流で、脱水、乾燥の処理を施して一体化した積層体を得る脱水・乾燥部とを、有し、前記水流交絡部の上流側に、前記予備的積層体にウオータミストを吹き付けて湿らせるプレウエット部が配置してあることを特徴とする複合型不織布の製造装置により達成することができる。

そして、前記脱水・乾燥部は、エアスルードライヤを含んでいるのが好ましい。

また、前記脱水・乾燥部の上流側または下流側にエンボス装置が配置してあるのが好ましい。
また、前記予め準備された合成繊維製のウエブは、スパンボンド法によって製造したウエブとするのが望ましい。

上記の目的は、パルプ繊維層と合成繊維層とを積層して一体化してある複合型の不織布を製造する方法であって、原料パルプを乾燥状態で解繊して空気の流れに乗せて分散させて、積層位置にパルプ繊維を供給するパルプエアレイド工程と、予め準備された合成繊維製のウエブを前記合成繊維層として、前記積層位置へ供給する合成繊維層供給工程と、前記積層位置に対向して配備され、前記合成繊維層と、当該合成繊維層の上に載置される前記パルプ繊維によって形成される前記パルプ繊維層とに、負圧を印加して予備的積層体を形成させる積層形成工程と、前記積層形成工程後に、前記予備的積層体に向けてウオータジェットを吹き付けて水流交絡処理を施し、前記パルプ繊維層と前記合成繊維層との一体化を促進する水流交絡工程と、前記水流交絡工程後に、脱水、乾燥の処理を施して一体化した積層体を得る脱水・乾燥工程とを、含み、前記水流交絡工程の前に、前記予備的積層体にウオータミストを吹き付けて湿らせるプレウエット工程を更に含むことを特徴とする複合型不織布の製造方法によっても達成される。

本発明によると、パルプ繊維層（パルプウエブ）を製造するための設備を、湿式法を採用した場合と比較して極めて小型化することができるので、省スペース、省エネにより製造コストの低減化を図ることができる。
また、複合型不織布の装置を全体しても小型化されるので、パルプ繊維層（パルプウエブ）と合成繊維層（合成繊維ウエブ）との配合比や種類変更などを行う場合に、湿式法の場合と比較して、容易に行えるため製品の切替えが容易となる。よって、多品種多用途の製造に適した複合型不織布の製造装置を提供できる。

パルプ繊維層と合成繊維層とからなる複合型の不織布を製造する製造装置を示した図である。

以下、本発明の一実施形態に係る、複合型の不織布を製造するための製造装置を、図１に基づいて説明する。
図１に示す複合型不織布の製造装置１は、上流側にパルプエアレイド部としてのエアレイド装置２、合成繊維層供給部としての合成繊維ウエブ供給装置３、そして積層形成部としてのサクション装置４が配設されている。サクション装置４はエアレイド装置２の下側に対向するように配置されている。
搬送方向ＴＤで、これらの装置２、３、４より下流には、上流側から順に、水流交絡部としての水流噴射（ウオータジェット）装置５、脱水・乾燥部として乾燥装置６が配置されている。上記乾燥装置６の下流には連続して製造される複合型の不織布ＣＷｅｂを巻き取るための巻取装置７が更に設けてある。

上記エアレイド装置２は、繊維同士が密集しブロック状となっている原料パルプＲＰをパルプ繊維に解繊（開繊、とも称される）する解繊機２１や、図示しない送風機を備えて解繊されたパルプ繊維ＦＰをエアレイドホッパ２３へと搬送するダクト２２などを有している。エアレイドホッパ２３は、その内部において、解繊されたパルプ繊維ＦＰが分散しながら降下し、下面に設定した積層位置２４に徐々に積み上がるように設計してある。
上記積層位置２４の下側にはサクション装置４が対向配備してある。より詳細には、サクション装置４は装置本体４１の上面にサクション部４２を有しており、サクション部４２が上記パルプ繊維ＦＰに吸引力（負圧）を作用させるべく積層位置２４に対して設定してある。

また、サクション装置４の周囲にはウエブ搬送用の搬送ワイヤ４３が配設してある。搬送ワイヤ４３は、積層位置２４においてパルプ繊維ＦＰが載置可能で、これを下流側に搬送するように配置されている。ただし、パルプ繊維ＦＰは直接、搬送ワイヤ４３上に載置されない。これについては、後述の説明で明らかとなる。
搬送ワイヤ４３はサクション部４２の吸引力が、反対側（上側）に及ぶような目開き形態（メッシュ）で形成されている。

なお、上記原料パルプＲＰとしては従来の公知のパルプを採用することができる。例えば、木材パルプを採用する場合には、材種としてラジアータパイン、スラッシュパイン、サザンパイン、スプルース、ダグラスファー等のＮＢＫＰが好ましく、解繊性や歩留まり等を考慮して適宜に選定すればよい。
さらに、原料パルプＲＰは、例示のようにロールパルプの形態で供給される場合が多いので、上記解繊装置２１としてハンマーミルやディスクミル型等を採用するのが好ましい。ここでの解繊処理は、必要に応じて一段或いは複数段としてもよい。
また、上記原料パルプＲＰと共に、コットン等の天然繊維や、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレン等の合成繊維を追加配合するようにしてもよい。このような配合を採用する際には、別途エアレイドヘッドを追加してウエブ層を重ねるか、開繊したパルプを風送するダクトに別の繊維を混合する風送ラインを追加すればよい。

上記エアレイド装置２の下側で、サクション装置４よりも上流側に、合成繊維ウエブ供給装置３が配置してある。この合成繊維ウエブ供給装置３には、予め準備された合成繊維ウエブＳＷがロール状とされてセットされている。合成繊維ウエブ供給装置３から合成繊維ウエブＳＷが引出され、上述した搬送ワイヤ４３に乗って上記積層位置２４へと搬送されるようになっている。
上記合成繊維ウエブＳＷとしては、スパンボンド法により形成された連続フィラメントのウエブを用いるのが好ましい。そして、ここでの合成繊維としては、ナイロン、ビニロン、ポリエステル、アクリル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン等から選択するのが好ましい。

積層位置２４に位置した、合成繊維ウエブＳＷの上に、前述したパルプ繊維ＦＰが載置される（積み重ねられる）こととなり、合成繊維ウエブＳＷは搬送ワイヤ４３上を下流側へ搬送される。
その際に、積層位置２４ではサクション装置４のサクション部４２による吸引力が搬送ワイヤ４３を通過し、その上の合成繊維ウエブＳＷおよびパルプ繊維ＦＰに作用する。よって、上記積層位置２４を経て下流側に移動した積層状態のウエブは下側の合成繊維層（合成繊維ウエブＳＷ）と、その上に載置されたパルプ繊維層（パルプウエブ）とが積層された状態の予備的積層体ＰＷｅｂとなる。

上記した予備的積層体ＰＷｅｂは、サクション装置４の吸引力によって、吸引圧縮されたことにより積層状態が維持されている。このとき上側のパルプ繊維層はパルプ繊維ＦＰが密にされた状態ではある。しかし、このまま予備的積層体ＰＷｅｂを下流側の水流噴射装置５内に搬送投入すると、水流（ウオータジェット）によってパルプ繊維ＦＰの一部が舞い上がるおそれがある。
そこで、本製造装置１では、予備的積層体ＰＷｅｂを上下から挟んで合成繊維ウエブＳＷ上でのパルプ繊維ＦＰの載置状態を安定化させる為の挟持ローラ２８、そして水流噴射装置５の上流側にパルプ繊維ＦＰに飛散防止用に水分を付与するプレウエット装置３０が配備してある。プレウエット装置３０は、好適には、予備的積層体ＰＷｅｂの上方からウオータミストを吹き付ける噴霧ノズル３１と予備的積層体ＰＷｅｂの下側（すなわち、合成繊維ウエブＳＷの下面）から吸引力を印加するサクション装置３２とを含んで構成されている。

上記挟持ローラ２８とプレウエット装置３０とは、水流噴射装置５内における水流交絡処理の円滑な実行のための前処理部と理解することができる。図１に示した前処理部は、好適構成例であり、挟持ローラ２８を省略した構成とすることも可能である。

水流噴射装置５は、前処理部２８、３０の処理を受けた予備的積層体ＰＷｅｂに高圧のウオータジェットを吹き付けることによりパルプ繊維同士の交絡を促進する。これにより上側に位置するパルプ繊維層と下側に位置する合成繊維層との一体化が促進される。
図１で例示的に示している水流噴射装置５は、搬送方向ＴＤに沿って多段（図１では例示しているのは４段）に水流噴射ノズル５１が配置されている。第１段目の水流噴射ノズルを低圧で吹き付ける事により、上述したプレウエット装置３０の代用としてもよい。
図１では、搬送方向ＴＤに対して直角な方向（装置１の幅方向）におけるノズルの様子は図示していないが、幅方向においても複数の水流噴射ノズルが配置してある。水流噴射ノズルの数や、その配置位置などは、水流交絡処理を施す予備的積層体ＰＷｅｂに応じて適宜に設計すればよい。すなわち、水流噴射装置５には平面視において格子状に複数の水流噴射ノズル５１が配備されるが、水流噴射ノズル５１の具体的な構造は任意、適宜に変更される。

上記水流交絡処理をする際の水圧は、パルプ繊維層（ウエブ）と合成繊維層（ウエブ）の坪量を勘案して設定するのが望ましい。例えば、１〜３０ＭＰａの範囲において選択するのが好ましい。

そして、上記水流噴射ノズル５１と対向するように、サクション装置５２が配設してある。水流噴射ノズル５１から出る高圧のウオータジェットを上側に位置しているパルプウエブに吹き付けつつ、下側に位置している合成繊維層の下側にサクション装置５２の吸引力を作用させる。水流噴射ノズル５１とサクション装置５２との協働作用によって、パルプウエブのパルプ繊維が下側の合成繊維ウエブの繊維に入り込んだ状態や、合成繊維ウエブを貫通して反対側にまで至った状態などが形成されると推定される。その作用により２つの層の一体化が促進される。

水流噴射装置５にも、搬送ワイヤ５５が配設してある。搬送ワイヤ５５は前処理部２８、３０の下流で予備的積層体ＰＷｅｂを受けて、水流噴射装置５内へと搬送する。搬送ワイヤ５５は水流噴射装置５の水流噴射ノズル５１とサクション装置５２との間を、上流側から下流に向かって通過するように配設されている。
よって、搬送ワイヤ５５上を搬送される予備的積層体ＰＷｅｂは、搬送方向ＴＤで下流に向かう程に、より多くの水流交絡処理を受けることになり、水流噴射装置５を出るときには上側のパルプ繊維層と下側の合成繊維ウエブとの十分な交絡処理が実現される。
上記搬送ワイヤ５５としては、例えばメッシュサイズ４０×４０〜１００×１００のものを用いることが好ましい。また、製品化後の複合型の不織布ＣＷｅｂに凹凸パターン等を付与する目的で、搬送ワイヤ５５には、デザインパターンシートを設けたり、タテ糸、ヨコ糸の径を個別に設定してもよい。
水流噴射装置５を出た直後にあっては、ウエブはウエット状態であり、乾燥前にあってはパルプ繊維同士の結合は十分に確立されてはいない。

そこで、水流噴射装置５の下流側にウエット状態のウエブから水を除くための乾燥装置６が配備してある。ここで例示する乾燥装置６は好適にはエアスルードライヤである。回転可能なドライヤ本体６１は筒状体であり、その周表面には多数の貫通孔が設けてあり、図示しない熱源で加熱された熱風がドライヤ本体６１の中心部側から外周に向かって放射状に吹き出す構成である。よって、ウエット状態のウエブが乾燥装置６から出るときには十分に乾燥されて繊維同士の結合も完了し、製品として完成した複合型の不織布ＣＷｅｂとなる。
なお、乾燥されたパルプ繊維同士は水素結合により結合することになる。そして、先に説明したように、原料パルプＲＰと共に例えば熱融着繊維を追加配合していた場合、加熱により、熱融着繊維同士或いはパルプ繊維も融着して新たな結合が実現される。よって、パルプ繊維に熱融着性のある繊維を追加配合した場合には、より強固な結合を実現した複合型の不織布ＣＷｅｂが得られる。
このように連続的に製造される複合型の不織布ＣＷｅｂは巻取装置７のローラ７１に巻き取られて一連の工程が完了する。
ここで例示したように、エアスルードライヤにより乾燥を行うと、完成した不織布ＣＷｅｂを嵩高く、厚みのある高級感のある製品に仕上げることができるので好ましい。

また、図示は省略しているが、上記乾燥装置６の上流側または下流側にエンボス装置を更に配置してもよい。エンボス装置は製品となる不織布ＣＷｅｂの厚みや風合い、吸水度の調整などを目的として、必要により配置してもよい。このようなエンボス装置は公知のものでよく、例えば凹凸パターンが形成されているロール間（金属製ロール同士、あるいは、金属製とラバー製）に挟むことにより凹凸を備えたウエブとすることができる。例えば、乾燥装置６より上流側にエンボス装置を配置すると、製品として出来上がる複合型の不織布ＣＷｅｂの見かけの厚みが厚くなるように調整できる。
また、製品となる複合型の不織布ＣＷｅｂのエンボス形状の保形性を優先したいという場合もある。この場合には、乾燥装置の下流側にエンボス装置を配置するのがよい。そして、この場合には熱エンボス (凹凸パターンの金属製ロール)装置を採用するのが好ましい。

上述した複合型不織布の製造装置１は、エアレイド装置２によりパルプ繊維層となるパルプウエブを製造している。このエアレイド装置２は、湿式法によるパルプ不織布製造装置と比較して格段に小型であり、設備のメンテナンスも容易である。また、装置全体として小型できるので、湿式法の場合と比較して、製品の切替えが容易であり、製造コストを抑制しつつ、多品種に適用可能な複合型不織布の製造装置となる。

なお、図１では一形態例のエアレイド装置を示したがこれに限らない。エアレイド法としては、カールクロイヤー法、ダンウェブ法、Ｊ＆Ｊ法、ＫＣ法、キノクロス法等、種々の技術が知られているが、これらから適宜に選択することができる。
また、上述した説明では、脱水・乾燥部６の一例としてエアスルードライヤを用いる場合を好適例として説明したがこれに限らない。ウエット状態のウエブを脱水・乾燥させるためサクションによる脱水装置と他の乾燥装置とを組合せた装置構成などとしてもよい。

以上で実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更して実施することができることは言うまでもない。

１ 複合型不織布の製造装置
２ エアレイド装置（パルプエアレイド部）
３ 合成繊維ウエブ供給装置（合成繊維層供給部）
４ サクション装置（積層形成部）
５ 水流噴射装置（水流交絡部）
６ 乾燥装置（脱水・乾燥部）
７ 巻取装置
２１ 解繊機
２２ ダクト
２３ エアレイドホッパ
２４ 積層位置
２８ 挟持ローラ
３０ プレウエット装置（プレウエット部）
３１ 噴霧ノズル
３２ サクション装置
４１ サクション装置本体
４２ サクション部
４３ 搬送ワイヤ
５１ 水流噴射ノズル
５２ サクション装置
５５ 搬送ワイヤ
ＦＰ パルプ繊維
ＰＷｅｂ 予備的積層体
ＣＷｅｂ 積層体（複合型不織布）
ＳＷ 合成繊維ウエブ

Claims (5)

1. パルプ繊維層と合成繊維層とを積層して一体化してある複合型不織布を製造する製造装置であって、
   原料パルプを乾燥状態で解繊して空気の流れに乗せて分散させて、積層位置にパルプ繊維を供給するパルプエアレイド部と、
   予め準備された合成繊維製のウエブを前記合成繊維層として、前記積層位置へ供給する合成繊維層供給部と、
   前記積層位置に対向して配備され、前記合成繊維層と、当該合成繊維層の上に載置される前記パルプ繊維によって形成される前記パルプ繊維層とに、負圧を印加して予備的積層体を形成させる積層形成部と、
   前記積層形成部の下流で、前記予備的積層体に向けてウオータジェットを吹き付けて水流交絡処理を施し、前記パルプ繊維層と前記合成繊維層との一体化を促進する水流交絡部と、
   前記水流交絡部の下流で、脱水、乾燥の処理を施して一体化した積層体を得る脱水・乾燥部とを、有し、
   前記水流交絡部の上流側に、前記予備的積層体にウオータミストを吹き付けて湿らせるプレウエット部が配置してある、ことを特徴とする複合型不織布の製造装置。
2. 前記脱水・乾燥部は、エアスルードライヤを含んでいる、ことを特徴とする請求項１に記載の複合型不織布の製造装置。
3. 前記脱水・乾燥部の上流側または下流側にエンボス装置が配置してある、ことを特徴とする請求項１または２に記載の複合型不織布の製造装置。
4. 前記予め準備された合成繊維製のウエブは、スパンボンド法によって製造したウエブである、ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の複合型不織布の製造装置。
5. パルプ繊維層と合成繊維層とを積層して一体化してある複合型の不織布を製造する方法であって、
   原料パルプを乾燥状態で解繊して空気の流れに乗せて分散させて、積層位置にパルプ繊維を供給するパルプエアレイド工程と、
   予め準備された合成繊維製のウエブを前記合成繊維層として、前記積層位置へ供給する合成繊維層供給工程と、
   前記積層位置に対向して配備され、前記合成繊維層と、当該合成繊維層の上に載置される前記パルプ繊維によって形成される前記パルプ繊維層とに、負圧を印加して予備的積層体を形成させる積層形成工程と、
   前記積層形成工程後に、前記予備的積層体に向けてウオータジェットを吹き付けて水流交絡処理を施し、前記パルプ繊維層と前記合成繊維層との一体化を促進する水流交絡工程と、
   前記水流交絡工程後に、脱水、乾燥の処理を施して一体化した積層体を得る脱水・乾燥工程とを、含み、
   前記水流交絡工程の前に、前記予備的積層体にウオータミストを吹き付けて湿らせるプレウエット工程を更に含む、ことを特徴とする複合型不織布の製造方法。

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