JP7477429B2 - マスクの製造装置及びマスクの製造方法 - Google Patents
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Description
即ち、従来のマスクの製造においては、マスクに用いる各不織布が、不織布製造工場にて各不織布の製造設備で別個に製造された出来合いのものであり、各々の不織布製造設備で製造された不織布はロール状に巻き取られ、ロール状の不織布原反の形態でマスクの製造設備があるマスク製造(加工)工場に運ばれる。そして、マスク製造(加工)設備において、各不織布原反ロールから不織布を繰り出してコンベア上で積層し、所定の加工工程を経てマスクとなる。つまり、従来のマスク製造(加工)装置は、不織布原反ロールから不織布を繰り出して貼り合わせる工程を有するものであり、そこに不織布を製造する設備は備えられていない。
上記溶着は、前記第1のスパンボンド不織布層、前記メルトブロー不織布層、及び前記第2のスパンボンド不織布層の全層を部分的に一体に強固に接合できればよく、高周波溶着、熱溶着、超音波溶着等の何れであってもよい。
また、前記第1のスパンボンド不織布層、前記メルトブロー不織布層、及び前記第2のスパンボンド不織布層の溶着、1対の耳掛け部材の溶着は、前記不織布積層体の長手方向の両側端部で、第1のスパンボンド不織布層、前記メルトブロー不織布層、及び前記第2のスパンボンド不織布層の溶着と一緒に、1対の耳掛け部材を溶着してもよいし、先に、不織布層を溶着してからそこに1対の耳掛け部材を溶着してもよい。
上記整形部とは、前記第1のスパンボンド不織布層及び前記メルトブロー不織布層の積層体の長手方向に対して直角方向の端部を切断することで、前記第1のスパンボンド不織布層と前記メルトブロー不織布層の長手方向に対して直角方向の幅寸法を揃えるものである。
上記ノーズワイヤー(ノーズフィッターとも呼ばれる)は、着用者の鼻にマスクの不織布積層体をフィットさせるためのものであり、ポリプロピレン若しくはポリエチレン等の樹脂製またはアルミニウム等の金属製からなる変形自在な細長の板状または棒状のワイヤーが使用される。
そして、前記長辺端部加工部では、前記折り返し部により折り返した部分の端部が溶着され、その溶着によって、前記ノーズワイヤー配設側の端部では折り返した幅内に前記ノーズワイヤーが封止されるものである。
上記プリーツ形成部は、前記長尺状の不織布積層体に対し、その長手方向に延びる折り目を付しその折り目に沿って折り畳むことで、複数の襞からなるプリーツを形成するものである。
上記溶着は、前記第1のスパンボンド不織布層、前記メルトブロー不織布層、及び前記第2のスパンボンド不織布層の全層を部分的に一体に強固に接合できればよく、高周波溶着、熱溶着、超音波溶着等の何れであってもよい。
ここで、上記第1のスパンボンド不織布層、前記メルトブロー不織布層、及び前記第2のスパンボンド不織布層の溶着と、1対の耳掛け部材の溶着は、前記不織布積層体の長手方向に対して直角な方向の両側端部で、第1のスパンボンド不織布層、前記メルトブロー不織布層、及び前記第2のスパンボンド不織布層の溶着と一緒に、1対の耳掛け部材を溶着してもよいし、先に、不織布層を溶着してからそこに1対の耳掛け部材を溶着してもよい。
上記整形工程とは、前記第1のスパンボンド不織布層及び前記メルトブロー不織布層の積層体の長手方向に対して直角方向の両端部を切断することで、前記第1のスパンボンド不織布層と前記メルトブロー不織布層の長手方向に対して直角方向の幅寸法を揃える工程である。
上記ノーズワイヤー(ノーズフィッターとも呼ばれる)は、着用者の鼻にマスクの不織布積層体をフィットさせるためのものであり、ポリプロピレン若しくはポリエチレン等の樹脂製またはアルミニウム等の金属製からなる変形自在な細長の板状または棒状のワイヤーが使用される。
そして、前記長辺端部加工工程では、前記折り返し工程で折り返した部分の端部が溶着され、その溶着によって、前記ノーズワイヤー配設側の端部では折り返した幅内に前記ノーズワイヤーが封止されるものである。
上記プリーツ形成工程は、前記長尺状の不織布積層体に対し、その長手方向に延びる折り目を付しその折り目に沿って折り畳むことで、複数の襞からなるプリーツを形成する工程である。
なお、実施の形態において、図示の同一記号及び同一符号は、同一または相当する機能部分であるから、ここではその重複する説明を省略する。
本実施の形態のマスクの製造装置1は、図1で示すように、主として、第1のスパンボンド不織布層101aを形成するスパンボンド不織布層形成部10と、第1のスパンボンド不織布層101aの上にメルトブロー不織布層101bを形成し積層するメルトブロー不織布層形成・積層部20と、メルトブロー不織層101bの上に第2のスパンボンド不織層101cを形成し積層するスパンボンド不織布層形成・積層部50と、それら不織布の積層体101Pに対し、その搬送方向に対する直角方向の両側端部を折り返して溶着する長辺端部加工部60と、個別の不織布積層体101に切断する切断部80と、不織布積層体101の長さ方向の両側端部を1対の耳掛け部材105と共に溶着する短辺端部加工部90とを有する。
また、熱エンボス加工部12は、所定形状の凸部が所定模様で配置された熱エンボス凸部ローラー及び特定の曲率面を有する熱平滑ローラーからなる同一径の1対の熱エンボスローラーR1を有する。
このとき、ネットコンベアNC1のネットベルトの移動によりスパンボンドウェブはネットコンベアNC1上に連続的に長尺状(帯状)に形成される。そして、ネットコンベアNC1で搬送されたスパンボンドウェブは、熱エンボス加工部12の1対の熱エンボスローラーR1である熱エンボス凸部ローラーと熱平滑ローラーの間を通過することで、それら熱エンボスローラーR1による型押しによって樹脂繊維間が部分的に熱融着して凹凸が付与される。
特に、熱エンボスローラーR1による樹脂繊維の熱融着では、合成樹脂からなる連続繊維の繊維間が自己融着による結合点(熱融着点)、即ち、エンボスを有し、連続繊維相互間が結合されているため、縦横伸を抑え強度、形態安定性を高くできるも、その熱融着部以外では、繊維相互間は動きが自由な状態で集積され、また、接着剤を使用しないため、全体として柔らかな風合いを確保できる。
また、本発明を実施する場合には、1対の熱ローラーR1は、各ローラーで1/2の高さの凸部を形成することも可能である。但し、この場合には、回転のタイミングを同一とする必要がある。
メルトブロー不織布層形成・積層部20は、メルトブロー法、即ち、押し出した溶融樹脂を高速熱風により極細繊維化し、回転コレクターロールC2の面上に載せた第1のスパンボンド不織布層101aの上に吹き付けることで第1のスパンボンド不織布層101aの上に直接、メルトブロー不織布層101bを形成、積層するものである。
また、上記説明では、ドラム状の回転コレクターロールC2に対し極細繊維を吹き付けるものとしたが、本発明を実施する場合には、スパンボンド不織布層101a,101cの形成時と同様、水平のネットコンベア上で極細繊維を捕集するようにしてもよい。即ち、水平のネットコンベア上に第1のスパンボンド不織布層101aを載せ、そのベルト上の第1のスパンボンド不織布層101aに対し、極細繊維を吹き付けるものであってもよい。
更に、整形部30では、1対のローラーR3の下流側にローラーカッター等の切断刃を設けた切断機31を有し、切断機31によって、所定の搬送台上に載せられた2層の積層体の長手方向(搬送方向)に対して直角方向の両側端部を当該長手方向に沿って所定幅切断する。なお、このときの帯状の切れ端は、ロール状の回収機(図示せず)によりロール状に巻き取って回収し、メルトブロー不織布とスパンボンド不織布とに分別し、溶融して原料として再利用してもよい。
本実施の形態では、ノーズワイヤー104として、塑性変形するポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリ-1-ブテン等のポリオレフィン系の樹脂製または金属製の平板長尺状ものもが使用される。
このスパンボンド不織層形成・積層部50は、第1のスパンボンド不織布層101aの上に形成、積層されたメルトブロー不織布層101bの上に、直接、スパンボンド法により第2のスパンボンド不織布層101cを形成、積層するものであり、上述のスパンボンド不織布層形成部10と同様、溶融樹脂を紡糸、延伸し、集積することでスパンボンドウェブを形成するスパンボンドウェブ形成・積層部51と、スパンボンドウェブに対し熱エンボス加工により部分的に溶着する熱エンボス加工部52とから構成されている。
また、熱エンボス加工部52は、熱エンボス加工部12と同様、所定形状の凸部が所定模様で配置された熱エンボス凸部ローラー及び特定の曲率面を有する熱平滑ローラーからなる所定の同一径の1対の熱ローラーR5を有する。
しかし、本発明を実施する場合には、スパンボンドウェブ形成部11とスパンボンドウェブ形成・積層部51で別々にホッパーを設けて、異なる原料樹脂を使用することも可能である。なお、スパンボンド不織布層101cを形成する紡糸条件は、マスク100の所望とする特性等に応じて適宜設定される。第1のスパンボンド不織布層101aを形成する紡糸条件と同一の設計、設定としてもよいし、異なる設計、設定としてもよい。
このとき、ネットコンベアNC5のネットベルトの移動によりにスパンボンドウェブはメルトブロー不織布層101bの上に連続的に長尺状に形成、積層される。そして、ネットコンベアNC5で搬送された第1のスパンボンド不織布層101a、メルトブロー不織布層101b及びスパンボンドウェブの積層体は、熱エンボス加工部52の1対の熱エンボスローラーR5である熱エンボス凸部ローラーと熱平滑ローラーの間を通過することで、それら熱エンボスローラーR5による型押しによってスパンボンドウェブの樹脂繊維間が部分的に熱融着して凹凸が付与される。
特に、熱エンボスローラーR5による樹脂繊維の熱融着では、合成樹脂からなる連続繊維の繊維間が自己融着による結合点(熱融着点)、即ち、エンボスを有し、連続繊維相互間が結合されているため、縦横伸を抑え強度、形態安定性を高くできるも、その熱融着部以外では、繊維相互間は動きが自由な状態で集積され、また、接着剤を使用しないため、全体として柔らかな風合いを確保できる。
本実施の形態の長辺端部加工部60は、第1のスパンボンド不織布層101a、メルトブロー不織布層101b、及び第2のスパンボンド不織布層101cの順に積層された3層の不織布積層体101Pに対し、その長手方向(搬送方向)に対して直角な方向(幅方向)の両端部を折り返す折返部61とその折り返した端部(図3に示す長辺端部106aに相当)で不織布積層体101Pの長手方向に対して直角な方向(幅方向)の両側の端部(長辺端部106a)を熱圧着する長辺端部溶着部62とを有する。
しかし、本実施の形態では、メルトブロー不織布層101bの上面にノーズワイヤー104を配置してから、第2のスパンボンド不織布層101cを形成するものであるため、メルトブロー不織布層101bの余熱や、第2のスパンボンド不織布層101cの形成、積層時の熱エンボス加工の熱により、メルトブロー不織布層101b及び第2のスパンボンド不織布層101cの間でノーズワイヤー104を部分的にそれら不織布層に熱接着することが可能であり、ノーズワイヤー104の位置ずれを生じ難くできる。したがって、ノーズワイヤー104の幅方向や長さ方向の両脇を挟み込むよう複数列のミシン目状に溶着しなくとも、ノーズワイヤー104が位置ずれし難く、ノーズワイヤー104の位置ずれによる違和感の解消、着用者の鼻に対するフィット性の向上を可能とする。
本実施の形態のプリーツ形成部70では、第1のスパンボンド不織布層101a、メルトブロー不織布層101b、及び第2のスパンボンド不織布層101cの3層からなり幅方向の両端部が溶着された不織布積層体101Pに対し、その長手方向に沿って連続的にプリーツ107(図3参照)を入れるプリーツ形成機71と、そのプリーツ107を抑えてプリーツの折り目を定着させるローラーR7とを有する。プリーツ形成機71により、3層の不織布積層体101Pに対し、その長手方向に沿って延びる折り目を並行して複数付し、それら折り目に沿って折り重ねることで、例えば、3~6段のプリーツ(襞)107を形成する。そして、そのプリーツ107が形成された不織布積層体101PをローラーR7に通すことでプリーツ107の折り目を定着させる。
本実施の形態の切断部80では、不織布積層体101Pを切断する刃を備えたローラーカッター等の切断機81を有し、第1のスパンボンド不織布層101a、メルトブロー不織布層101b、及び第2のスパンボンド不織布層101cの3層からなりプリーツ107が形成された不織布積層体101Pの長さを、その長手方向の所定間隔で切断機81により切断し、所定寸法の略矩形状である個別の不織布積層体101とする。
よって、ノーズワイヤー104の塑性変形により、着用者の鼻の形状に対応して不織布積層体101をフィットできるから、着用時の不織布積層体101のずれを防止して着用感を良くできる。そしてノーズワイヤー104の塑性変形により、着用者の鼻の形状に対応して不織布積層体101をフィットできることで、着用者の鼻周りに隙間を生じ難くできるから、外部からのダスト、花粉、細菌・ウイルス等を含む飛沫等の侵入をより阻止でき、また、着用者の飛沫が拡散するのをより防止できる。更に、マスク100と鼻との隙間から息が上方へ漏れることによる眼鏡の曇りも防止できる。
したがって、マスク100を形成する不織布の特性、構成が、不織布の巻き取りを考慮した特性に限定されることがないから、マスクの特性の設計自由度を高めることができる。
したがって、本実施の形態のマスク製造装置1によれば、ノーズワイヤー104入りのマスク100が得られる。このノーズワイヤー104を有するマスク100によれば、着用時に、着用者の鼻の形状に対応してノーズワイヤー104を変形させることで着用者の鼻周りに隙間を生じ難くできる。したがって、着用者の鼻周りに対するフィット性を向上できる。
したがって、本実施の形態のマスク製造装置1によれば、整形部30により第1のスパンボンド不織布層101a及びメルトブロー不織布層101bの長手方向に対する直角方向の幅を一致させることができ、第1のスパンボンド不織布層101aやメルトブロー不織布層101bを形成する各ノズルの配置間隔、口径等の精密で細かな設計で、それら不織布層の幅を一致させる制御を必要としないから、第1のスパンボンド不織布層101a及びメルトブロー不織布層101bの紡糸の設計を容易とする。
したがって、本実施の形態のマスクの製造方法によれば、ノーズワイヤー104入りのマスク100が得られる。このノーズワイヤー104を有するマスク100によれば、着用時に、着用者の鼻の形状に対応してノーズワイヤー104を変形させることで着用者の鼻周りに隙間を生じ難くできる。したがって、着用者の鼻周りに対するフィット性を向上できる。
しかし、本発明を実施する場合には、メルトブロー不織布層101bの形成、積層の前で第1のスパンボンド不織布層101aの上面にノーズワイヤー104を配置し、第1のスパンボンド不織布層101aとメルトブロー不織布層101bと間にノーズワイヤー104を配設してもよい。特に、スパンボンド不織布層101a,101の形成時と同様の水平のネットコンベア上で極細繊維を捕集する場合には、第1のスパンボンド不織布層101aの上面にノーズワイヤー104を配置してからメルトブロー不織布層101bを形成しても、メルトブロー不織布層101bを形成するまでに、配置したノーズワイヤー104がズレることなく第1のスパンボンド不織布層101aの上面の所定位置に留めることができるから、上述と同様の部分的な熱接着でノーズワイヤー104の位置ずれ防止効果が得られる。また、メルトブロー不織布層101bの上に第2のスパンボンド不織布層101cを形成、積層した後の第2のスパンボンド不織布層101cの上面にノーズワイヤー104を配置し、その後の端部の折り返しでノーズワイヤー104を挟みこむように固定してもよい。
したがって、本実施の形態のマスクの製造方法によれば、整形工程(ステップS30)により第1のスパンボンド不織布層101a及びメルトブロー不織布層101bの長手方向に対する直角方向の幅を一致させることができ、第1のスパンボンド不織布層101aやメルトブロー不織布層101bを形成する各ノズルの配置間隔、口径等の精密で細かな設計によって両層の幅を一致させる制御を必要しないから、第1のスパンボンド不織布層101a及びメルトブロー不織布層101bの紡糸の設計を容易とする。
例えば、マスク100の耳掛け部材105が取付けられた不織布積層体101の両側端部でプリーツ107を抑える圧着線または溶着線を直線状または円弧状に設け、不織布積層体101の両側端部で着用者の顔面との間に空間、隙間を生じ難くし、装着性の向上を図ることができる。また、マスク100の不織布積層体101の角部に曲率を持たせてもよい。これにより、角部が着用者の顔面に接触したときの違和感、不快感を軽減できる。そして、本発明は、家庭用、医療用(歯科用、手術用を含む)のマスクの製造に限られず、防塵マスクにも適用可能である。
10 スパンボンド不織布層形成部
20 メルトブロー不織布層形成・積層部
30 整形部
40 ノーズワイヤー配置部
50 スパンボンド不織布層形成・積層部
60 長辺端部加工部
70 プリーツ形成部
80 切断部
90 短辺端部加工部
100 マスク
101 不織布積層体
101a 第1のスパンボンド不織布層
101b メルトブロー不織布層
101c 第2のスパンボンド不織布層
104 ノーズワイヤー
105 耳掛け部材
107 プリーツ
106a、106b 長辺端部
108a 短辺端部
Claims (6)
- スパンボンド法でウェブを形成し、熱エンボス加工することにより第1のスパンボンド不織布層を長尺状に連続的に形成するスパンボンド不織布層形成部と、
前記第1のスパンボンドウェブ不織布層の上にメルトブロー法でメルトブロー不織布層を長尺状に連続的に形成し積層するメルトブロー不織布層形成・積層部と、
前記メルトブロー不織布層の上にスパンボンド法でウェブを形成し、熱エンボス加工することにより前記メルトブロー不織布層の上に第2のスパンボンド不織布層を長尺状に連続的に形成し積層するスパンボンド不織布層形成・積層部と、
前記第1のスパンボンド不織布層、前記メルトブロー不織布層、及び前記第2のスパンボンド不織布層が積層された長尺状の不織布積層体の長手方向に対して直角方向の両端部で、前記第1のスパンボンド不織布層、前記メルトブロー不織布層、及び前記第2のスパンボンド不織布層を溶着する長辺端部加工部と、
前記長尺状の不織布積層体をその長手方向の一定間隔で当該長手方向に対して直角な方向で切断する切断部と、
前記切断された個別の前記不織布積層体の長さ方向の両端部で、前記第1のスパンボンド不織布層、前記メルトブロー不織布層、及び前記第2のスパンボンド不織布層を溶着し、また、1対の耳掛け部材を溶着する短辺端部加工部と
を具備し、
更に、前記第2のスパンボンド不織布層の積層前の前記第1のスパンボンド不織層及び前記メルトブロー不織布層に対し、それらの長手方向に対して直角方向の両側の端部を切断する整形部を有することを特徴とするマスクの製造装置。 - 更に、前記長尺状に連続的に形成された前記第1のスパンボンド不織布層、前記メルトブロー不織布層、または前記第2のスパンボンド不織布層の上面であって、その長手方向に対して直角方向の一端部側にノーズワイヤーを配設するノーズワイヤー配置部と、前記長尺状の不織布積層体の長手方向に対して直角方向の両端部を折り返し、ノーズワイヤー配設側ではその折り返した幅内に前記ノーズワイヤーが収めた折り返し部とを有し、前記長尺状の不織布積層体の前記折り返した両端部を前記長辺端部加工部により溶着することで前記ノーズワイヤーを前記長尺状の不織布積層体内に封止することを特徴とする請求項1に記載のマスクの製造装置。
- 更に、前記切断前の前記長尺状の不織布積層体に対しプリーツを形成するプリーツ形成部を有することを特徴とする請求項1または請求項2に記載のマスクの製造装置。
- スパンボンド法でウェブを形成し、熱エンボス加工することにより第1のスパンボンド不織布層を長尺状に連続的に形成するスパンボンド不織布層形成工程と、
前記第1のスパンボンドウェブ不織布層の上にメルトブロー法でメルトブロー不織布層を長尺状に連続的に形成し積層するメルトブロー不織布層形成・積層工程と、
前記メルトブロー不織布層の上にスパンボンド法でウェブを形成し、熱エンボス加工することにより前記メルトブロー不織布層の上に第2のスパンボンド不織布層を長尺状に連続的に形成し積層するスパンボンド不織布層形成・積層工程と、
前記第1のスパンボンド不織布層、前記メルトブロー不織布層、及び前記第2のスパンボンド不織布層が積層された長尺状の不織布積層体の長手方向に対して直角な方向の両端部で、前記第1のスパンボンド不織布層、前記メルトブロー不織布層、及び前記第2のスパンボンド不織布層を溶着する長辺端部加工工程と、
前記長尺状の不織布積層体をその長手方向の一定間隔で当該長手方向に対して直角な方向で切断する切断工程と、
前記切断された個別の前記不織布積層体の長さ方向の両端部で、前記第1のスパンボンド不織布層、前記メルトブロー不織布層、及び前記第2のスパンボンド不織布層を溶着し、また、1対の耳掛け部材を溶着する短辺端部加工工程と
を具備し、
更に、前記メルトブロー不織布層形成・積層工程と前記スパンボンド不織布層形成・積層工程との間で、前記第1のスパンボンド不織布層及びその上の前記メルトブロー不織布層に対して、その長手方向に対して直角な方向の両端部を切断する整形工程を有することを特徴とするマスクの製造方法。 - 更に、前記長尺状に連続的に形成された前記第1のスパンボンド不織布層、前記メルトブロー不織布層、または前記第2のスパンボンド不織布層の上面であって、その長手方向に対して直角方向の一端部側にノーズワイヤーを配設するノーズワイヤー配置工程と、前記長尺状の不織布積層体の長手方向に対して直角方向の両端部を折り返し、ノーズワイヤー配設側ではその折り返した幅内に前記ノーズワイヤーを収める折り返し工程とを有し、前記長尺状の不織布積層体の前記折り返した端部を前記長辺端部加工工程で溶着することで前記ノーズワイヤーを前記長尺状の不織布積層体内に封止することを特徴とする請求項4に記載のマスクの製造方法。
- 更に、前記長辺端部加工工程と前記切断工程の間で、前記長尺状の不織布積層体に対してプリーツを形成するプリーツ形成工程を有することを特徴とする請求項4または請求項5に記載のマスクの製造方法。
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