吸収体の製造方法及び製造装置
【課題】繊維材料を回転ドラムに向け飛散供給しこれを堆積させて吸収体を製造する際の上記特有の問題点を克服し、形状の一定な吸収体を安定して連続生産することができる吸収体の製造方法及びこれに好適に用いられる製造装置を提供する。
【解決手段】第１センサーを介して前記掻き取り前の堆積体が回転ドラム外周面もしくはそこから設定された判定高さを越え堆積しているか否かを判定し、他方、第２センサーを介して前記掻き取り後の堆積体の掻き取られた表面の前記回転ドラム外周面からの高低差を測定し該堆積体の凹凸情報を入手し、前記第１センサーを介して取得した前記堆積体の判定結果と前記第２センサーを介して取得した前記堆積体の凹凸情報に基づいて、該繊維供給制御部は前記供給適正量となるよう前記繊維材料の供給量を前記繊維供給部を介して制御して、前記吸収体の製造を行う吸収体の製造方法。
【解決手段】第１センサーを介して前記掻き取り前の堆積体が回転ドラム外周面もしくはそこから設定された判定高さを越え堆積しているか否かを判定し、他方、第２センサーを介して前記掻き取り後の堆積体の掻き取られた表面の前記回転ドラム外周面からの高低差を測定し該堆積体の凹凸情報を入手し、前記第１センサーを介して取得した前記堆積体の判定結果と前記第２センサーを介して取得した前記堆積体の凹凸情報に基づいて、該繊維供給制御部は前記供給適正量となるよう前記繊維材料の供給量を前記繊維供給部を介して制御して、前記吸収体の製造を行う吸収体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸収体の製造方法及び製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
生理用ナプキンやパンティライナー、使い捨ておむつ等の吸収性物品の吸収体の製造方法として、回転ドラム（積繊ドラム）を利用する方法がある。この方法においては、ダクト内を流れる空気流に随伴させて供給した繊維材料を、回転ドラムの外周面に設けた集積用凹部に吸引して堆積させる。その堆積体を、そのまま、あるいは紙や不織布等で被覆して吸収体とすることができる。このような吸収体の製造方法として、解繊機で解繊した繊維材料を集積用凹部に回転ドラム外周面を越えて堆積させ、その後、過剰量の繊維材料を掻き取る方法がある。さらに、この掻き取った繊維材料を、解繊機やダクトの入り口付近に戻して再利用する技術が提案されている（特許文献１〜３参照）。
【０００３】
【特許文献１】特公平６−１４３号公報
【特許文献２】特開２００６−５００１５５号公報
【特許文献３】特許３４６２２３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した集積用凹部において回転ドラム外周面を越えて堆積した過剰量の繊維をそぎ落として再利用する技術は、材料を無駄なく利用できる利点を有する。しかし、この方法では、形状の一定な吸収体を安定して連続生産するための制御が容易ではない。具体的には、過剰量の繊維を掻き取って再利用する場合には、新たに供給する繊維の供給量を一定に維持したままだと、集積用凹部に堆積する繊維量が徐々に増加したり、逆に減少したりして、循環適正量からずれてしまうことがある。この量が増加しすぎると返戻管やダクト内に繊維の詰まりが生じたり、繊維の大きな塊が吸収体に混入したりする。減少しすぎると、必要量の繊維材料が十分に堆積せずに目標質量に満たないこととなる。
【０００５】
単なる粉粒体と違って、吸収体に用いられるパルプ等は塊となりやすく供給ムラが発生しやすい。また、生産ラインは、製品仕様の切り替え等に伴う稼働や停止に応じて減速や加速等の運転速度の変化があり、それに合わせて供給側の速度も変化させているものの、その人的ないし個別的な制御には限界がある。さらに、このように吸収体の製造工程においてその製造条件が安定せずばらつき等が生じると、その影響をそこだけで止めることは通常難しい。吸収体は通常吸収性物品の中間製品であるため、これを組み込んで最終製品とした後に検査を行うのが実際的であり、そこで品質基準を外れるものがあると多くの工数及び多量の材料のロスにつながりかねない。
【０００６】
特に、厚みの薄い吸収体を形成する場合や、前記集積用凹部の底面部に窪みのある積繊ドラムを利用した場合には、この制御が一層難しくなる。厚みの薄い吸収体は少しのばらつきでも影響が大きく、均一の厚みを得るためには、制御の精度が求められる。また、集積用凹部の底面部に窪みのある積繊ドラムを利用した場合（この状態を簡略化した断面図として図７に示す。）、繊維材料の堆積の状態について詳細は後述するが、図示したもののように窪み部１１ｋのある底面部１１を有する積繊ドラム２を用いた場合には、窪み部１１ｋと非窪み部１１ｊとで堆積量は然程変わらない。結果として、図７（ａ）の状態では、ドラム外周面２ｓからの堆積高さに差が出てしまい、窪み部１１ｋのある中央では高さｈ２がドラム外周面２ｓよりドラムの径方向にみて低くなり、他方、非窪み部１１ｊの部分の高さｈ１はドラム外周面２ｓより高くなる。これをスカッフィングロールでドラム外周面２ｓと一致する面で掻き取ると、図７（ｂ）のように掻き取り後の堆積体７ｂの中央に凹み７ｋのある状態となってしまう。これでは目的形状に立体化された吸収体は得られない。
【０００７】
このような状況を防ぐために、図７（ｃ）のように繊維材料の供給量を増やすと確かに堆積体の高さｈ３，ｈ４はいずれの箇所もドラム外周面２ｓを越え、掻き取り後の堆積体の形状は、断面において直線的なものとなる（掻き取り予定面５ｃ参照）。しかし、ここまで多くの繊維材料を系内に供給し、返戻搬送路を介して循環させると、上述したように詰まりを生じたり、繊維の塊が吸収体に混入したりしやすくなる。このような状態は上記底面部に窪み部を有する回転ドラムを用いたときにのみ生じるものではないが、近時、立体的に複雑に成形された吸収体が開発され、その性能の高さから好評であり、これに対応することが上記繊維材料の供給制御を一層困難にすることとなる。
【０００８】
上記の点に鑑み、本発明は、繊維材料を回転ドラムに向け飛散供給しこれを堆積させて吸収体を製造する際の上記特有の問題を克服し、形状の一定な吸収体を安定して連続生産することができる吸収体の製造方法及びこれに好適に用いられる製造装置の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、外周面に集積用凹部が形成された回転ドラムの前記外周面に向け繊維材料を飛散状態で繊維供給部より供給し、該繊維材料を前記集積用凹部に前記回転ドラム外周面を越えて堆積させ堆積体とし、該回転ドラム外周面を越えて堆積した過剰量の繊維材料を掻き取り、掻き取った繊維材料を返戻搬送路を介して繊維材料の供給経路に戻すとともに、該集積用凹部内に残る堆積体を吸収体として該集積用凹部内から離型し吸収体とする吸収体の製造方法であって、
第１センサーを介して前記掻き取り前の堆積体が前記回転ドラム外周面もしくはそこから設定された判定高さを越え堆積しているか否かを判定し、他方、第２センサーを介して前記掻き取り後の堆積体の掻き取られた表面の前記回転ドラム外周面からの高低差を測定して該堆積体の凹凸情報を入手し、
前記第１センサーを介して取得した前記堆積体の判定結果と前記第２センサーを介して取得した前記堆積体の凹凸情報に基づいて、該繊維供給制御部は前記供給適正量となるよう前記繊維材料の供給量を前記繊維供給部を介して制御して、前記吸収体の製造を行う吸収体の製造方法に関する。
また、本発明は上記製造方法を使用する製造装置であって、外周面に集積用凹部が形成された回転ドラムと、該回転ドラムの外周面に向けて繊維材料を飛散状態にて供給するダクトと、該ダクトに繊維材料を供給する繊維材料供給部と、前記集積用凹部に前記回転ドラム外周面を越えて堆積された過剰量の繊維材料を掻き取るスカッフィングロールと、スカッフィングロールで掻き取った繊維材料を前記ダクト内又は前記繊維材料供給部に戻す返戻搬送路とを有する吸収体の製造装置であって、
前記掻き取り前の堆積体の繊維材料の堆積状況を検知する第１センサーと、前記掻き取り後の堆積体の繊維材料の堆積状況を検知する第２センサーとを有し、
前記第１センサーを介して取得した前記掻き取り前の堆積体が前記回転ドラム外周面を越えて堆積しているか否かの判定結果と前記第２センサーを介して取得した前記掻き取り後の堆積体の凹凸情報とに基づいて、該繊維供給適正量となるよう前記繊維材料の供給量を前記繊維供給部を介して制御する繊維供給量制御部とを備えた吸収体の製造装置を提供するものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の製造方法及び製造装置によれば、繊維材料を回転ドラムに向け飛散供給しこれを堆積させて吸収体を製造するに当たり、形状の一定な吸収体を安定して連続生産することができる。また、本発明の製造方法及び製造装置によれば、特に中央に突出した部分を有するものなど立体化された吸収体や厚みの薄い吸収体等であってもその成形にも好適に対応して、中間製品におけるばらつきや製造装置内の詰まり等の不具合を低減し、かつ製造条件の自動制御を実現して製造効率を改善することがきる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の製造方法に用いられる吸収体の製造装置の一実施形態を模式化した側断面で示す装置説明図である。
【図２】図２（ａ）は図１に示す製造装置における集積用凹部の拡大斜視図であり、図２（ｂ）は該集積用凹部に対応する立体形状の吸収体を模式的に示す斜視図である。
【図３】図３（ａ）は回転ドラム上の掻き取り前の堆積体を加工方向前方からみて模式的に示した断面図あり、図３（ｂ）は前記堆積体をスカッフィングロールで掻き取るときの状態を模式的に示した断面図であり、図３（ｃ）は掻き取った後の回転ドラム上の堆積体を模式的に示す断面図である。
【図４】スカッフィングロールで集積用凹部から過剰量の繊維材料を掻き取る様子を模式的に示す側断面図である。
【図５】堆積体を掻き取る前後において第１センサー及び第２センサーで所定の項目を測定する様子を模式的に示した斜視図である。
【図６】掻き取った後の堆積体の表面凹凸を第２センサーで測定する様子を模式的に示した斜視図であり、図６（ａ）は表面凹凸のない堆積体の測定、図６（ｂ）は表面凹凸のある堆積体の測定を示す。
【図７】堆積体の堆積した状態及びこれを掻き取る様子を模式的に示した断面図であり、図７（ａ）が堆積量が少ないときの状態、図７（ｂ）が図７（ａ）の堆積体の過剰量の繊維材料を掻き取った状態、図７（ｃ）が堆積量が多いときの状態を示す。 なお、図中、「ＭＤ方向」とはMachine Direction方向の略称であり、製造装置における流れ方向であることを意味する。「ＣＤ方向」とはCross Direction方向の略称であり、上記MD方向に直交する方向を意味する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明をその好ましい実施形態に基づいて説明する。
本発明の製造方法に用いられる一実施形態としての吸収体の製造装置１０は、図１に示すように、外周面に複数の集積用凹部１（堆積部）が所定の間隔で形成された回転ドラム２を備えている。そして、この回転ドラム２の外周面２ｓに向けて、繊維材料４２を飛散状態にて供給するダクト３と、ダクト３に繊維材料４を供給する繊維材料供給部４とが設けられ、これらにより集積用凹部１に繊維材料４を前記回転ドラム外周面を越えるように堆積させる。繊維材料供給部４は解繊機４１を備えており、パルプシート等のシート状の原料４３を、原料供給用のニップローラ４４，４４を駆動モータ４５で駆動することにより解繊機４１に導入し、解繊された繊維材料４２をダクト３内に供給するように構成されている。
【００１３】
さらに製造装置１０は、前記回転ドラム外周面を越えるように堆積させた過剰量の繊維材料からなる堆積体７ａ（図３参照）から過剰分の繊維材料を掻き取るスカッフィングロール５を具備し、このスカッフィングロール５で掻き取った繊維材料４２ｂをダクト３内に戻す返戻搬送路６を備えている。ダクト３内に戻された繊維材料４２ｂは、回転ドラム２の外周面２ｓに向け再供給される。
【００１４】
回転ドラム２は、円筒状をなし、図１中の矢印で示したＭＤ方向に一定速度で回転する。回転ドラム２の外周面２ｓには、製造する吸収体７０の形状に対応する形状の集積用凹部１，１・・が形成されている。図２には、図１に示す装置における集積用凹部１及び該集積用凹部１に対応する立体形状の吸収体７０が示されている。図２に示す吸収体７０は、生理用ナプキンや失禁パッド等の吸収性物品の吸収体であり、該吸収性物品に組み込まれて使用される際に、着用者の液排泄部又は臀裂に対向配置される部位に凸部（中高部）７２を有している。凸部７２は、吸収体７０の他の部分７３と一体成形されており、両者間に境界面が存在しない。
【００１５】
前記集積用凹部１内に堆積し、ドラム外周面を越えて堆積した繊維材料４２ｃを、スカッフィングロール５が掻き取る。スカッフィングロールは図３及び図４に示すように、円柱状のロール本体５１と、ロール本体５１の外周面に立設された掻き取り用の多数の突起５２とを有しており、図４中に矢印Ｅで示す一方向に回転しながら、堆積体７ａから突起５２でそのドラム外周面を越えて堆積した部分を掻き取る。ここで用語と図中の符号との関係を確認しておくと、掻き取る前の堆積体を７ａとし、掻き取った後の堆積体を７ｂとし、掻き取り途中の堆積体を７ｃとし、それらの総称を堆積体７として示している。繊維材料については堆積する前の飛散する繊維材料を４２ａとし、堆積体より掻き取った繊維材料を４２ｂ、堆積体を構成している繊維材料を４２ｃとして区別している。ただし、繊維材料４２は掻き取られた後、返戻搬送路で戻され再度堆積させるため、掻き取られた繊維材料４２ｂは返戻され堆積させる繊維材料４２ａになる。
【００１６】
図３（ａ）に示すように、集積用凹部１に堆積した掻き取り前の堆積体７ａは、非窪み部１１ｊに対応する部分で高さｈ３をなし、窪み部１１ｋに対応する部分で高さｈ４をなしている。したがって同図に示した実施態様においては、いずれの箇所においても堆積体７ａの高さが、回転ドラムの外周面２ｓの高さｈ０を越えて堆積した状態とされている。この状態において、図３（ｂ）に示すように、スカッフィングロール５がその回転軸を中心に回転し、ブラシから構成されている突起５２の先端が掻き取り予定面５ｃの上方を通過し、そこから外方の過剰な繊維材料４２ｃを掻き取っていく。このようにして図３（ｃ）に示すように、掻き取られた後の堆積体７ｂは、その掻き取られた表面７ｓが、回転ドラム２の外周面２ｓの高さｈ０と同じ高さに位置している。このようにして所定の形状に立体化された堆積体7ｂが成形され、さらに回転ドラム２から離型され、吸収体７０として搬送ベルト９１に載置されて次工程に送られる（図１参照）。上記各工程ないし機器のさらに詳細について後述する。
【００１７】
ここで本発明の吸収体における繊維材料の供給制御機構８について説明する。図５は、堆積体を掻き取る前後において第１センサー８１及び第２センサー８２で測定する様子を模式的に示した斜視図である。上述のようにスカッフィングロール５によりドラム外周面を越えて堆積した部分の繊維材料４２ｃが掻き取られるが、本実施態様においては、その掻き取り前の堆積体７ａがドラム外周面２ｓもしくはそこから所定の高さを越えているか否かの繊維材料の堆積状況を第１センサー８１によって検知する。この第１センサー８１は一対の右側センサー８１ａと左側センサー８１ｂとからなる。本実施態様の場合、第１センサー８１ａが投光部とされ、第２センサー８１ｂが受光部とされている。どちらを投光側・受光側としてもよいが、両センサー８１ａ，８１ｂの間に発せられる赤外線８１ｖ（その他、可視光線、レーザー等であってもよい。）を物体が遮るように横切ったときに、そのことを感知しうる設定にされている。ここで、赤外線８１ｖが通過するドラム外周面２ｓからの高さｈｊ（以下この高さを「判定高さ」という。）は、ドラム外周面から好ましくは５ｍｍ〜50ｍｍ、さらに好ましくは１０ｍｍ〜２０ｍｍである。このとき、立体形状の堆積体を成形するのに十分堆積させ、かつ、スカッフィングする繊維材料４２ａが多すぎてダクト内で詰まりが発生しないような、ちょうど良い高さｈｊを維持するように設定することが好ましい。堆積体が過剰量になり上記判定高さを超えた場合、つまり図３（ａ）でいうと集積用凹部１の非窪み部１１ｊにおける高さｈ３が上記設定された赤外線８１ｖの判定高さｈｊを越えると、その通過をセンサー８１が感知する。ここで検知された信号は、繊維供給量制御部８３に送られる。
【００１８】
本実施態様の第１センサーによる制御についてさらに詳述すると、第１センサーから送られてくる信号に基づき、繊維供給量制御部８３では判定高さｈｊを越えているか否かを判定し、掻き取り前の繊維材料４２ｃが積もり過ぎないように、その判定結果に基づき新たに供給する繊維材料４２ａの供給量を制御する。繊維材料４２ｃの有無をＯＮ・ＯＦＦで測定するセンサーの場合（判定高さｈｊを越えた場合はＯＮ）は、ＯＮと判定する回数に応じて供給量を減らす信号を繊維材料供給部４に送り繊維材料の供給量を制御する。これとは別に、透過光量を測定するタイプのセンサーの場合、繊維材料の堆積状況を透過光量により検知するが、繊維供給量制御部８３では得られる透過光量の変化を示す波形において、透過光量の閾値を設けるか、または波形を積分することによって、供給量を抑制する信号を繊維材料供給部４に送る制御を行うことができる。さらには、上記透過光量の波形が示す単位時間あたりの平均値や標準偏差を常時算出し、一定値を超えたら供給量を抑制する信号を繊維材料供給部４に送るといった手法も挙げられる。中央が凹んだ集積用凹部においては、その周囲に繊維材料４２ｃが積もるため、断面は縦方向、横方向ともにピークが2つになり、測定する側部は一かたまりの凸形状になる。そのことを考慮した測定条件の設定やセンサーの配置とすることが好ましい。
【００１９】
第２センサーはスカッフィングされた表面の前記ドラム外周面からの高低差を測定することで繊維材料の堆積状況を検知し、その変化から表面の凹凸状態を精度良く検出することができるものであることが好ましい。例えば、上記測定によって第２センサーから送られてくる信号に基づき、繊維供給量制御部８３では凹みがあるか否かを判定し、凹みがあると判断された場合には、供給量を増やす信号を繊維材料供給部４に送ることが挙げられる。平滑であれば供給量を維持する信号を繊維材料供給部４に送り連続高速生産を継続する。堆積体表面の凹凸の測定は凹状集積部に対して垂直に測定光を当てるようなセンサーが適しており、例えばキーエンス社製（ＬＫ−Ｇシリーズ）のレーザー変位センサーが挙げられる。得られる変位データはドラム外周面を基準として、そこからプラス及びマイナスする波形が得られる。繊維供給量制御部８３では、第２センサーを介して得られた該堆積体の凹凸情報であるこの波形の平均値、または標準偏差、または積分値を算出することで、凹凸の状態を把握し、決まった値以上であればスカッフィング後の表面に凹みが生じていると判断し、供給量を増やす信号を繊維材料供給部４に送ることとなる。
【００２０】
以上のとおり、前記第１センサーを介して取得した掻き取り前の堆積体がドラム外周面を越えるか否かの判定結果に基づき前記供給適正量を下方修正し、前記第２センサーを介して取得した掻き取り後の堆積体の表面の凹凸情報に基づき前記供給適正量を上方修正することが好ましい。このような制御を通じて、例えば、前記繊維材料を１００〜５０００ｇ／分の間で自動調節して供給する、あるいは吸収体を１００〜２０００個／分の速さで製造する高速連続生産にも好適に対応することができる。
第１センサー及び第２センサーとして使用しうるセンサーは特に限定されないが、第1センサー８１は透過型の光電管センサー（赤外線、可視光線）や反射型の光電管センサー、レーザーセンサーを用いることができる。第2センサーはレーザーセンサー（変位を測定できるもの）が適しており好ましい。また、第１センサー８１を第２センサー８２のように上方から測定してもよい。例えば、同じ変位センサーを用いてドラム外周面からの繊維材料４２Ｃ表面までの距離を測定して積もりすぎか、適切かを判断し、上記実施態様と同様に供給量制御が可能である。この場合は供給量を抑える制御だけでなく、もしスカッフィング前に基準となるドラム外周面の高さより低く繊維材料が積もっていたら、供給量を増やす制御も行うことができる。また第１センサー及び第２センサーはそれぞれ更に多数のセンサーを組み合わせたものであってもよい。
【００２１】
さらに本実施態様の制御機構によれば、上記一部に窪み部のある凹状集積部のみならず、底面に凹部のない場合にも同様の制御が可能である。特に薄い吸収体を加工する場合、前述のようにパルプ等の繊維材料はムラが多いので薄く均等に積層させることが難しく、そこで多めに凹状集積部に繊維を堆積させ、ドラム外周面を越えて堆積したものの表面を掻き取ることで均等な薄型吸収体を加工することができる。
【００２２】
本実施態様においては、回転ドラムの外表面２ｓ側に向け赤外線を発する第２センサー８２が、スカッフィングロール５によって掻き取られた後の堆積体７ｂが通過する位置に対応して設置されている。この第２センサーは堆積体７ａの掻き取られた表面７ｓの幅方向中央に当たるようにされ、通過していく堆積体７ｂの長手方向における表面７ｓの凹凸を検知している。図６（ａ）は、上記のように堆積体７ｂの表面７ｓの高さが全体において均一になり、ドラムの外表面２ｓの高さｈ０（図３参照）と堆積体表面７ｓの高さとが一致した例である。このような状態であれば、堆積体の通過によってその表面において凹凸は検出されず、良品と判定することができる。
一方、図６（ｂ）に示したものでは、堆積体７ｂ’の中央に凹み７ｋが形成されている。このような凹みが生じる理由については、図７（ａ）及び（ｂ）に基づいて述べたとおりであり、堆積する繊維材料の量が少なすぎる場合に生じる。このような堆積体の凹み７ｋはその通過時に第２センサー８２によって、表面の凹凸として検知され、その情報が繊維供給量制御部８３（図１参照）に送られる。
【００２３】
上述のようにして送られてきた、第１センサー８１で取得された掻き取る前の堆積体の高さの情報Ｉ１（以下、単に「堆積高さ情報」という。）と、第２センサー８２で取得された掻き取った後の堆積体の表面の凹凸に関する情報Ｉ２（以下、単に「表面凹凸情報」という）は、繊維供給量制御部８３に送られる。繊維供給量制御部８３には情報処理手段としてコンピュータが組み込まれており、所定のプログラムにより、適宜上記堆積高さ情報Ｉ１と表面凹凸情報Ｉ２とを演算又は加工するように設定されている。この演算等を経て、供給量制御部８３は供給適正量を算出し、この供給適正量に関する情報Ｉ３を電圧や電流・デジタル信号等として駆動モータ４５に送り、この情報Ｉ３に応じて駆動モータ４５と連動するニップロールの回転速度が減速ないし加速される。典型的には、堆積高さ情報Ｉ１に基づき繊維材料４２ａの供給量の過剰を判定し駆動モータを介してニップロール４４の回転を減速して供給量を低下させ、他方、表面凹凸情報Ｉ２に基づき繊維材料４２ａの供給不足を判定し駆動モータを介してニップロールの回転を加速して供給量を増加させる。さらに、返戻搬送路内に繊維材料の通過センサーを設置し、ここから得られる返戻繊維量の情報Ｉ４（図示せず）と組み合わせて、さらに高次の制御を行ってもよい。本実施態様においては、上記のようにして繊維材料の供給量における自動制御を可能とする第１センサー８１、第２センサー８２、及び繊維供給量制御部８３により繊維供給制御機構８が構成されている。
【００２４】
再度、図１に戻って本実施態様における吸収体の製造過程及び製造装置の詳細について説明する。
回転ドラム２の内側（回転軸側）の非回転部分には、吸気ファン（図示せず）が接続されており、該吸気ファンの駆動により、回転ドラム内側の仕切られた空間Ｂ及びＣを負圧に維持可能である。個々の集積用凹部１の底面部１１は、メッシュプレートにより構成され、多数の細孔を有している。個々の集積用凹部１が、負圧に維持された空間Ｂ，Ｃ上を通過している間、各集積用凹部１の底面部の細孔が吸引孔として機能する。本実施形態における集積用凹部１の底面部１１は、図２（ａ）に示すように窪み部１１ｋ及び非窪み部１１ｊとからなり、その一部が吸収体７０の凸部７２に対応する形状に窪んでいる。なお、底面部１１をなすメッシュプレートには細孔１１ａがあり、そこを介して吸引ｆがなされる。
【００２５】
回転ドラム２における空間Ｂは、ダクト３に覆われた部分の内側に位置する。空間Ｂは、ダクト３に覆われた部分を通る集積用凹部１の底面部に強い吸引力を発生させ、それにより集積用凹部１に繊維材料を集積させたり、繊維材料を搬送する空気流をダクト３内に発生させたりする。空間Ｃを負圧に維持するのは、集積用凹部１内に、堆積物ないし吸収体を保持しつつ搬送するためである。
【００２６】
スカッフィングロール５の好ましい諸元についていえば、突起５２の先端から外周面２ｓまでの距離が０ｍｍ〜５ｍｍ、好ましくは０．５ｍｍ〜２ｍｍとなるようにスカッフィングロール５を設置するのがよい。前記距離をマイナス（突起５２の先端がドラム外周面２ｓの位置を超えて集積用凹部内に入り込む場合をマイナスとする）にしないことにより、突起５２によってドラム外周面自体を削ってしまうことを防止することができ、前記距離が遠すぎないことにより、集積用凹部から繊維材料がはみ出し形状が不明瞭になることを防止することができる。
【００２７】
スカッフィングロール５と回転ドラム２の線速はスカッフィングロール５が速いことが好ましい。スカッフィングロール５の線速は突起５２の先端、回転ドラム２の線速はドラム外周面における接線方向速度である。集積用凹部１内に残った堆積体７の集積用凹部１からの離型は、回転ドラム２内の仕切られた空間Ｄを図示しない加圧手段により陽圧に維持する等して行う。
このとき本実施態様においては、さらに、集積用凹部１の底面部の細孔から空気を吹き出させるとともに、搬送ベルト９１側から吸引機９２により吸引することにより行う。堆積体７の離型は搬送ベルト９１に対して行う。図１に示す例においては、搬送ベルト９１上に被覆シート９３を供給し、その被覆シート９３上に向け堆積体７を離型している。それにより堆積体７が離型された吸収体７０は被覆シート９３に下面側（凸部とは反対側）から被覆される。
【００２８】
返戻搬送路６は、両端に開口部を有する返戻管６４から形成されている。返戻搬送路６は、一端部６１がスカッフィングロール５の近傍に開口し、他端部６２がダクト３の長手方向（空気流が流れる方向と略同じ）の略中央部において、ダクト３内に向け開口している。返戻搬送路６の一端部６１は、図１に示すように、ブロア（強制送気手段）６３を設け該強制送気手段により、あるいはその他の手段により繊維材料４２ｂを搬送する空気流を発生させる。
この実施態様は、返戻搬送路６の長さが比較的長い場合や、返戻搬送路６に屈曲部を多く設ける場合、返戻搬送路６の一端部６１と他端部６２との間の圧力差が生じにくい場合等に適している。これに限らず本実施態様においては、仕切り板６５によってダクト３内の他の部分と仕切られた空間内に開口し、集積用凹部１の底面部からの吸引により、返戻搬送路６の一端部６１と他端部６２との間に圧力差が生じさせる。この圧力差によっても、返戻搬送路６内に空気流が生じる。
【００２９】
スカッフィングロール５により掻き取られた繊維材料４２ｂは、この空気流により返戻搬送路６内を流れて他端部６２からダクト３内に導入され、回転ドラム２の外周面に向けて再供給される。本実施形態における返戻管６４は、断面略円形であるが、断面形状が楕円や矩形等任意の形状のものを用いることもできる。なお、集積用凹部の吸引力はＢの区間内において、繊維材料が余り堆積していない上流側が強く、十分に堆積した下流側は弱くなる。そのため、返戻搬送路の一端部６２の吸引力が強く、他端部６１の吸引力は弱くなる。
【００３０】
前記被覆機構（図示せず）は、集積用凹部１から離型した吸収体７０の上下面を、公知の機構により被覆シート９３で被覆する機構である。本実施形態においては、１枚の帯状被覆シート９３の幅方向中央部に吸収体７０を載置した後（図１参照）、帯状被覆シート９３の両側部を、公知の折り返し機構（図示せず）により折り返し、吸収体７０の上下面を一枚の被覆シート９３で被覆している。なお、吸収体７０の上下面を被覆シート９３で被覆する方法としては、各種公知の方法を採用でき、帯状被覆シート９３上に吸収体７０を載置した後（図１参照）、吸収体７０の上面側を前記被覆シート９３とは別体の他の被覆シートで被覆してもよい。被覆シートとしては、薄葉紙（ティッシュペーパ）や液透過性の不織布等を用いることができる。上下面を一枚又は複数枚の帯状の被覆シート９３で被覆された吸収体７０は、後の工程において、任意の切断手段により、配置された吸収体７０間において被覆シート９３を切断し、吸収性物品一つ分の長さとなる。本実施形態では、堆積体７の成形を中心に説明したため、離型された堆積体７を吸収体７０とし、該吸収体と被覆シート９３を別に説明したが、離型された堆積体７を被覆シート９３で被覆したものを吸収体と解してもよい。
【００３１】
本発明で用いる繊維材料としては、従来、生理用ナプキンやパンティライナー、使い捨ておむつ等の吸収性物品の吸収体に用いられている各種のものを特に制限なく用いることができる。例えば、パルプ繊維、レーヨン繊維、コットン繊維等のセルロース系繊維の短繊維や、ポリエチレン等の合成繊維の短繊維等が用いられる。これらの繊維は、１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。また、繊維材料は、全体又は一部がパルプ繊維であることが好ましく、繊維材料中のパルプ繊維の割合は５０〜１００質量％であることが好ましく、より好ましくは８０〜１００質量％であり、更に好ましくは１００質量％である。なお、ダクト内には、繊維材料以外に、吸収性ポリマーを供給してもよく、また、消臭剤や抗菌剤等を必要に応じ供給してよい。
【００３２】
上述した実施形態における集積用凹部１は、回転ドラム２の外周面２ｓに、その周方向に一定の間隔を開けて複数形成されていたが、集積用凹部は、回転ドラムの外周面に、その周方向に連続するように形成されていてもよい。また、スカッフィングロール５の回転方向は、図４中に矢印Ｅで示す方向（回転ドラム２の回転方向と同方向）に代えて、それとは逆方向とすることもできる。
【００３３】
上述した実施形態では生理用ナプキンに組み込まれる吸収体を例に説明したが、この他、吸収パッドや、おむつ等の吸収体であってもよく、上述した吸収体製造に関する繊維材料の好適な供給制御を実現することができる。
【符号の説明】
【００３４】
１ 集積用凹部
１１ 底面部
２ 回転ドラム
３ ダクト
４ 繊維材料供給部
４２ 繊維材料
４３ シート状の原料
５ スカッフィングロール
６ 返戻搬送路
７ 堆積体
７０ 吸収体
８ 繊維供給量制御機構
８１ 第１センサー
８２ 第２センサー
８３ 繊維供給量制御部
１０ 吸収体の製造装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸収体の製造方法及び製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
生理用ナプキンやパンティライナー、使い捨ておむつ等の吸収性物品の吸収体の製造方法として、回転ドラム（積繊ドラム）を利用する方法がある。この方法においては、ダクト内を流れる空気流に随伴させて供給した繊維材料を、回転ドラムの外周面に設けた集積用凹部に吸引して堆積させる。その堆積体を、そのまま、あるいは紙や不織布等で被覆して吸収体とすることができる。このような吸収体の製造方法として、解繊機で解繊した繊維材料を集積用凹部に回転ドラム外周面を越えて堆積させ、その後、過剰量の繊維材料を掻き取る方法がある。さらに、この掻き取った繊維材料を、解繊機やダクトの入り口付近に戻して再利用する技術が提案されている（特許文献１〜３参照）。
【０００３】
【特許文献１】特公平６−１４３号公報
【特許文献２】特開２００６−５００１５５号公報
【特許文献３】特許３４６２２３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した集積用凹部において回転ドラム外周面を越えて堆積した過剰量の繊維をそぎ落として再利用する技術は、材料を無駄なく利用できる利点を有する。しかし、この方法では、形状の一定な吸収体を安定して連続生産するための制御が容易ではない。具体的には、過剰量の繊維を掻き取って再利用する場合には、新たに供給する繊維の供給量を一定に維持したままだと、集積用凹部に堆積する繊維量が徐々に増加したり、逆に減少したりして、循環適正量からずれてしまうことがある。この量が増加しすぎると返戻管やダクト内に繊維の詰まりが生じたり、繊維の大きな塊が吸収体に混入したりする。減少しすぎると、必要量の繊維材料が十分に堆積せずに目標質量に満たないこととなる。
【０００５】
単なる粉粒体と違って、吸収体に用いられるパルプ等は塊となりやすく供給ムラが発生しやすい。また、生産ラインは、製品仕様の切り替え等に伴う稼働や停止に応じて減速や加速等の運転速度の変化があり、それに合わせて供給側の速度も変化させているものの、その人的ないし個別的な制御には限界がある。さらに、このように吸収体の製造工程においてその製造条件が安定せずばらつき等が生じると、その影響をそこだけで止めることは通常難しい。吸収体は通常吸収性物品の中間製品であるため、これを組み込んで最終製品とした後に検査を行うのが実際的であり、そこで品質基準を外れるものがあると多くの工数及び多量の材料のロスにつながりかねない。
【０００６】
特に、厚みの薄い吸収体を形成する場合や、前記集積用凹部の底面部に窪みのある積繊ドラムを利用した場合には、この制御が一層難しくなる。厚みの薄い吸収体は少しのばらつきでも影響が大きく、均一の厚みを得るためには、制御の精度が求められる。また、集積用凹部の底面部に窪みのある積繊ドラムを利用した場合（この状態を簡略化した断面図として図７に示す。）、繊維材料の堆積の状態について詳細は後述するが、図示したもののように窪み部１１ｋのある底面部１１を有する積繊ドラム２を用いた場合には、窪み部１１ｋと非窪み部１１ｊとで堆積量は然程変わらない。結果として、図７（ａ）の状態では、ドラム外周面２ｓからの堆積高さに差が出てしまい、窪み部１１ｋのある中央では高さｈ２がドラム外周面２ｓよりドラムの径方向にみて低くなり、他方、非窪み部１１ｊの部分の高さｈ１はドラム外周面２ｓより高くなる。これをスカッフィングロールでドラム外周面２ｓと一致する面で掻き取ると、図７（ｂ）のように掻き取り後の堆積体７ｂの中央に凹み７ｋのある状態となってしまう。これでは目的形状に立体化された吸収体は得られない。
【０００７】
このような状況を防ぐために、図７（ｃ）のように繊維材料の供給量を増やすと確かに堆積体の高さｈ３，ｈ４はいずれの箇所もドラム外周面２ｓを越え、掻き取り後の堆積体の形状は、断面において直線的なものとなる（掻き取り予定面５ｃ参照）。しかし、ここまで多くの繊維材料を系内に供給し、返戻搬送路を介して循環させると、上述したように詰まりを生じたり、繊維の塊が吸収体に混入したりしやすくなる。このような状態は上記底面部に窪み部を有する回転ドラムを用いたときにのみ生じるものではないが、近時、立体的に複雑に成形された吸収体が開発され、その性能の高さから好評であり、これに対応することが上記繊維材料の供給制御を一層困難にすることとなる。
【０００８】
上記の点に鑑み、本発明は、繊維材料を回転ドラムに向け飛散供給しこれを堆積させて吸収体を製造する際の上記特有の問題を克服し、形状の一定な吸収体を安定して連続生産することができる吸収体の製造方法及びこれに好適に用いられる製造装置の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、外周面に集積用凹部が形成された回転ドラムの前記外周面に向け繊維材料を飛散状態で繊維供給部より供給し、該繊維材料を前記集積用凹部に前記回転ドラム外周面を越えて堆積させ堆積体とし、該回転ドラム外周面を越えて堆積した過剰量の繊維材料を掻き取り、掻き取った繊維材料を返戻搬送路を介して繊維材料の供給経路に戻すとともに、該集積用凹部内に残る堆積体を吸収体として該集積用凹部内から離型し吸収体とする吸収体の製造方法であって、
第１センサーを介して前記掻き取り前の堆積体が前記回転ドラム外周面もしくはそこから設定された判定高さを越え堆積しているか否かを判定し、他方、第２センサーを介して前記掻き取り後の堆積体の掻き取られた表面の前記回転ドラム外周面からの高低差を測定して該堆積体の凹凸情報を入手し、
前記第１センサーを介して取得した前記堆積体の判定結果と前記第２センサーを介して取得した前記堆積体の凹凸情報に基づいて、該繊維供給制御部は前記供給適正量となるよう前記繊維材料の供給量を前記繊維供給部を介して制御して、前記吸収体の製造を行う吸収体の製造方法に関する。
また、本発明は上記製造方法を使用する製造装置であって、外周面に集積用凹部が形成された回転ドラムと、該回転ドラムの外周面に向けて繊維材料を飛散状態にて供給するダクトと、該ダクトに繊維材料を供給する繊維材料供給部と、前記集積用凹部に前記回転ドラム外周面を越えて堆積された過剰量の繊維材料を掻き取るスカッフィングロールと、スカッフィングロールで掻き取った繊維材料を前記ダクト内又は前記繊維材料供給部に戻す返戻搬送路とを有する吸収体の製造装置であって、
前記掻き取り前の堆積体の繊維材料の堆積状況を検知する第１センサーと、前記掻き取り後の堆積体の繊維材料の堆積状況を検知する第２センサーとを有し、
前記第１センサーを介して取得した前記掻き取り前の堆積体が前記回転ドラム外周面を越えて堆積しているか否かの判定結果と前記第２センサーを介して取得した前記掻き取り後の堆積体の凹凸情報とに基づいて、該繊維供給適正量となるよう前記繊維材料の供給量を前記繊維供給部を介して制御する繊維供給量制御部とを備えた吸収体の製造装置を提供するものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の製造方法及び製造装置によれば、繊維材料を回転ドラムに向け飛散供給しこれを堆積させて吸収体を製造するに当たり、形状の一定な吸収体を安定して連続生産することができる。また、本発明の製造方法及び製造装置によれば、特に中央に突出した部分を有するものなど立体化された吸収体や厚みの薄い吸収体等であってもその成形にも好適に対応して、中間製品におけるばらつきや製造装置内の詰まり等の不具合を低減し、かつ製造条件の自動制御を実現して製造効率を改善することがきる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の製造方法に用いられる吸収体の製造装置の一実施形態を模式化した側断面で示す装置説明図である。
【図２】図２（ａ）は図１に示す製造装置における集積用凹部の拡大斜視図であり、図２（ｂ）は該集積用凹部に対応する立体形状の吸収体を模式的に示す斜視図である。
【図３】図３（ａ）は回転ドラム上の掻き取り前の堆積体を加工方向前方からみて模式的に示した断面図あり、図３（ｂ）は前記堆積体をスカッフィングロールで掻き取るときの状態を模式的に示した断面図であり、図３（ｃ）は掻き取った後の回転ドラム上の堆積体を模式的に示す断面図である。
【図４】スカッフィングロールで集積用凹部から過剰量の繊維材料を掻き取る様子を模式的に示す側断面図である。
【図５】堆積体を掻き取る前後において第１センサー及び第２センサーで所定の項目を測定する様子を模式的に示した斜視図である。
【図６】掻き取った後の堆積体の表面凹凸を第２センサーで測定する様子を模式的に示した斜視図であり、図６（ａ）は表面凹凸のない堆積体の測定、図６（ｂ）は表面凹凸のある堆積体の測定を示す。
【図７】堆積体の堆積した状態及びこれを掻き取る様子を模式的に示した断面図であり、図７（ａ）が堆積量が少ないときの状態、図７（ｂ）が図７（ａ）の堆積体の過剰量の繊維材料を掻き取った状態、図７（ｃ）が堆積量が多いときの状態を示す。 なお、図中、「ＭＤ方向」とはMachine Direction方向の略称であり、製造装置における流れ方向であることを意味する。「ＣＤ方向」とはCross Direction方向の略称であり、上記MD方向に直交する方向を意味する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明をその好ましい実施形態に基づいて説明する。
本発明の製造方法に用いられる一実施形態としての吸収体の製造装置１０は、図１に示すように、外周面に複数の集積用凹部１（堆積部）が所定の間隔で形成された回転ドラム２を備えている。そして、この回転ドラム２の外周面２ｓに向けて、繊維材料４２を飛散状態にて供給するダクト３と、ダクト３に繊維材料４を供給する繊維材料供給部４とが設けられ、これらにより集積用凹部１に繊維材料４を前記回転ドラム外周面を越えるように堆積させる。繊維材料供給部４は解繊機４１を備えており、パルプシート等のシート状の原料４３を、原料供給用のニップローラ４４，４４を駆動モータ４５で駆動することにより解繊機４１に導入し、解繊された繊維材料４２をダクト３内に供給するように構成されている。
【００１３】
さらに製造装置１０は、前記回転ドラム外周面を越えるように堆積させた過剰量の繊維材料からなる堆積体７ａ（図３参照）から過剰分の繊維材料を掻き取るスカッフィングロール５を具備し、このスカッフィングロール５で掻き取った繊維材料４２ｂをダクト３内に戻す返戻搬送路６を備えている。ダクト３内に戻された繊維材料４２ｂは、回転ドラム２の外周面２ｓに向け再供給される。
【００１４】
回転ドラム２は、円筒状をなし、図１中の矢印で示したＭＤ方向に一定速度で回転する。回転ドラム２の外周面２ｓには、製造する吸収体７０の形状に対応する形状の集積用凹部１，１・・が形成されている。図２には、図１に示す装置における集積用凹部１及び該集積用凹部１に対応する立体形状の吸収体７０が示されている。図２に示す吸収体７０は、生理用ナプキンや失禁パッド等の吸収性物品の吸収体であり、該吸収性物品に組み込まれて使用される際に、着用者の液排泄部又は臀裂に対向配置される部位に凸部（中高部）７２を有している。凸部７２は、吸収体７０の他の部分７３と一体成形されており、両者間に境界面が存在しない。
【００１５】
前記集積用凹部１内に堆積し、ドラム外周面を越えて堆積した繊維材料４２ｃを、スカッフィングロール５が掻き取る。スカッフィングロールは図３及び図４に示すように、円柱状のロール本体５１と、ロール本体５１の外周面に立設された掻き取り用の多数の突起５２とを有しており、図４中に矢印Ｅで示す一方向に回転しながら、堆積体７ａから突起５２でそのドラム外周面を越えて堆積した部分を掻き取る。ここで用語と図中の符号との関係を確認しておくと、掻き取る前の堆積体を７ａとし、掻き取った後の堆積体を７ｂとし、掻き取り途中の堆積体を７ｃとし、それらの総称を堆積体７として示している。繊維材料については堆積する前の飛散する繊維材料を４２ａとし、堆積体より掻き取った繊維材料を４２ｂ、堆積体を構成している繊維材料を４２ｃとして区別している。ただし、繊維材料４２は掻き取られた後、返戻搬送路で戻され再度堆積させるため、掻き取られた繊維材料４２ｂは返戻され堆積させる繊維材料４２ａになる。
【００１６】
図３（ａ）に示すように、集積用凹部１に堆積した掻き取り前の堆積体７ａは、非窪み部１１ｊに対応する部分で高さｈ３をなし、窪み部１１ｋに対応する部分で高さｈ４をなしている。したがって同図に示した実施態様においては、いずれの箇所においても堆積体７ａの高さが、回転ドラムの外周面２ｓの高さｈ０を越えて堆積した状態とされている。この状態において、図３（ｂ）に示すように、スカッフィングロール５がその回転軸を中心に回転し、ブラシから構成されている突起５２の先端が掻き取り予定面５ｃの上方を通過し、そこから外方の過剰な繊維材料４２ｃを掻き取っていく。このようにして図３（ｃ）に示すように、掻き取られた後の堆積体７ｂは、その掻き取られた表面７ｓが、回転ドラム２の外周面２ｓの高さｈ０と同じ高さに位置している。このようにして所定の形状に立体化された堆積体7ｂが成形され、さらに回転ドラム２から離型され、吸収体７０として搬送ベルト９１に載置されて次工程に送られる（図１参照）。上記各工程ないし機器のさらに詳細について後述する。
【００１７】
ここで本発明の吸収体における繊維材料の供給制御機構８について説明する。図５は、堆積体を掻き取る前後において第１センサー８１及び第２センサー８２で測定する様子を模式的に示した斜視図である。上述のようにスカッフィングロール５によりドラム外周面を越えて堆積した部分の繊維材料４２ｃが掻き取られるが、本実施態様においては、その掻き取り前の堆積体７ａがドラム外周面２ｓもしくはそこから所定の高さを越えているか否かの繊維材料の堆積状況を第１センサー８１によって検知する。この第１センサー８１は一対の右側センサー８１ａと左側センサー８１ｂとからなる。本実施態様の場合、第１センサー８１ａが投光部とされ、第２センサー８１ｂが受光部とされている。どちらを投光側・受光側としてもよいが、両センサー８１ａ，８１ｂの間に発せられる赤外線８１ｖ（その他、可視光線、レーザー等であってもよい。）を物体が遮るように横切ったときに、そのことを感知しうる設定にされている。ここで、赤外線８１ｖが通過するドラム外周面２ｓからの高さｈｊ（以下この高さを「判定高さ」という。）は、ドラム外周面から好ましくは５ｍｍ〜50ｍｍ、さらに好ましくは１０ｍｍ〜２０ｍｍである。このとき、立体形状の堆積体を成形するのに十分堆積させ、かつ、スカッフィングする繊維材料４２ａが多すぎてダクト内で詰まりが発生しないような、ちょうど良い高さｈｊを維持するように設定することが好ましい。堆積体が過剰量になり上記判定高さを超えた場合、つまり図３（ａ）でいうと集積用凹部１の非窪み部１１ｊにおける高さｈ３が上記設定された赤外線８１ｖの判定高さｈｊを越えると、その通過をセンサー８１が感知する。ここで検知された信号は、繊維供給量制御部８３に送られる。
【００１８】
本実施態様の第１センサーによる制御についてさらに詳述すると、第１センサーから送られてくる信号に基づき、繊維供給量制御部８３では判定高さｈｊを越えているか否かを判定し、掻き取り前の繊維材料４２ｃが積もり過ぎないように、その判定結果に基づき新たに供給する繊維材料４２ａの供給量を制御する。繊維材料４２ｃの有無をＯＮ・ＯＦＦで測定するセンサーの場合（判定高さｈｊを越えた場合はＯＮ）は、ＯＮと判定する回数に応じて供給量を減らす信号を繊維材料供給部４に送り繊維材料の供給量を制御する。これとは別に、透過光量を測定するタイプのセンサーの場合、繊維材料の堆積状況を透過光量により検知するが、繊維供給量制御部８３では得られる透過光量の変化を示す波形において、透過光量の閾値を設けるか、または波形を積分することによって、供給量を抑制する信号を繊維材料供給部４に送る制御を行うことができる。さらには、上記透過光量の波形が示す単位時間あたりの平均値や標準偏差を常時算出し、一定値を超えたら供給量を抑制する信号を繊維材料供給部４に送るといった手法も挙げられる。中央が凹んだ集積用凹部においては、その周囲に繊維材料４２ｃが積もるため、断面は縦方向、横方向ともにピークが2つになり、測定する側部は一かたまりの凸形状になる。そのことを考慮した測定条件の設定やセンサーの配置とすることが好ましい。
【００１９】
第２センサーはスカッフィングされた表面の前記ドラム外周面からの高低差を測定することで繊維材料の堆積状況を検知し、その変化から表面の凹凸状態を精度良く検出することができるものであることが好ましい。例えば、上記測定によって第２センサーから送られてくる信号に基づき、繊維供給量制御部８３では凹みがあるか否かを判定し、凹みがあると判断された場合には、供給量を増やす信号を繊維材料供給部４に送ることが挙げられる。平滑であれば供給量を維持する信号を繊維材料供給部４に送り連続高速生産を継続する。堆積体表面の凹凸の測定は凹状集積部に対して垂直に測定光を当てるようなセンサーが適しており、例えばキーエンス社製（ＬＫ−Ｇシリーズ）のレーザー変位センサーが挙げられる。得られる変位データはドラム外周面を基準として、そこからプラス及びマイナスする波形が得られる。繊維供給量制御部８３では、第２センサーを介して得られた該堆積体の凹凸情報であるこの波形の平均値、または標準偏差、または積分値を算出することで、凹凸の状態を把握し、決まった値以上であればスカッフィング後の表面に凹みが生じていると判断し、供給量を増やす信号を繊維材料供給部４に送ることとなる。
【００２０】
以上のとおり、前記第１センサーを介して取得した掻き取り前の堆積体がドラム外周面を越えるか否かの判定結果に基づき前記供給適正量を下方修正し、前記第２センサーを介して取得した掻き取り後の堆積体の表面の凹凸情報に基づき前記供給適正量を上方修正することが好ましい。このような制御を通じて、例えば、前記繊維材料を１００〜５０００ｇ／分の間で自動調節して供給する、あるいは吸収体を１００〜２０００個／分の速さで製造する高速連続生産にも好適に対応することができる。
第１センサー及び第２センサーとして使用しうるセンサーは特に限定されないが、第1センサー８１は透過型の光電管センサー（赤外線、可視光線）や反射型の光電管センサー、レーザーセンサーを用いることができる。第2センサーはレーザーセンサー（変位を測定できるもの）が適しており好ましい。また、第１センサー８１を第２センサー８２のように上方から測定してもよい。例えば、同じ変位センサーを用いてドラム外周面からの繊維材料４２Ｃ表面までの距離を測定して積もりすぎか、適切かを判断し、上記実施態様と同様に供給量制御が可能である。この場合は供給量を抑える制御だけでなく、もしスカッフィング前に基準となるドラム外周面の高さより低く繊維材料が積もっていたら、供給量を増やす制御も行うことができる。また第１センサー及び第２センサーはそれぞれ更に多数のセンサーを組み合わせたものであってもよい。
【００２１】
さらに本実施態様の制御機構によれば、上記一部に窪み部のある凹状集積部のみならず、底面に凹部のない場合にも同様の制御が可能である。特に薄い吸収体を加工する場合、前述のようにパルプ等の繊維材料はムラが多いので薄く均等に積層させることが難しく、そこで多めに凹状集積部に繊維を堆積させ、ドラム外周面を越えて堆積したものの表面を掻き取ることで均等な薄型吸収体を加工することができる。
【００２２】
本実施態様においては、回転ドラムの外表面２ｓ側に向け赤外線を発する第２センサー８２が、スカッフィングロール５によって掻き取られた後の堆積体７ｂが通過する位置に対応して設置されている。この第２センサーは堆積体７ａの掻き取られた表面７ｓの幅方向中央に当たるようにされ、通過していく堆積体７ｂの長手方向における表面７ｓの凹凸を検知している。図６（ａ）は、上記のように堆積体７ｂの表面７ｓの高さが全体において均一になり、ドラムの外表面２ｓの高さｈ０（図３参照）と堆積体表面７ｓの高さとが一致した例である。このような状態であれば、堆積体の通過によってその表面において凹凸は検出されず、良品と判定することができる。
一方、図６（ｂ）に示したものでは、堆積体７ｂ’の中央に凹み７ｋが形成されている。このような凹みが生じる理由については、図７（ａ）及び（ｂ）に基づいて述べたとおりであり、堆積する繊維材料の量が少なすぎる場合に生じる。このような堆積体の凹み７ｋはその通過時に第２センサー８２によって、表面の凹凸として検知され、その情報が繊維供給量制御部８３（図１参照）に送られる。
【００２３】
上述のようにして送られてきた、第１センサー８１で取得された掻き取る前の堆積体の高さの情報Ｉ１（以下、単に「堆積高さ情報」という。）と、第２センサー８２で取得された掻き取った後の堆積体の表面の凹凸に関する情報Ｉ２（以下、単に「表面凹凸情報」という）は、繊維供給量制御部８３に送られる。繊維供給量制御部８３には情報処理手段としてコンピュータが組み込まれており、所定のプログラムにより、適宜上記堆積高さ情報Ｉ１と表面凹凸情報Ｉ２とを演算又は加工するように設定されている。この演算等を経て、供給量制御部８３は供給適正量を算出し、この供給適正量に関する情報Ｉ３を電圧や電流・デジタル信号等として駆動モータ４５に送り、この情報Ｉ３に応じて駆動モータ４５と連動するニップロールの回転速度が減速ないし加速される。典型的には、堆積高さ情報Ｉ１に基づき繊維材料４２ａの供給量の過剰を判定し駆動モータを介してニップロール４４の回転を減速して供給量を低下させ、他方、表面凹凸情報Ｉ２に基づき繊維材料４２ａの供給不足を判定し駆動モータを介してニップロールの回転を加速して供給量を増加させる。さらに、返戻搬送路内に繊維材料の通過センサーを設置し、ここから得られる返戻繊維量の情報Ｉ４（図示せず）と組み合わせて、さらに高次の制御を行ってもよい。本実施態様においては、上記のようにして繊維材料の供給量における自動制御を可能とする第１センサー８１、第２センサー８２、及び繊維供給量制御部８３により繊維供給制御機構８が構成されている。
【００２４】
再度、図１に戻って本実施態様における吸収体の製造過程及び製造装置の詳細について説明する。
回転ドラム２の内側（回転軸側）の非回転部分には、吸気ファン（図示せず）が接続されており、該吸気ファンの駆動により、回転ドラム内側の仕切られた空間Ｂ及びＣを負圧に維持可能である。個々の集積用凹部１の底面部１１は、メッシュプレートにより構成され、多数の細孔を有している。個々の集積用凹部１が、負圧に維持された空間Ｂ，Ｃ上を通過している間、各集積用凹部１の底面部の細孔が吸引孔として機能する。本実施形態における集積用凹部１の底面部１１は、図２（ａ）に示すように窪み部１１ｋ及び非窪み部１１ｊとからなり、その一部が吸収体７０の凸部７２に対応する形状に窪んでいる。なお、底面部１１をなすメッシュプレートには細孔１１ａがあり、そこを介して吸引ｆがなされる。
【００２５】
回転ドラム２における空間Ｂは、ダクト３に覆われた部分の内側に位置する。空間Ｂは、ダクト３に覆われた部分を通る集積用凹部１の底面部に強い吸引力を発生させ、それにより集積用凹部１に繊維材料を集積させたり、繊維材料を搬送する空気流をダクト３内に発生させたりする。空間Ｃを負圧に維持するのは、集積用凹部１内に、堆積物ないし吸収体を保持しつつ搬送するためである。
【００２６】
スカッフィングロール５の好ましい諸元についていえば、突起５２の先端から外周面２ｓまでの距離が０ｍｍ〜５ｍｍ、好ましくは０．５ｍｍ〜２ｍｍとなるようにスカッフィングロール５を設置するのがよい。前記距離をマイナス（突起５２の先端がドラム外周面２ｓの位置を超えて集積用凹部内に入り込む場合をマイナスとする）にしないことにより、突起５２によってドラム外周面自体を削ってしまうことを防止することができ、前記距離が遠すぎないことにより、集積用凹部から繊維材料がはみ出し形状が不明瞭になることを防止することができる。
【００２７】
スカッフィングロール５と回転ドラム２の線速はスカッフィングロール５が速いことが好ましい。スカッフィングロール５の線速は突起５２の先端、回転ドラム２の線速はドラム外周面における接線方向速度である。集積用凹部１内に残った堆積体７の集積用凹部１からの離型は、回転ドラム２内の仕切られた空間Ｄを図示しない加圧手段により陽圧に維持する等して行う。
このとき本実施態様においては、さらに、集積用凹部１の底面部の細孔から空気を吹き出させるとともに、搬送ベルト９１側から吸引機９２により吸引することにより行う。堆積体７の離型は搬送ベルト９１に対して行う。図１に示す例においては、搬送ベルト９１上に被覆シート９３を供給し、その被覆シート９３上に向け堆積体７を離型している。それにより堆積体７が離型された吸収体７０は被覆シート９３に下面側（凸部とは反対側）から被覆される。
【００２８】
返戻搬送路６は、両端に開口部を有する返戻管６４から形成されている。返戻搬送路６は、一端部６１がスカッフィングロール５の近傍に開口し、他端部６２がダクト３の長手方向（空気流が流れる方向と略同じ）の略中央部において、ダクト３内に向け開口している。返戻搬送路６の一端部６１は、図１に示すように、ブロア（強制送気手段）６３を設け該強制送気手段により、あるいはその他の手段により繊維材料４２ｂを搬送する空気流を発生させる。
この実施態様は、返戻搬送路６の長さが比較的長い場合や、返戻搬送路６に屈曲部を多く設ける場合、返戻搬送路６の一端部６１と他端部６２との間の圧力差が生じにくい場合等に適している。これに限らず本実施態様においては、仕切り板６５によってダクト３内の他の部分と仕切られた空間内に開口し、集積用凹部１の底面部からの吸引により、返戻搬送路６の一端部６１と他端部６２との間に圧力差が生じさせる。この圧力差によっても、返戻搬送路６内に空気流が生じる。
【００２９】
スカッフィングロール５により掻き取られた繊維材料４２ｂは、この空気流により返戻搬送路６内を流れて他端部６２からダクト３内に導入され、回転ドラム２の外周面に向けて再供給される。本実施形態における返戻管６４は、断面略円形であるが、断面形状が楕円や矩形等任意の形状のものを用いることもできる。なお、集積用凹部の吸引力はＢの区間内において、繊維材料が余り堆積していない上流側が強く、十分に堆積した下流側は弱くなる。そのため、返戻搬送路の一端部６２の吸引力が強く、他端部６１の吸引力は弱くなる。
【００３０】
前記被覆機構（図示せず）は、集積用凹部１から離型した吸収体７０の上下面を、公知の機構により被覆シート９３で被覆する機構である。本実施形態においては、１枚の帯状被覆シート９３の幅方向中央部に吸収体７０を載置した後（図１参照）、帯状被覆シート９３の両側部を、公知の折り返し機構（図示せず）により折り返し、吸収体７０の上下面を一枚の被覆シート９３で被覆している。なお、吸収体７０の上下面を被覆シート９３で被覆する方法としては、各種公知の方法を採用でき、帯状被覆シート９３上に吸収体７０を載置した後（図１参照）、吸収体７０の上面側を前記被覆シート９３とは別体の他の被覆シートで被覆してもよい。被覆シートとしては、薄葉紙（ティッシュペーパ）や液透過性の不織布等を用いることができる。上下面を一枚又は複数枚の帯状の被覆シート９３で被覆された吸収体７０は、後の工程において、任意の切断手段により、配置された吸収体７０間において被覆シート９３を切断し、吸収性物品一つ分の長さとなる。本実施形態では、堆積体７の成形を中心に説明したため、離型された堆積体７を吸収体７０とし、該吸収体と被覆シート９３を別に説明したが、離型された堆積体７を被覆シート９３で被覆したものを吸収体と解してもよい。
【００３１】
本発明で用いる繊維材料としては、従来、生理用ナプキンやパンティライナー、使い捨ておむつ等の吸収性物品の吸収体に用いられている各種のものを特に制限なく用いることができる。例えば、パルプ繊維、レーヨン繊維、コットン繊維等のセルロース系繊維の短繊維や、ポリエチレン等の合成繊維の短繊維等が用いられる。これらの繊維は、１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。また、繊維材料は、全体又は一部がパルプ繊維であることが好ましく、繊維材料中のパルプ繊維の割合は５０〜１００質量％であることが好ましく、より好ましくは８０〜１００質量％であり、更に好ましくは１００質量％である。なお、ダクト内には、繊維材料以外に、吸収性ポリマーを供給してもよく、また、消臭剤や抗菌剤等を必要に応じ供給してよい。
【００３２】
上述した実施形態における集積用凹部１は、回転ドラム２の外周面２ｓに、その周方向に一定の間隔を開けて複数形成されていたが、集積用凹部は、回転ドラムの外周面に、その周方向に連続するように形成されていてもよい。また、スカッフィングロール５の回転方向は、図４中に矢印Ｅで示す方向（回転ドラム２の回転方向と同方向）に代えて、それとは逆方向とすることもできる。
【００３３】
上述した実施形態では生理用ナプキンに組み込まれる吸収体を例に説明したが、この他、吸収パッドや、おむつ等の吸収体であってもよく、上述した吸収体製造に関する繊維材料の好適な供給制御を実現することができる。
【符号の説明】
【００３４】
１ 集積用凹部
１１ 底面部
２ 回転ドラム
３ ダクト
４ 繊維材料供給部
４２ 繊維材料
４３ シート状の原料
５ スカッフィングロール
６ 返戻搬送路
７ 堆積体
７０ 吸収体
８ 繊維供給量制御機構
８１ 第１センサー
８２ 第２センサー
８３ 繊維供給量制御部
１０ 吸収体の製造装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面に集積用凹部が形成された回転ドラムの前記外周面に向け繊維材料を飛散状態で繊維供給部より供給し、該繊維材料を前記集積用凹部に前記回転ドラム外周面を越えて堆積させ堆積体とし、該回転ドラム外周面を越えて堆積した過剰量の繊維材料を掻き取り、掻き取った繊維材料を返戻搬送路を介して繊維材料の供給経路に戻すとともに、該集積用凹部内に残る堆積体を吸収体として該集積用凹部内から離型し吸収体とする吸収体の製造方法であって、
第１センサーを介して前記掻き取り前の堆積体が前記回転ドラム外周面もしくはそこから設定された判定高さを越え堆積しているか否かを判定し、他方、第２センサーを介して前記掻き取り後の堆積体の掻き取られた表面の前記回転ドラム外周面からの高低差を測定して該堆積体の凹凸情報を入手し、
前記第１センサーを介して取得した前記堆積体の判定結果と前記第２センサーを介して取得した前記堆積体の凹凸情報とに基づいて、該繊維供給制御部は前記供給適正量となるよう前記繊維材料の供給量を前記繊維供給部を介して制御して、前記吸収体の製造を行う吸収体の製造方法。
【請求項２】
前記集積用凹部は、その底面部の一部に窪み部を有し、該窪み部に対応する部分が突出した吸収体を製造する請求項１に記載の吸収体の製造方法。
【請求項３】
前記第１センサーを介して取得した掻き取り前の堆積体が前記回転ドラム外周面を越えているか否かの判定結果に基づき前記供給適正量を下方修正し、前記第２センサーを介して取得した掻き取り後の堆積体の凹凸情報に基づき前記供給適正量を上方修正する請求項１又は２に記載の吸収体の製造方法。
【請求項４】
外周面に集積用凹部が形成された回転ドラムと、該回転ドラムの外周面に向けて繊維材料を飛散状態にて供給するダクトと、該ダクトに繊維材料を供給する繊維材料供給部と、前記集積用凹部に前記回転ドラム外周面を越えて堆積された過剰量の繊維材料を掻き取るスカッフィングロールと、スカッフィングロールで掻き取った繊維材料を前記ダクト内又は前記繊維材料供給部に戻す返戻搬送路とを有する吸収体の製造装置であって、
前記掻き取り前の堆積体の繊維材料の堆積状況を検知する第１センサーと、前記掻き取り後の堆積体の繊維材料の堆積状況を検知する第２センサーとを有し、
前記第１センサーを介して取得した前記掻き取り前の堆積体が前記回転ドラム外周面を越えて堆積しているか否かの判定結果と前記第２センサーを介して取得した前記掻き取り後の堆積体の凹凸情報とに基づいて、該繊維供給適正量となるよう前記繊維材料の供給量を前記繊維供給部を介して制御する繊維供給量制御部とを備えた吸収体の製造装置。
【請求項１】
外周面に集積用凹部が形成された回転ドラムの前記外周面に向け繊維材料を飛散状態で繊維供給部より供給し、該繊維材料を前記集積用凹部に前記回転ドラム外周面を越えて堆積させ堆積体とし、該回転ドラム外周面を越えて堆積した過剰量の繊維材料を掻き取り、掻き取った繊維材料を返戻搬送路を介して繊維材料の供給経路に戻すとともに、該集積用凹部内に残る堆積体を吸収体として該集積用凹部内から離型し吸収体とする吸収体の製造方法であって、
第１センサーを介して前記掻き取り前の堆積体が前記回転ドラム外周面もしくはそこから設定された判定高さを越え堆積しているか否かを判定し、他方、第２センサーを介して前記掻き取り後の堆積体の掻き取られた表面の前記回転ドラム外周面からの高低差を測定して該堆積体の凹凸情報を入手し、
前記第１センサーを介して取得した前記堆積体の判定結果と前記第２センサーを介して取得した前記堆積体の凹凸情報とに基づいて、該繊維供給制御部は前記供給適正量となるよう前記繊維材料の供給量を前記繊維供給部を介して制御して、前記吸収体の製造を行う吸収体の製造方法。
【請求項２】
前記集積用凹部は、その底面部の一部に窪み部を有し、該窪み部に対応する部分が突出した吸収体を製造する請求項１に記載の吸収体の製造方法。
【請求項３】
前記第１センサーを介して取得した掻き取り前の堆積体が前記回転ドラム外周面を越えているか否かの判定結果に基づき前記供給適正量を下方修正し、前記第２センサーを介して取得した掻き取り後の堆積体の凹凸情報に基づき前記供給適正量を上方修正する請求項１又は２に記載の吸収体の製造方法。
【請求項４】
外周面に集積用凹部が形成された回転ドラムと、該回転ドラムの外周面に向けて繊維材料を飛散状態にて供給するダクトと、該ダクトに繊維材料を供給する繊維材料供給部と、前記集積用凹部に前記回転ドラム外周面を越えて堆積された過剰量の繊維材料を掻き取るスカッフィングロールと、スカッフィングロールで掻き取った繊維材料を前記ダクト内又は前記繊維材料供給部に戻す返戻搬送路とを有する吸収体の製造装置であって、
前記掻き取り前の堆積体の繊維材料の堆積状況を検知する第１センサーと、前記掻き取り後の堆積体の繊維材料の堆積状況を検知する第２センサーとを有し、
前記第１センサーを介して取得した前記掻き取り前の堆積体が前記回転ドラム外周面を越えて堆積しているか否かの判定結果と前記第２センサーを介して取得した前記掻き取り後の堆積体の凹凸情報とに基づいて、該繊維供給適正量となるよう前記繊維材料の供給量を前記繊維供給部を介して制御する繊維供給量制御部とを備えた吸収体の製造装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−１２０７５７（Ｐ２０１１−１２０７５７Ａ）
【公開日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２８１３１８（Ｐ２００９−２８１３１８）
【出願日】平成２１年１２月１１日（２００９．１２．１１）
【出願人】（００００００９１８）花王株式会社 (8,290)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月１１日（２００９．１２．１１）
【出願人】（００００００９１８）花王株式会社 (8,290)
【Ｆターム（参考）】
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