(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向に進行する繊維ウェブにニードルパンチ処理を施すためのニードルパンチ装置であって、
繊維ウェブを貫通可能であるとともに、貫通時に繊維ウェブの構成繊維を引っ掛けることができる切り掛け部を有することで、構成繊維同士を三次元的に交絡させることが可能な、順バーブのみを備えた第１のニードルパンチ針が設けられ、
繊維ウェブへの差し込み方向の貫通後の引き戻し方向の移動時に繊維ウェブの構成繊維を引っ掛けて構成繊維同士を三次元的に交絡させることが可能な逆切り掛け部を有することで、構成繊維同士を三次元的に交絡させることが可能な、逆バーブを備えた第２のニードルパンチ針が設けられ、
第２のニードルパンチ針は、その逆切り掛け部を繊維ウェブの進行方向に沿った下流側に向けて配置されていることを特徴とするニードルパンチ装置。
【請求項２】
第２のニードルパンチ針は、その逆切り掛け部を、繊維ウェブの進行方向に対し±４５度の角度範囲内に向けて配置されていることを特徴とする請求項１記載のニードルパンチ装置。
【請求項３】
第２のニードルパンチ針は、その逆切り掛け部の切り掛け角度が７０度以上９０度未満であることを特徴とする請求項１または２記載のニードルパンチ装置。
【請求項４】
第２のニードルパンチ針は、逆切り掛け部が、針の長さ方向に沿って針先端より３ｍｍ以上１０ｍｍ以内の範囲に形成されていることを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項記載のニードルパンチ装置。
【請求項５】
長手方向に進行する繊維ウェブにニードルパンチ処理を施すに際し、
繊維ウェブを貫通可能であるとともに、貫通時に繊維ウェブの構成繊維を引っ掛けることができる切り掛け部を有することで、構成繊維同士を三次元的に交絡させることが可能な、順バーブのみを備えた第１のニードルパンチ針を用い、かつ
繊維ウェブへの差し込み方向の貫通後の引き戻し方向の移動時に繊維ウェブの構成繊維を引っ掛けて構成繊維同士を三次元的に交絡させることが可能な逆切り掛け部を有することで、構成繊維同士を三次元的に交絡させることが可能な、逆バーブを備えた第２のニードルパンチ針を用い、
そのときに、第２のニードルパンチ針を、その逆切り掛け部を繊維ウェブの進行方向に沿った下流側に向けて用いることを特徴とするニードルパンチ方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カーマットや土木用資材などに多用されている嵩高不織布を製造する際に用いられるニードルパンチ装置およびニードルパンチ方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
嵩高の不織布を得る手段として、従来からニードルパンチ方法が多く用いられている。それに伴って、ニードルパンチ針の形状や、針に設けられた切り掛け部（以下、「バーブ」とも称する）の形状や、バーブの位置などが、得られる不織布の物性に及ぼす影響や、不織布の意匠へ及ぼす影響などが、古くから検討されている。
【０００３】
ニードルパンチ装置では、繊維ウェブをウェブの機械方向すなわち長手方向に進行させながらパンチングを行う。そのため、短時間とはいえ針がウェブに貫通した状態でウェブが進行していく。このため、ウェブに貫通した針がアンカーとなって、ウェブの構成繊維が進行方向の逆向きに引っ張られやすい。すると、それによって、ウェブの強力バランスが崩れたり、巾入り現象が起こったりするなどの問題がある。その対策として、針のストロークを楕円運動にする事や、針をウェブの進行方向に対し斜めに傾けて貫通させるなどの検討も行われている。
【０００４】
一般に、ニードルパンチ法では、ニードルパンチ針に設けられたバーブが、ウェブを貫通する際、ウェブを形成する繊維と係合し、針の進入元側とは逆の方向に繊維を突き出すことを繰り返しながら、繊維同士を三次元的に交絡させていく。そのため、針の進入元側に存在していて針に係合されなかった繊維は、あまり交絡することがなく、それらが毛羽や浮遊糸となって、問題を起こす原因となっている。また、交絡する方向が針の進入方向の一方向だけであるため、これにより得られた不織布は層状に分離しやすいなどの問題を有している。
【０００５】
これらの問題を解決する為、一般的には、複数のニードルパンチ機を用いて、ウェブの両面からニードリングを行う方法が採用されている（特許文献１）。しかしながら、例えば土木資材用途であったり、なにがしかの基材であったりするような、あまり高品位ではない不織布を製造するときには、複数のニードルパンチ機を準備設置し、これらのニードルパンチ機にウェブを通すことは、非常に不経済であり、また出来上がった嵩高不織布が過剰性能である場合も多い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−３０２５６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、大きな設備等の導入を行うことなく、簡単に一方向からのニードリングのみで、これら一方向からのみのニードリングが有していた課題を解決することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この目的を達成するために、本発明のニードルパンチ装置は、
長手方向に進行する繊維ウェブにニードルパンチ処理を施すためのニードルパンチ装置であって、
繊維ウェブを貫通可能であるとともに、貫通時に繊維ウェブの構成繊維を引っ掛けることができる切り掛け部を有することで、構成繊維同士を三次元的に交絡させることが可能な、順バーブのみを備えた第１のニードルパンチ針が設けられ、
繊維ウェブへの差し込み方向の貫通後の引き戻し方向の移動時に繊維ウェブの構成繊維を引っ掛けて構成繊維同士を三次元的に交絡させることが可能な逆切り掛け部を有することで、構成繊維同士を三次元的に交絡させることが可能な、逆バーブを備えた第２のニードルパンチ針が設けられ、
第２のニードルパンチ針は、その逆切り掛け部を繊維ウェブの進行方向に沿った下流側に向けて配置されていることを特徴とする。
【００１１】
本発明のニードルパンチ装置は、ニードルパンチ針を、その逆切り掛け部が繊維ウェブの進行方向に対し±４５度の角度範囲内に向くように配置したものであることが好ましい。また本発明のニードルパンチ装置は、ニードルパンチ針の逆切り掛け部の切り掛け角度が７０度以上９０度未満であることが好ましく、ニードルパンチ針の逆切り掛け部が、針の長さ方向に沿って針先端より３ｍｍ以上１０ｍｍ以内の範囲に形成されていることが好ましい。
【００１２】
本発明のニードルパンチ方法は、
長手方向に進行する繊維ウェブにニードルパンチ処理を施すに際し、
繊維ウェブを貫通可能であるとともに、貫通時に繊維ウェブの構成繊維を引っ掛けることができる切り掛け部を有することで、構成繊維同士を三次元的に交絡させることが可能な、順バーブのみを備えた第１のニードルパンチ針を用い、かつ
繊維ウェブへの差し込み方向の貫通後の引き戻し方向の移動時に繊維ウェブの構成繊維を引っ掛けて構成繊維同士を三次元的に交絡させることが可能な逆切り掛け部を有することで、構成繊維同士を三次元的に交絡させることが可能な、逆バーブを備えた第２のニードルパンチ針を用い、
そのときに、第２のニードルパンチ針を、その逆切り掛け部を繊維ウェブの進行方向に沿った下流側に向けて用いることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のニードルパンチ装置によれば、ニードルパンチ針の逆切り掛け部を繊維ウェブの進行方向に沿った下流側に向けて配置しているため、針の引き戻し時に引っ掛けた繊維を繊維ウェブの進行にしたがって交絡処理後に容易に解放することができる。
【００１６】
本発明のニードルパンチ方法によれば、ニードルパンチ針を、その逆切り掛け部を繊維ウェブの進行方向に沿った下流側に向けて用いるため、針の引き戻し時に引っ掛けた繊維を繊維ウェブの進行にしたがって交絡処理後に容易に解放することができる。
【００１７】
つまり本発明によれば、一方向からのニードルパンチ加工を行うだけで、逆バーブによって擬似的な両面からのニードルパンチ加工を行うことができる。このため、大きな設備等の導入を行うことなく、簡単に、これまでの一方向からのみのニードルパンチ処理が有していた課題を解決することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態のニードルパンチ針を示す図である。
【図２】図１のニードルパンチ針の要部を拡大して示す図である。
【図３】本発明の実施の形態のニードルパンチ装置におけるニードルパンチ針の配置状態を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態のニードルパンチ装置における他のニードルパンチ針の配置状態を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態のニードルパンチ装置におけるニードルパンチ針の逆切り掛け部の配置範囲を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１に示すニードルパンチ針においては、針の基端側から順に、シャンク１と、中間ブレード２と、ブレード３とが設けられている。図示のニードルパンチ針では、シャンク１および中間ブレード２は断面円形に形成されており、ブレード３は断面三角形に形成されている。シャンク１の基端部にはクランク４が形成されている。しかし、本発明において針の種類や材質は任意でよく、一般に用いられているものと同じで差し支えない。ブレード３の断面形状も、図示の三角形のほかに、四角形やその他のものを採用することが可能である。針先には、先端テーパ部５が形成されている。
【００２０】
ブレード３には、切り掛け部（バーブ）が形成されている。詳細には、図１に示すように、ブレード３の三角形の頂点のうちの２か所には順切り掛け部（順バーブ）６が形成され、頂点のうちの残りの１か所には逆切り掛け部（逆バーブ）７が形成されている。図１および図２に示す順切り掛け部６および逆切り掛け部７において、８はキックアップで、ブレード３の三角形の輪郭よりも突出する尖った形態で形成されている。９スロートで、キックアップ８に近接して設けられた凹部の形態で形成されている。順バーブ６では、針の先端側からスロート９およびキックアップ８の順序で形成されており、これらスロート９およびキックアップ８は、針の先端側すなわちブレード３の先端側に向けて傾斜した姿勢で形成されている。これに対し逆バーブ７では、針の先端側からキックアップ８およびスロート９の順序で形成されており、これらキックアップ８およびスロート９は、針の基端側すなわちブレード３の先端側とは反対側に向けて傾斜した姿勢で形成されている。
【００２１】
図２を参照して、逆バーブ７を詳細に説明する。ここで、θは逆バーブ７の切り掛け角度で、針すなわちブレード３の中心軸１０に対するキックアップ８の開き角を意味する。後述の理由によって、切り掛け角θは７０度以上９０度未満である。
【００２２】
図２において、１１は、針の先端から逆バーブ７までの距離、すなわちテーパ部１０の尖端からキックアップ８までの距離を示す。この距離は、後述の理由によって、３ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることが好ましい。
【００２３】
本発明の実施の形態のニードルパンチ装置においては、図１および図２に示したニードルパンチ針が多数用いられる。そして同ニードルパンチ装置には帯状の長尺の繊維ウェブが供給され、この繊維ウェブをその機械方向すなわち長手方向に進行させながら、ニードルパンチ針を繊維ウェブに高速で突き刺して貫通させる処理が行われる。その場合に、図１や図２に示したような順バーブ６と逆バーブ７を有したニードルパンチ針を用いることができ、逆バーブ７を繊維ウェブの進行方向に沿った下流側に向けた状態となるようにニードルパンチ針がニードルパンチ装置に設置されることが重要である。
【００２４】
図３は、ブレード３の断面形状が三角形であるニードルパンチ針をニードルパンチ装置に用いて、繊維ウェブ１２にニードルパンチ処理を施すときの様子を表す。矢印１３は繊維ウェブ１２の進行方向を示す。図示のように、ニードルパンチ針の逆バーブ７が、繊維ウェブ１２の進行方向１３に沿った下流側に向けられている。
【００２５】
図４は、断面形状が長方形のブレード３すなわち板状のブレード３を有するニードルパンチ針を用いる場合を例示する。ニードルパンチ針は、断面形状である長方形の長辺が繊維ウェブ１２の進行方向１３に揃う姿勢で用いられる。逆バーブ７は、繊維ウェブ１２の進行方向１３に沿った下流側、すなわち板状のブレード３の断面の長方形の短辺の部分に形成されている。
【００２６】
ニードルパンチ装置において、ニードルパンチ処理を行うときには、繊維ウェブ１２は水平方向に進行され、ニードルパンチ針は、進行する繊維ウェブ１２の上側から下向きにこの繊維ウェブ１２に差し込まれて、繊維ウェブ１２を貫通する。このとき、図１の（ａ）に示すように、順バーブ６が繊維ウェブ１２の構成繊維１４を引っ掛けて繊維ウェブ１２の厚み方向に移動させることで、構成繊維１４同士の三次元的な交絡が行われる。
【００２７】
その後、ニードルパンチ針の引き戻しが行われる。このときには、図１の（ｂ）に示すように、逆バーブ７が構成繊維１４を引っ掛けて繊維ウェブ１２の厚み方向に移動させることで、構成繊維１４同士の三次元的な交絡が行われる。このように、ニードルパンチ針が差し込み方向へ移動するときのみならず、引き戻し方向に移動するときにも、構成繊維１４同士の三次元的な交絡が行われるため、繊維ウェブ１２における上側の部分すなわち繊維ウェブ１２におけるニードルパンチ針の基端側の部分においても、良好に構成繊維同士の交絡が行われる。
【００２８】
逆バーブ７においては、ニードルパンチ針が繊維ウェブ１２から抜き出されたときに、この逆バーブ７に引っ掛けられている構成繊維１４が、繊維ウェブ１２の進行とともに速やかに外れてしまうことが必要である。
【００２９】
この場合において、ニードルパンチ装置においては、上記のように逆バーブ７が繊維ウェブ１２の進行方向１３に沿った下流側に向けられているため、この逆バーブ７に引っ掛かっていた構成繊維１４は、繊維ウェブ１２の進行に伴って容易に外れることが可能である。
【００３０】
詳しくは、図５に示すように、逆バーブ７を平面視で繊維ウェブ１２の進行方向１３の軸心１５から±４５度の範囲１６，１６に向けて配置することで、構成繊維１４が外れる効果が良好となる。範囲１６、１６が±３０度であると、この効果をより良好に発揮させることができる。上記以外の範囲では、すなわち逆バーブ７が繊維ウェブ１２の進行方向１３に向いているとは言い難くなる場合には、繊維ウェブ１２の進行にともなう構成繊維１４の外れが生じにくくなりやすく、つまり構成繊維１４が逆バーブ７に引っ掛かったままの状態となりやすくなる。このため、極端な場合には、繊維ウェブ１２がその進行とともにその進行方向とは逆方向に大きく引っ張られたり、構成繊維１４が切断されたり、ニードルパンチ針が折れたりする等の事態が生じかねない。
【００３１】
また本発明のニードルパンチ装置においては、図１、図２に示すような逆バーブ７の切り掛け角θが７０度以上９０度未満の針、すなわち逆バーブが外向きに大きく開いた針を用いると、逆バーブ７に引っ掛かっていた構成繊維１４がよりいっそう容易に外れることが可能である。切り掛け角θが７０度未満であると、逆バーブ７への構成繊維１４の引っ掛かりの度合いが大きくなって、ニードルパンチ針が繊維ウェブ１２から抜き出されたときに、構成繊維１４が速やかにニードルパンチ針から外れることが困難になりやすい。逆に切り掛け角θが９０度以上であると、そもそも構成繊維１４が逆バーブ７に引っ掛かりづらく、もしくは引っ掛からず、所期の効果を達成することが困難になる。あるいは著しく目標から相違した結果となってしまうおそれがある。
【００３２】
上述のように、図２に示される針の先端から逆バーブ７までの距離１１は、３ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることが好ましい。順バーブ６の場合は、針の差し込み深さとバーブの形成位置とが、構成繊維１４の押出長さ、つまり交絡の大きさの程度を決定する要因の一つである。これに対し逆バーブ７の場合は、ニードルパンチ装置においてニードルパンチ針が繊維ウェブに向かって突出するストリッパプレートの表面と、ニードルパンチ針における逆バーブ７の形成位置とが、繊維ウェブ１２からの構成繊維１４の引き出し長さ、すなわち交絡の大きさの程度を決定する要因の一つとなる。しかし、構成繊維１４を繊維ウェブ１２の表面からあまり大きく引き出させると、ケバの発生等の原因となる。ところが、この引き出し長さは、図２に示される針先端から逆バーブ７までの距離１１を下回ることはできない。そこで、この距離はできるだけ短いことが好ましい。ところが、ニードルパンチ針の先端付近はテーパ状となっていて細く、剛性や強度が高くない。よって、あまり針の先端側に逆バーブ７を設けると、構成繊維１４が引っ掛かることによる針負荷の増大により、ニードルパンチ針が折れたり曲がったりする不具合が発生しやすい。このため、上述のように、ニードルパンチ針の先端から逆バーブ７までの距離１１は、３ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることが好ましい。
【００３３】
本発明のニードルパンチ装置に用いられるニードルパンチ針は、図１に示すような、１本の針に順バーブ６と逆バーブ７とが共に形成されたものであっても構わないし、１本の針に逆バーブ７のみが形成されたものであっても構わない。逆バーブ７のみが形成された針の場合は、バーブの数は任意であり、単数又は複数のいずれであっても差し支えない。ただし、順バーブ６と逆バーブ７とが共に形成された針の方を好ましく用いることができる。１回の針往復工程で順方向の交絡処理と逆方向の交絡処理とを一度に行えるためである。
【００３４】
ただし順バーブ６と逆バーブ７とを兼備した針の場合は、順バーブだけを有する針と比べて、上述のようにストリッパプレートの表面とニードルパンチ針の逆バーブ７との距離つまり逆バーブ７による不織ウェブ１２からの構成繊維１４の引き出し長さや、ニードルパンチ処理時の針深さなどを変える必要がある。このため、順バーブ６の働きを十分に引き出せない事態が生じるおそれがあり、吟味が必要である。
【００３５】
順バーブ６と逆バーブ７とを兼備した針を用いない場合は、すなわち、逆バーブのみを備えた針と順バーブのみを備えた針とを用いる場合は、逆バーブのみを備えた針によるニードルパンチ処理の後または前に、順バーブのみを備えた針によるニードルパンチ処理を行うように、これらの針を配置すれば良い。あるいは逆バーブのみを備えた針と順バーブのみを備えた針とを繊維ウェブの進行方向に沿って交互に配置して、逆バーブのみを備えた針によるニードルパンチ処理と順バーブのみを備えた針によるニードルパンチ処理とを繰り返し行っても良い。
【００３６】
詳細には、一般に繊維ウェブの進行方向に沿ってニードルパンチ装置に複数設置されるニードルボード毎に逆バーブの針または通常バーブの針を設置し分けてニードルパンチ加工を行っても良いし、１枚のニードルボードの中に逆バーブの針と通常バーブの針を混在させても構わない。逆バーブによるニードルパンチ加工と順バーブによるニードルパンチ加工との順番は、特に制限されるものではない。例えば繊維間が仮接着された繊維ウェブにニードルパンチ処理を施す場合には、ニードルパンチ加工初期は、ニードルパンチ針がウェブから受ける衝撃が大きく、針が折れ易いなどの問題もあるため、順バーブの針によるニードルパンチ加工の後に、逆バーブの針によるニードルパンチ加工を行うことが好ましい。
【実施例】
【００３７】
（実施例１）
通常の三角断面形状の針に、針の先端から逆バーブまでの距離が６ｍｍ、切り掛け角が８５度である逆バーブを備えた、逆バーブニードルパンチ針を用意した。この針を、ウェブ進行方向に対して逆バーブの向きが０度になるように、ニードルボードに設置した。このニードルボードをニードルパンチ機に取り付け、ストリッパプレートの表面と逆バーブとの距離が５ｍｍとなるように、ニードルパンチ機を設定した。このニードルパンチ機を用いて、ポリエチレンテレフタレートの連続繊維を構成繊維とする目付１００ｇの繊維ウェブに対して、針深度１０ｍｍ、パンチ数１０ｐ／ｃｍ２の条件でニードルパンチ処理を行った。その後、連続して、順バーブのみを備えた通常のニードルパンチ針Ｒ−３６＃（ｆｏｓｔｅｒ社製）を用いて、針深度１０ｍｍ、パンチ数４０ｐ／ｃｍ２の条件でニードルパンチ処理を行った。
【００３８】
（実施例２）
実施例１の逆バーブニードルパンチ針に代えて、実施例１と同様の三角断面形状の針に、針の先端から逆バーブまでの距離が３ｍｍ、切り掛け角が８５度である逆バーブを備えた、逆バーブニードルパンチ針を用意した。そして、実施例１と同様のニードルパンチ加工を行った。順バーブのみを備えた針での処理も同様に行った。
【００３９】
（比較例１）
逆バーブを備えた針によるニードルパンチ加工を行わず、順バーブのみを備えたニードルパンチ針による加工だけを、針深度１０ｍｍ、パンチ数５０ｐ／ｃｍ２の条件で行った。
【００４０】
実施例１〜２、比較例１で得られた不織布の剥離状態、毛羽の状態を評価した。
【００４１】
剥離状態については、容易に剥離したものを「×」、剥離は何とか生じなかったものの不織布形状が大きく変化したものを「△」、剥離が明確には出来なかったものを「○」として、３段階評価を行った。
【００４２】
毛羽の状態については、得られた不織布におけるニードルパンチ針進入側の表面に長さ５０ｍｍの粘着テープ（日東電工社製  「クラフトテープ  Ｎｏ．７１２  ３８ｍｍ幅」）を貼り、それを剥がしたときの表面状態を観察した。そして、繊維が不織布の表面に多数浮いたものを「×」、不織布の表面に乱れは生じるものの、その表面に浮いた繊維の数が少ないものを「○」として、２段階で評価した。
【００４３】
その結果、実施例１および２については、得られた不織布のタテおよびヨコ方向に引っ張った際にアンバランスが大きくならず、また剥離、表面の毛羽状態とも良好なものが得られ、その評価はいずれのものも「○」であった。
【００４４】
比較例１は、得られた不織布の形状は良好であったものの、評価したところ、表面の毛羽が多数発生し、また剥離評価において形状が大きく変化し、毛羽評価は「×」、剥離評価は「△」であった。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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