不織布技術入門

不織布技術は、増大する最終用途に対応する幅広い製品を生産するために使用できます。
繊維を布地に変える最も古い方法はフェルト化であったという証拠があります。フェルト化は、羊毛の薄片構造を利用して繊維をしっかりと結合させるものでした。今日の不織布業界で使用されている生産技術の一部は、この古代の布地形成方法に基づいていますが、他の方法は人工素材を扱うために開発された現代技術の産物です。現代の不織布業界の起源は不明ですが、ノースカロライナ州ローリーにある不織布研究所によると、「不織布」という用語が初めて使用されたのは1942年で、当時は繊維のウェブを接着剤で接着して布地を製造していました。
この言葉が生まれてから数十年の間に、イノベーションは目もくらむような多様な技術へと進化を遂げ、ろ過、自動車、医療、衛生、ジオテキスタイル、農業用繊維、床材、さらには衣料品など、様々な製品の製造に利用されてきました。Textile Worldでは、不織布および製品メーカーが利用できる最新技術に関する情報を提供しています。
ドイツのエンジニアリング不織布システムメーカーであるDiloGroupは、独自の積層造形プロセス「3D-Lofter」を提供しています。このプロセスは、ITMA 2019でプロトタイプとして初めて発表されました。基本的に、このプロセスは、デジタルプリンターと同様に動作する独立したリボン供給機構を使用します。テープは空気力学的ウェブ形成装置に供給され、平らなニードルフェルト上の特定の位置に3次元的に追加の繊維を配置することができます。追加の繊維は、薄い部分を避けて応力点を作り出したり、テクスチャを変えたり、ベースウェブに山や谷を埋めたりするために配置することができ、さらには、完成したウェブに色や模様のデザインを施すことも可能です。Diloによると、この技術は均一な平らなニードルフェルトを製造した後、必要な繊維のみを使用するため、総繊維重量を最大30%削減できるとのことです。得られたウェブは、ニードルパンチングや熱融着によって高密度化・固化することができます。用途としては、自動車内装、室内装飾品、マットレス、衣類や履物、カラフルな模様の床材などのニードルフェルト成形部品などがあります。
DiloGroupは、IsoFeedシングルカード供給技術も提供しています。これは、カードの作業幅全体にわたって複数の独立した33mm幅のウェブ形成ユニットを備えた空気力学システムです。これらのデバイスにより、ウェブまたは繊維ストリップを移動方向に投与することができ、これはウェブ品質の変化に対抗するために必要なことです。Diloによると、IsoFeedはカーディングマシンを使用してメッシュマットを製造し、CV値を約40％増加させることができます。IsoFeedの他の利点としては、同じ最小重量で従来の供給とIsoFeed供給を比較した場合の繊維摂取量の節約、紙ウェブの外観が向上し、より均一になることなどが挙げられます。IsoFeed技術で作られたマットは、カーディングマシンやエアフォイル形成ユニットへの供給に適しており、ニードリングまたは熱接着プロセスで直接使用することもできます。
ドイツの企業であるエリコン・ノンクロス社は、溶融押出、スパンボンド、エアレイ法による不織布の製造において、包括的な技術を提供しています。溶融押出製品については、エリコン社は、バリア層または液体層を備えた製品の製造において、1成分型および2成分型の独立した装置、または上流と下流の成形システム（スパンボンドシステムなど）間のプラグアンドプレイオプションを提供しています。エリコン・ノンクロス社によると、同社のエアレイ技術は、セルロース系またはセルロース繊維から作られた不織布の製造に最適です。このプロセスは、異なる原材料の均一な混合を可能にし、環境に優しい加工にも適しています。
Oerlikon Non Wovensの最新製品は、Procter & Gamble (P&G)の特許取得済みPHANTOMテクノロジーです。Oerlikonの衛生用品およびワイプのパートナーであるTeknoweb Materialsは、P&Gからこのテクノロジーを世界中で販売する独占ライセンスを取得しています。P&Gがハイブリッド不織布用に開発したPhantomは、エアレイ技術とスピンコーティング技術を組み合わせてウェットワイプとドライワイプを製造します。Oerlikon Non Wovensによると、2つのプロセスは、セルロース繊維、綿などの長繊維、場合によっては化学繊維パウダーを混ぜる1つのステップに統合されています。ハイドロウィービングは、不織布材料を乾燥させる必要がないことを意味し、コストを節約します。このプロセスは、柔らかさ、強度、汚れの吸収性、液体の吸収性など、必要な製品特性を最適化するようにカスタマイズできます。Phantomテクノロジーはウェットワイプの製造に最適で、おむつなど吸収体コアを備えた製品にも使用できます。
オーストリアに拠点を置くANDRITZ Nonwovens社によると、同社の主な能力は、加工およびカレンダー加工を含む、乾式および湿式不織布、スパンボンド、スパンレース、ニードルパンチ不織布の製造である。
アンドリッツは、Wetlace™およびWetlace CPスパンレースラインをはじめとする、生分解性で環境に優しい不織布の製造技術を提供しています。この生産ラインは、木材パルプ、チョップドセルロース繊維、レーヨン、綿、麻、竹、亜麻を化学添加物を使用せずに加工することができます。同社は、フランス・モンボノーにあるセンター・オブ・エクセレンスにおいて専用の試験設備を提供しており、最近、カードセルロースワイプの製造向けに革新的なセルロース塗布システムを改良しました。
アンドリッツの生分解性ワイパー不織布における最新技術は、neXline Wetlace CPテクノロジーです。この革新的な技術は、2つの成形技術（オンラインドライとウェットレイ）とハイドロボンド技術を組み合わせたものです。同社によると、ビスコースやセルロースなどの天然繊維をシームレスにリサイクルすることで、高性能でコスト効率の高い、完全に生分解性のカードセルロースワイプを製造できます。
フランスのLaroche Sasの買収により、ANDRITZの製品ポートフォリオに、開繊、混練、投入、エアレイ、繊維廃棄物処理、麻皮剥ぎといった乾式繊維処理技術が加わりました。この買収により、都市廃棄物および産業廃棄物を、再紡糸用繊維や最終用途不織布に加工できる包括的なリサイクルラインを提供することで、廃棄物リサイクル業界に付加価値をもたらします。ANDRITZグループ傘下では、同社はANDRITZ Laroche Sasとなりました。
米国では、アンドリッツ・ラロッシュはノースカロライナ州コーネリアスに本社を置くアレテックス・オブ・アメリカ社（Allertex of America Ltd.）が代理店を務めています。アレテックスの技術販売・事業開発担当ディレクター、ジェイソン・ジョンソン氏は、ラロッシュの技術は急成長を遂げている米国の麻繊維市場に最適だと述べています。「現在、麻繊維の樹皮剥離、綿花加工、そして建材、ティッシュ、自動車、家具、複合材用の不織布への加工に大きな関心が寄せられています」とジョンソン氏は述べました。「ラロッシュの発見、ハイブリッド技術、エアレイ技術、そしてショット社の技術と組み合わせることで、可能性は無限大です！」
ドイツのSchott & Meissner Maschinen- & Anlagenbau GmbH社製のThermofix-TFEダブルベルトフラットラミネーションプレスは、接触熱と圧力の組み合わせを採用しています。処理された製品は、2本のテフロンコーティングされたコンベアベルトの間を通って機械内を通過します。加熱後、材料は1つまたは複数の調整された圧力ローラーを通過し、冷却ゾーンで熱硬化されます。Thermofix-TFEは、アウターウェア、反射ストライプ、人工皮革、家具、ガラスマット、フィルター、メンブレンなどの生地に適しています。Thermofixには、処理能力の異なる2つのモデルと3つの異なるサイズが用意されています。
Allertex は、さまざまな企業の開繊および混紡、ウェブ形成、接着、仕上げ、麻繊維加工、積層などの加工および不織布技術を専門としています。
高品質の使い捨てクリーニングワイプの需要が高まり続ける中、ドイツのTrützschler Noncloths社は、AquaJetスパンレース技術を用いたカードパルプ（CP）ソリューションを発売しました。このソリューションにより、環境に優しいワイプをより経済的な価格で生産できます。Trützschler社とドイツのパートナー企業Voith GmbH & Co. KGは、2013年から2014年にかけて、環境に優しいWLS湿式成形プロセスを市場に投入しました。WLSラインは、植林木材パルプとリヨセルまたはレーヨンの短繊維を混合したセルロース系繊維を水中に分散させ、湿式積層と水流交絡処理を施したものです。
Truetzschler Noncloths社の最新のCP開発では、ウェットレイドセルロースベースの織物と、より長繊維のビスコースまたはリヨセル繊維で作られたカード織物を組み合わせることで、WLSコンセプトをさらに進化させています。ウェットレイドサイジングにより、不織布に必要な吸水性と嵩高性が付与され、濡れた状態でも柔らかさと強度が向上します。AquaJetの高圧水ジェットにより、この2つの層が結合され、機能性不織布が生まれます。
CPラインは、Voith HydroFormerウェットウェブ成形機とAquaJetの間に高速NCTカードマシンを備えています。この構成は非常に柔軟で、カードを使わずにHydroFormerとAquaJetのみを使用してWLS不織布を製造できます。また、ウェットレイアップ工程を省略して従来のカードスパンレース不織布を製造することも、HydroFormer、NCTカード、AquaJetを組み合わせて二層CP不織布を製造することもできます。
Truetzschler Nonclothsによると、ポーランドの顧客であるEcowipesは、2020年秋に設置されたCPラインで生産された不織布に対する需要が高まっているという。
ドイツのReifenhäuser Reicofil GmbH & Co. KGは、スパンボンド、メルトブローン、ラミネーションの生産ラインを専門とするReifenhäuser GmbH & Co. KGの事業部門であり、環境に配慮した不織布製造オプションを提供しています。同社によると、Reicofilラインは、家庭廃棄物から最大90%のポリエチレンテレフタレート（PET）を産業用途にリサイクルすることが可能です。また、バイオベースおむつなど、環境に配慮した素材を用いた衛生用品の製造技術も提供しています。
さらに、ライフェンハウザー・ライコフィルは、マスクなどの医療用防護具向けのソリューションも提供しています。同社は、これらの用途には100%信頼性の高い生地が不可欠であることを認識しており、N99/FFP3規格に適合し、最大99%のろ過効率を誇る不織布を製造するための信頼性の高い設備を提供しています。マサチューセッツ州ウェストブリッジウォーターに拠点を置くShawmut Corp.は最近、新設の健康・安全部門向けに、ライフェンハウザー・ライコフィルから約60トンの特殊精密メルトブロー装置を購入しました（「Shawmut：先端材料の未来への投資」参照、TW、それは質問です）。
「衛生、医療、産業分野の用途において、当社は最終製品の性能と品質において常に基準を設定しています」と、ライフェンホイザー・ライコフィルの営業部長、マルクス・ミュラー氏は述べています。「さらに、バイオベースの原料やリサイクル材料から環境に優しい不織布を製造する機会をお客様に提供しています。私たちは、持続可能な開発、すなわち次世代の不織布への世界的な移行がもたらす機会をお客様が活用できるよう支援しています。」
ドイツの企業であるReifenhäuser Enka Tecnicaは、既存のスパンボンドまたはメルトブローン生産ラインと互換性のある、特別に設計された交換可能なインテリジェント紡糸マンドレル、スピンボックス、およびダイを専門としています。その機能により、メーカーは既存の生産ラインをアップグレードし、衛生、医療、ろ過などの新しい市場に参入することができます。Enka Tecnicaによると、高品質のノズルチップとキャピラリーチューブにより、一貫した製品品質と精度が保証されます。また、同社のメルトブローン紡糸マンドレルは、ウォームアップ時間を短縮し、熱出力を向上させるために最適化された持続可能なエネルギーコンセプトを備えています。「私たちの主な目標は、お客様の満足と成功です」と、Reifenhäuser Enka TecnicaのマネージングディレクターであるWilfried Schiffer氏は述べています。「だからこそ、お客様との個人的な関係は、高品質の製品をタイムリーにお届けすることと同じくらい重要です。短期的な利益よりも、信頼に基づく長期的な協力関係の方が私たちにとって重要です。」
Reifenhäuser Reicofil および Reifenhäuser Enka Tecnica は、米国ではバージニア州ミッドロジアンの Fi-Tech Inc. によって販売されています。
スイスの企業Graf + Cie.は、Rieter Components事業グループの一員であり、フラットカードおよびローラーカード用のカードカバーを製造しています。Grafは、不織布製造向けにHiproメタライズド段ボール製衣類を提供しています。Grafによると、この革新的な形状設計により、従来の衣類と比較して不織布製造の生産性を最大10%向上させることができます。Grafによると、Hiproの歯の先端には、繊維の保持力を高めるために特別に設計された突起が設けられています。シリンダーからドッカーへのウェブ搬送を最適化することで、生産性が最大10%向上し、シリンダー内外の繊維搬送が正確になることでウェブの欠陥も減少します。
これらのカーディングコーティングは、高性能カードと従来型カードの両方に適しており、幅広い鋼合金と表面仕上げが用意されているため、特定の用途や処理対象の繊維に合わせてカスタマイズできます。Hiproカードガーメントは、不織布業界で処理されるあらゆる種類の合成繊維向けに設計されており、作業ロール、テイクオフロール、クラスターロールなど、様々なロールと互換性があります。Graf社によると、Hiproは衛生、医療、自動車、濾過、床材市場などの用途に最適です。
ドイツのBRÜCKNER Trockentechnik GmbH & Co. KGは、ここ数年で不織布製品のポートフォリオを大幅に拡大してきました。同社は、以下の不織布用オーブンおよび乾燥機を提供しています。
さらに、ブルックナーの不織布ポートフォリオには、含浸ユニット、コーティングユニット、ストッカー、カレンダー、ラミネートカレンダー、切断・巻取機などが含まれています。ブルックナーはドイツ・レオンベルクの本社にテクニカルセンターを構え、お客様によるテストを実施しています。ブルックナーは米国においてFi-Tech社と提携しています。
スパンレースの製造工程で使用する水の品質は非常に重要です。イタリアの企業であるIdrosistem Srlは、スパンレース生産ライン用の水ろ過システムを専門としており、水から繊維を取り除くことでシリンジの問題や完成品の品質低下を防ぎます。同社の最新製品は、ワイプ生産の水循環における細菌の制御を目的として設計されています。この技術では、二酸化塩素による水殺菌システムを用いて、特に塩化物や臭素酸塩などの有毒物質が生産水に混入するのを防ぎます。Idrosistemによると、殺菌システムの有効性は水のpHに左右されず、1ミリメートルあたりのコロニー形成単位（CFU/ml）で最低限必要な細菌制御を達成しています。同社によると、このシステムは強力な殺藻剤、殺菌剤、殺ウイルス剤、殺胞子剤でもあります。Idrosistemは米国ではFi-Techが代理店となっています。
Matthews International Corp.傘下のドイツ企業Saueressig Surfacesは、装飾用スパンボンドおよび熱接着不織布用のエンボススリーブおよびロールの設計・製造で定評があります。同社は最新のレーザー彫刻法と高度なモアレ技術を採用しています。硬化ローラー、微孔性ハウジング、ベースおよび構造バッフルにより、カスタマイズオプションが強化されています。最近の開発には、複雑で精密な彫刻パターンを備えた高精度加熱ローラーを使用した新しい3Dエンボス加工およびオフライン穿孔機能、またはスパンレース工程におけるニッケルスリーブのインライン使用が含まれます。これらの開発により、立体効果、高い引張強度と弾性、そして高い空気/液体透過性を備えた構造の作成が可能になります。Saueressigは3Dサンプル（基材、彫刻パターン、密度、色を含む）の作成も可能で、顧客は最終製品に最適なソリューションを開発できます。
不織布は非伝統的な素材であり、従来の裁断・縫製方法は、不織布を用いた最終製品を生産する上で必ずしも最も効率的な方法ではない可能性があります。パンデミックの発生と特に個人用防護具（PPE）の需要により、高周波音波を用いて合成繊維から作られた不織布を加熱・可塑化する超音波技術への関心が高まっています。
ペンシルベニア州ウェストチェスターに拠点を置くSonobond Ultrasonics社は、超音波溶接技術により、強力なシーリングエッジを迅速に形成し、規制要件を満たすバリア接合を実現できると述べています。これらの圧力ポイントにおける高品質な接着により、穴、接着継ぎ目、摩耗、層間剥離のない完成品が得られます。ねじ切りは不要で、生産速度が通常より速く、生産性も向上します。
Sonobondは、接着、縫製、スリット、切断、トリミング用の機器を提供しており、多くの場合、同じ機器で1つのステップで複数の機能を実行できます。SonobondのSeamMaster®超音波ミシンは、同社で最も人気のある技術です。SeamMasterは、特許取得済みの連続回転操作を提供し、強力で密閉された、滑らかで柔軟な縫い目を生み出します。同社によると、この機械は複数の機能を同時に実行できるため、さまざまな組み立て作業に使用できます。たとえば、適切なツールを使用すれば、SeamMasterは接着、接合、トリミング作業を迅速に完了できます。Sonobondによると、従来のミシンを使用する場合よりも4倍、ボンディングマシンを使用する場合よりも10倍高速です。この機械は従来のミシンと同様に構成されているため、SeamMasterを操作するために最小限のオペレータートレーニングしか必要としません。
医療用不織布市場におけるSonobond技術の用途としては、フェイスマスク、手術着、使い捨てシューズカバー、枕カバー、マットレスカバー、糸くずの出ない創傷被覆材などが挙げられます。Sonobondの超音波技術を用いて製造可能なろ過製品には、プリーツ状のHVACフィルターおよびHEPAフィルター、空気・液体・ガスフィルター、耐久性のあるフィルターバッグ、こぼれを捕集するための布や棒などがあります。
お客様がそれぞれの用途に最適な技術を選定できるよう、Sonobondはお客様の不織布に対する超音波接着性試験を無料で提供しています。お客様は試験結果を確認し、利用可能な製品の性能をご理解いただけます。
セントルイスに拠点を置くエマーソンは、医療用および非医療用用途の合成繊維不織布を切断、接着、シール、またはキルティングする超音波装置をブランソンに提供しています。同社が発表している重要な進歩の一つは、超音波溶接機が溶接データをリアルタイムで監視・記録できる機能です。これにより、顧客の品質管理能力が向上し、自動化された生産ラインにおいても継続的な改善が可能になります。
もう一つの最近の開発は、ブランソンDCX F超音波溶接システムにフィールドバス機能を追加したことです。これにより、複数の溶接システムを相互に接続し、プログラマブルロジックコントローラに直接接続することが可能になりました。フィールドバスを利用することで、ユーザーは単一の超音波溶接機の溶接パラメータを監視し、電子ダッシュボードを介して複数の機械で構成された生産システムの状態を監視できます。これにより、ユーザーは生産プロセスを最適化し、発生する問題を解決できます。
イリノイ州バートレットに拠点を置くHerrmann Ultrasonics Inc.は、おむつのゴム紐を固定するための新しい超音波技術を提供しています。同社の革新的なプロセスは、2層の不織布の間にトンネルを作り、張力のかかったゴム紐をそのトンネルに通します。その後、不織布は特定の接合部で溶着され、切断されてから弛緩されます。この新しい圧着プロセスは、連続的にも定期的にも実行できます。同社によると、この方法はゴム紐製品の加工を簡素化し、破損リスクを低減し、加工可能範囲を広げ、生産コストを削減します。Herrmann社は、様々な素材の組み合わせ、様々なゴム紐のサイズと長さ、そして様々な速度での試験に成功したと述べています。
「私たちが『バインディング』と呼んでいる新しいプロセスは、より柔らかく、より環境に優しい製品を作ることに取り組む北米の顧客をより良くサポートするでしょう」と、ヘルマン・ウルトラソニックス社の社長、ウーヴェ・ペレギ氏は語った。
Herrmann社は、ULTRABOND超音波発生装置に新しい制御機能を搭載し、連続信号を生成するのではなく、目的の場所で超音波振動を迅速に発生させるアップデートを行いました。このアップデートにより、フォーマット固有のツール（例えばフォーマットアンビルドラムなど）は不要になりました。Herrmann社は、ツールコストの削減とフォーマット変更にかかる時間の短縮により、装置全体の効率が向上したと述べています。Ultrabond発生装置の信号と、接合部のギャップを監視するMICROGAP技術を組み合わせることで、多次元的なプロセスモニタリングが可能になり、一貫した接合品質とシステムへの直接フ​​ィードバックが確保されます。
2021年10月に開催される不織布展「INDEX™20」では、不織布における最新のイノベーションがすべて展示されます。会場にご来場いただけない方のために、同時開催のバーチャル形式でもご覧いただけます。INDEXに関する詳細は、世界3年ごとの不織布展「Moving Forward, TW」の最新号をご覧ください。