サーマルボンドは、乾式不織布の世界における縁の下の働き手です。繊維を機械的に縫い合わせる代わりに、配合の一部を溶かして固めることで、ウェブは針の貫通ではなく融着点によって保持されます。うまく行えば、クリーンで寸法安定性に優れ、ふくらみを制御でき、針跡のない生地が得られます。サーマルボンド不織布ラインは温度制御で成否が決まり、まさにその部分に、お客様向けにラインを設計する際、当社が最も時間をかけます。
乾式ラインでサーマルボンドがどう機能するか
原理は単純です。カーディング前に、ボンディング繊維、通常は低融点の複合繊維、あるいは低融点のポリエステルやポリプロピレンのステープルを主繊維に配合します。敷いたウェブが熱を通過すると、低融点の鞘が軟化して繊維の交差点に流れ込み、高融点の芯はそのまま残って生地のこしを保ちます。冷却すれば、その溶けた点が固まって結合となります。配合中の低融点繊維の割合は、製品によってはおおよそ10〜30パーセントの範囲になることが多く、仕上がりのウェブがどれだけ硬くなるか柔らかくなるかを左右する主要なレバーの一つです。
その熱を与える一般的な方法は二つあり、それぞれ異なる生地が得られます。ヒーティングロール、すなわちカレンダーは、加熱されたロールの間でウェブを押圧し、より平坦で密度が高く、時には点接着の生地を生み出します。エアスルー式ボンディング乾燥機は、ウェブをコンベア上でかさ高く保ったまま熱風を通し、ふくらみを潰さずに結合させるため、かさと柔らかさを保てます。お客様がどちらの方式を必要とするかは、製品から直接導かれます。硬い芯地にはロールを、かさ高い詰め物やフィルターメディアにはエアスルー乾燥機を選びます。
温度制御と冷却
この工程全体は、狭い温度域の中にあります。低すぎれば結合が弱くウェブが層間剥離し、高すぎれば溶融が行きすぎて表面がグレーズ化し、ふくらみを失い、生地を焦がすこともあります。良否の差は数度の違い、滞留時間の違いになり得るため、加熱セクションは中央だけでなく全作業幅にわたって設定温度を安定して保つ必要があります。当社はヒーティングロールとボンディング乾燥機を、ゾーン分割されよく制御された熱で構築し、オペレーターが動く目標ではなく、実際に運転できる設定値を持てるようにします。
冷却は忘れられがちな工程ですが、熱と同じくらい重要です。結合が本当の結合となるのは溶融が再固化した後だけなので、まだ温かいうちに生地を巻いたり切ったりすれば、ロールブロッキング、変形、強度のばらつきが生じます。当社はボンディングステーションの後に冷却装置をラインに組み込み、ウェブがワインダーやカッターに達する前に安定した温度まで下がるようにします。実際のラインでは、加熱能力、ライン速度、冷却能力を互いに合致させることが、生産開始の最初のロールから最後のロールまで生地を一貫させる鍵です。
ライン速度とウェブ目付が残りの計算を決めます。重いウェブは芯まで正しく結合するのにより長い滞留を要するため、厚い詰め物を生産する熱結合不織布ラインは軽いカバーを作るラインより遅く運転され、乾燥機は最も簡単な製品ではなく、工場が販売しようとする最も遅く重い製品に合わせて設計しなければなりません。
サーマルボンドがニードルパンチに勝る場面
サーマルボンドとニードルパンチは、競合というより異なる仕事のための道具であり、お客様が実際にどちらを必要とするかを率直にお伝えすることが、当社の設計の話し合いの一部です。ニードルパンチは強度と機械的なフェルト状の構造を与え、重い目付をよく扱いますが、ウェブに穴をあけ繊維を引き通すため、滑らかで閉じた表面や非常に軽い生地には向きません。サーマルボンド機は表面を無傷のまま保ち、針では引き裂かれてしまう非常に軽いウェブも結合し、クリーンで均一なふくらみを与えます。だからこそ、詰め物、芯地、カバーストック、多くのフィルターや衛生関連製品で主流となっています。
繊維の論理もあります。サーマルボンドは配合に溶融性繊維が含まれる場合にのみ機能するため、合成繊維または合成混紡のウェブに属し、ニードルパンチや樹脂結合が依然として理にかなう純粋な天然繊維フェルトには適しません。お客様の製品が溶融性混紡に適する場合、サーマルボンドはたいてい速度、表面品質、運転コストで勝ります。当社はそう申し上げます。適さない場合は、代わりにニードルパンチや樹脂パディングをお勧めします。誤ったボンディング方式を売っても、誰の得にもならないからです。
KSGのヒーティングロールとボンディング乾燥ライン
KSGはサーマルボンドセクションを、乾式ライン一式の統合された一部として供給します。上流では繊維が開繊・混合され、カーディングマシンがウェブを形成し、HSクロスラッパーが目付と幅を作り上げます。その後ウェブは圧密のためにヒーティングロールまたはボンディング乾燥ラインに入り、冷却装置を通り、仕上げのためにサイドカッター、クロスカッター、ワインダーへと進みます。当社はこれらのステーションのすべてを製造・制御しているため、ボンディングの熱、ライン速度、冷却は、別々のベンダー間で交渉されるのではなく、互いに合致させられます。
30年以上にわたり40カ国以上に導入する中で、ボンディングセクションこそ試運転上の問題が表面化しやすい箇所だと学びました。そのため当社は自社のエンジニアを現場に派遣して据付と立ち上げを行います。お客様は、最初のライン図面から、目標の強度と風合いに達する最初のロールまで、一つのパートナーで対応を受けられます。立ち上げ時に生地がうまく結合しなければ、それは当社のラインであり、規格内に持っていくのは当社の仕事です。
サーマルボンド不織布ラインの計画や、既存の乾式工場へのボンディング工程の追加をご検討でしたら、KSGはヒーティングロールまたはエアスルー式ボンディング乾燥機から冷却・仕上げセクションまで、システム一式を設計・製造・据付できます。製品構成、目標とする目付、生産量をお送りいただければ、確かな納期・試運転スケジュールとともにラインレイアウトをご提案します。