JP2001140159A - 縦配列不織布の製造方法および製造装置 - Google Patents
縦配列不織布の製造方法および製造装置Info
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Abstract
ト11を押し出すノズル3と、ノズル3から押し出され
たフィラメント11を細化するための高速気流を噴射す
るスリット6a,6bとが設けられている。細化された
フィラメント11はコンベア7上に捕集され、ウェブと
なって搬送される。メルトブローダイス1とコンベア7
との間の高速気流の流域には、軸9aを中心に矢印A方
向に回転される気流振動機構9が設置されている。気流
振動機構9を回転させることにより、その周壁面に沿っ
て高速気流が流れようとし、それに伴い、フィラメント
11がコンベア7による搬送方向に周期的に振られる。
Description
方向に配列された不織布、それを縦方向に延伸した不織
布、さらには、これら不織布の製造方法および製造装置
に関する。
寸法安定性に優れており、一方向に強度を要する不織布
や直交不織布の原料ウェブとして使用される。
織布とするスパンボンド方式、メルトブロー方式、スパ
ンレース方式等(以下これらを含めて広義のスパンボン
ド不織布と呼ぶ)がある。これらの方式によって製造さ
れた不織布は、経済性、量産性から不織布の主流をなし
ている。
は、フィラメントがランダムな方向に配列されたランダ
ム不織布であり、強度が小さく、寸法安定性の無いもの
が多かった。本発明者らは、これらの従来の不織布の持
つ欠点を改善した、不織布の延伸方法やそれらを直交積
層させた不織布の製法を発明した(特公平3−3694
8号公報、特開平10−204767号公報等参照)。
は、フィラメントの射出方向に対してコンベアを傾斜さ
せることによって高度にフィラメントを一方向に配列さ
せる方法が記載されている。さらに、特開平7−360
4号公報には、気流とともに噴出させたフィラメントを
通気性のコンベア上に堆積させ、このコンベアの裏側に
気流遮蔽手段を設けて気流の制御を行うことにより、フ
ィラメントを縦方向に広げ、配列性を向上させる方法が
記載されている。
た従来の不織布の製法では、高度にフィラメントを配列
させる程度が不十分であった。特に、特開平7−360
4号公報に開示された方法では、コンベアの傾斜に沿っ
てエアーが流れることと、一番重要なコンベア着地点で
噴出エアーの吸引除去がなされていないこととにより、
コンベアに到達した噴出エアーによりコンベア上でフィ
ラメントが流れたり、フィラメントの配列が乱れるとい
った不都合がある。つまり、コンベア上でのフィラメン
トの乱れをなくすることが、高度にフィラメントの配列
した縦配列不織布を製造するには必要である。
列された不織布を得るには、紡糸工程におけるフィラメ
ントの縦配列のみでは不十分である。さらに、フィラメ
ントの配列を良くする最も良い手段は、かかる不織布を
縦方向に延伸することである。しかし、一般に不織布の
紡糸後の縦延伸については、フィラメントの縦配列が良
くないこと、および冷却が不十分であることにより、延
伸性が悪く、高倍率で高強度の延伸とすることが困難で
ある。
方向に配列された縦配列不織布の製造方法及び製造装置
を提供することである。
さらに縦方向に延伸してより強度を向上させた縦延伸不
織布の製造方法及び製造装置を提供することである。
本発明の縦配列不織布の製造方法は、多数本のフィラメ
ント押し出すノズル群、ノズル群から押し出されたフィ
ラメントを捕集し搬送するコンベア、およびフィラメン
トに吹き付けられる高速気流を振動させる気流振動手段
を準備する工程と、多数本のフィラメントをノズルより
コンベアに向けて押し出す工程と、押し出されたフィラ
メントを高速気流に随伴させて細化する工程と、気流振
動手段によって、高速気流の流れる向きをコンベアの進
行方向に周期的に変動させる工程とを有する。
は、ノズルから多数本のフィラメントを押し出す紡糸機
構と、ノズルから押し出されたフィラメントを細化させ
るためにフィラメントに随伴させる高速気流を発生する
高速気流形成機構と、高速気流により細化されたフィラ
メントを捕集し搬送するコンベアと、高速気流の向きを
コンベアの進行方向に周期的に変動させる気流振動手段
とを有する。
された多数本のフィラメントは、高速気流によって細化
されてコンベア上に捕集される。ここで、高速気流の向
きはコンベアの進行方向つまり縦方向に周期的に変動さ
れるので、フィラメントは、この高速気流に随伴して縦
方向に周期的に振られ、縦方向に部分的に折り畳まれて
コンベア上に捕集されることになる。その結果、フィラ
メントが縦方向に良好に配列した不織布が得られる。
スパンボンド方式を採用する。スパンボンド方式は、紡
糸方式として最も合理化された方式であり、経済性にも
量産性にも優れているからである。広義のスパンボンド
方式は、溶融(溶剤による溶解も含むが、簡便のため本
明細書では熱による溶解の意味で用いる)フィラメント
を音速に近い高速気流中で高倍率にドラフトさせて細化
する点で共通する。
フィラメントの細化に利用される高速気流の向きをコン
ベアの進行方向に周期的に変動させることで、フィラメ
ントの配列性を向上させることができ、さらに、高速気
流の向きはコアンダ効果を利用すると簡便に変動させる
ことができることを見出した。そのため、高速気流の流
れ方向に対して向きおよび距離の少なくとも一方を変化
可能な壁面を有する気流振動手段を高速気流の流域に設
置し、または、高速気流の流れ方向に対して傾斜した壁
面を有しこの壁面と高速気流の気流軸との距離を変化可
能な気流振動手段を設置している。
以上の高温で供給された高速気流を霧で冷却すること
で、高速気流に随伴して細化されるフィラメントを、そ
の分子が縦方向に配列される前に冷却することができ
る。その結果、後段階で不織布を縦方向に延伸する場
合、その延伸性が向上する。
及び製造装置を提供するものでもある。
本発明の縦配列不織布の製造方法に記載の方法で縦配列
不織布を製造する工程と、前記縦配列不織布を縦方向に
延伸する工程とを有する。
本発明の縦配列不織布の製造装置と、前記縦配列不織布
の製造装置で製造された縦配列不織布を縦方向に延伸す
る延伸装置とを有する。
方法及び製造装置では、フィラメントが高度に縦方向に
配列された不織布をさらに縦方向に延伸するので、縦方
向の強度に優れた不織布が得られる。
列方向や延伸方向等を説明する場合に用いる「縦方向」
とは、不織布を製造する際の機械方向すなわち不織布の
送り方向を意味し、「横方向」とは、縦方向と直角な方
向、すなわち不織布の幅方向を意味する。
図面を参照して説明する。
ある、メルトブロー法による不織布製造装置の概略構成
図が示されている。図1に示す不織布製造装置は、主に
メルトブローダイス1とコンベア7とで構成される紡糸
ユニットと、延伸シリンダ12a,12b、引取ニップ
ローラ16a,16b等で構成される延伸ユニットとを
有する。
に、紙面に対して垂直な方向に並べられた多数のノズル
3を有し、ギアポンプ(不図示)から送入された溶融樹
脂2がノズル3から押し出されることで、多数のフィラ
メント11が形成される。なお、図1ではメルトブロー
ダイス1は内部構造を明瞭にするため断面を示してお
り、ノズル3は一つしか示されていない。また、各ノズ
ル3の両側にはそれぞれエアー溜5a,5bが設けられ
ている。樹脂の融点以上に加熱された高圧加熱エアー
は、これらエアー溜5a,5bに送入され、エアー溜5
a,5bと連通してメルトブローダイス1の先端に開口
するスリット6a,6bから噴出される。これにより、
ノズル3からのフィラメント11の押し出し方向とほぼ
平行な高速気流が生じる。この高速気流により、ノズル
3から押し出されたフィラメント11はドラフト可能な
溶融状態に維持され、高速気流の摩擦力によりフィラメ
ント11にドラフトが与えられ、フィラメント11が細
径化される。上記の機構は、通常のメルトブロー法と同
様である。高速気流の温度は、フィラメント11の紡糸
温度よりも80℃以上、望ましくは120℃以上高くす
る。
ト11を形成する方法では、高速気流の温度を高くする
ことにより、ノズル3から押し出された直後のフィラメ
ント11の温度をフィラメント11の融点よりも十分に
高くすることができるため、フィラメント11の分子配
向を小さくすることができる。
7が配置される。コンベア7は、不図示の駆動源により
回転されるコンベアローラ13やその他のローラに掛け
回されており、コンベアローラ13の回転によりコンベ
ア7を駆動することで、ノズル3から押出されたフィラ
メント11は図示右方向へ搬送される。
6a,6bによる高速気流が発生している領域には、楕
円柱状の気流振動機構9が設けられている。気流振動機
構9は、コンベア7上でのフィラメント11の搬送方向
にほぼ直交させて、すなわち製造すべき不織布の幅方向
とほぼ平行に軸9aを配置させ、この軸9aを回転させ
ることで軸9aを中心に図示矢印A方向に回転される。
このように、高速気流の流域に楕円柱状の気流振動機構
9を配置し、これを回転させることで、後述するように
コアンダ効果を利用してフィラメント11の流れる向き
を変えることができる。
リット6a,6bから噴出された高圧加熱エアーが合流
した流れである高速気流に沿って流れる。高速気流は、
スリット6a,6bから噴出された高圧加熱エアーが合
流して、コンベア7の搬送面とほぼ垂直な方向に流れ
る。
が存在しているとき、噴流軸の方向と壁面の方向とが異
なっていても、噴流が壁面に沿った方向の近くを流れる
傾向があることは一般に知られている。これをコアンダ
効果という。気流振動機構9は、このコアンダ効果を利
用してフィラメント11の流れの向きを変える。
ィラメント11の流れの向きの挙動について図2(a)
〜(c)を参照して説明する。
9の楕円形端面の長軸は、高速気流の気流軸10とほぼ
平行であり、気流振動機構9の周壁面9bと気流軸10
との距離は、最も大きい。このとき、気流振動機構9の
周壁面9bによるコアンダ効果は最も小さく、高速気流
はほぼ気流軸10に沿っており、フィラメント11もほ
ぼ気流軸10に沿って流れる。
(b)に示すように気流振動機構9の楕円形端面の長軸
9cが高速気流の気流軸10に対して傾きを持つように
なると、気流振動機構9の周壁面9bと気流軸10との
距離が次第に小さくなり、これに伴いコアンダ効果が大
きくなっていく。この状態では、気流振動機構9は楕円
柱状であるので、その周壁面9bと気流軸10との距離
は、高速気流の流れ方向下流に向かって次第に大きくな
る。従って、高速気流はこの周壁面9bに沿って流れよ
うとし、それに伴ってフィラメント11は気流振動機構
9側に引き寄せられる。
(c)に示すように可動部材9の楕円形端面の長軸9c
が気流軸10と垂直になると、気流振動機構9の周壁面
9bと気流軸10との距離は最も小さくなる。このとき
コアンダ効果は最も大きく、また、高速気流の流れ方向
に関して周壁面9bの気流軸10との距離が最も近い位
置よりも下流側では、気流軸10に対する周壁面9bの
角度は、図2(b)に示した状態よりも大きくなる。従
って、フィラメント11は、図2(b)に示した状態よ
りもさらに気流振動機構9側に引き寄せられる。
振動機構9が回転すると、気流振動機構9の周壁面9a
と気流軸10との距離が次第に大きくなるとともに、気
流軸10に対する周壁面9aの角度も小さくなり、フィ
ラメント11の流れ方向が気流軸10と平行な方向に近
づいて行く。そして、気流振動機構9が図2(a)に示
した状態から180°回転すると、再び図2(a)に示
したのと同じ状態になり、その後は、上述した一連の動
作を繰り返す。
範囲でフィラメント11を周期的に振らせることができ
る。ここで図1を参照すると、前述したように、気流振
動機構9の軸9aはコンベア7によるフィラメント11
の搬送方向と直交して配置されているので、フィラメン
ト11は、コンベア7による搬送方向すなわち縦方向に
振られることになる。
1の流れと同方向に回転する場合について説明している
が、気流振動機構は気流と壁面との距離を周期的に変え
ることができるものであれば、気流振動機構9をフィラ
メント11の流れと逆方向に回転させても同様の効果を
得ることができる。また、詳しくは後述するように、振
動など、回転以外の方法で壁面を動かす機構を採用する
こともできる。
aと平行な方向における長さは、メルトブローダイス1
(図1参照)によって紡糸されるフィラメント群の幅よ
りも100mm以上大きいことが望ましい。これよりも
気流振動機構9の幅が小さいと、フィラメント群の両端
部で高速気流の流れ方向を十分に変えられず、フィラメ
ント群の両端部でのフィラメント11の縦方向の配列が
不十分になるおそれがある。また、気流振動機構9の壁
面と高速気流の気流軸との距離は、最も小さいときで2
5mm以下、望ましくは15mm以下である。気流振動
機構9と気流軸との距離がこれ以上大きくなると、高速
気流が気流振動機構9に引き寄せられる効果が小さく、
フィラメント11を十分に振らせることができなくなる
おそれがある。
速気流の流速と気流振動機構9の回転速度に依存する。
すなわち、気流振動機構9の回転による、気流振動機構
の壁面の、高速気流の気流軸に対する距離の変動を、気
流振動機構9の壁面の振動として考えた場合、フィラメ
ント11の振れ幅を最大とする壁面の振動数が存在す
る。この特定の振動数は紡糸条件によって異なるが、こ
の振動数以外では、壁面の振動数と高速気流の持つ固有
の振動数が異なるため、高速気流を加速する効果が小さ
くなり、フィラメント11の振れ幅も小さくなる。ま
た、壁面の振動数がこの特定の振動数の整数倍である場
合でも、壁面の振動は高速気流の固有の振動とは合って
はいるものの、高速気流を加速させる効果は小さい。本
実施形態では、フィラメント11の振れ幅が最大となる
ように気流振動機構9を回転させている。
ましくは15m/sec以上である。これ以下の速度で
は、気流は気流振動機構9の壁面に十分に引き寄せられ
ず、結果的にフィラメント11を十分に振らせることが
できなくなるおそれがある。
ス1とコンベア7との間には、スプレーノズル8が設け
られている。スプレーノズル8は、高速気流中へ霧状の
水を噴霧するもので、これによりフィラメント11が冷
却され、急速に凝固される。スプレーノズル8bは実際
には各複数個設置されるが、煩雑さを避けるため図1で
は1個のみを示した。
られながらコンベア7上に集積し、縦方向に部分的に折
り畳まれて連続的に捕集される。
ベア7により図示右方に搬送され、延伸温度に加熱され
た延伸シリンダ12aと押さえローラ14とにニップさ
れ、延伸シリンダ12aに移される。その後、フィラメ
ント11は、延伸シリンダ12bと押えゴムローラ15
とにニップされて延伸シリンダ12bに移され、2つの
延伸シリンダ12a,12bに密着される。このように
フィラメント11が延伸シリンダ12a,12bに密着
しながら送られることで、フィラメント11は、縦方向
に部分的に折り畳まれた状態のまま、隣接するフィラメ
ント同士が融着したウェブとなる。
られることにより得られたウェブは、さらに、引取ニッ
プローラ16a,16b(後段の引取ニップローラ16
bはゴム製)で引き取られる。引取ニップローラ16
a,16bの周速は延伸シリンダ12a,12bの周速
よりも大きく、これによりウェブは縦方向に延伸され、
縦延伸不織布18となる。
速気流の方向を縦方向に変化させることによってフィラ
メント11を縦方向に振らせてコンベア7上に集積させ
ることで、コンベア7上でのフィラメント11の縦方向
への配列性を向上させ、コンベア7上でのフィラメント
11の折り畳み幅を大きくすることができる。例えば、
特開平10−204767号公報に開示されている手段
では折り畳み幅は100mm前後であるのに対し、本発
明によれば300mm以上のものも容易に得ることがで
きる。このようなフィラメント11の配列は、ウェブの
縦方向の強度を向上させるのに効果がある。
り、フィラメント11の縦方向への配列性をより向上さ
せることができる。このとき、フィラメント11の縦方
向への配列性が良いものほど、ウェブの縦延伸時にフィ
ラメント11が実質的に延伸される確率が高くなり、最
終延伸ウェブの強度も大きくなる。フィラメント11の
配列が悪いと、ウェブを延伸してもフィラメント11の
折り畳み構造やフィラメント11の間隔が広がるだけで
フィラメント11が実質的に延伸される確率が低くな
り、延伸後の十分な強度が得られなくなる。
メント11を縦方向に配列させる効果があるばかりでな
く、後述する近接延伸における延伸間距離が長くても十
分に強度が得られる延伸が可能となる。
フィラメントは熱風とともにコンベアに直線的に衝突す
るので、コンベアに到達するまでの時間すなわち冷却時
間が短い。また、ノズルとコンベアとの距離を大きくし
過ぎると、ウェブの地合(坪量の部分的な均一性)が悪
くなる。従って、通常のメルトブロー紡糸では、ノズル
とコンベアとの距離は300mm前後とされている。こ
れに対し本発明では、フィラメントが大きく振られるこ
とになるので、フィラメントがコンベア7に到達するま
での時間が長くなり、ノズルとコンベアとの距離を大き
くしなくてもフィラメントを良好に冷却することができ
る。また、理由は必ずしも明確ではないが、ウェブの地
合もむしろ良好になることが実験の結果明らかになっ
た。
に応じて延伸されてもよいし、熱処理や熱エンボス等の
部分接着処理等の後処理を行ってもよい。
たウェブを縦方向に延伸することにより、フィラメント
の配列性をさらに向上させている。従って、紡糸手段
は、延伸性の良いフィラメントからなるウェブとして紡
糸することも可能である。そのためには、フィラメント
が十分に急冷されて、延伸応力が小さく伸度が大きいフ
ィラメントからなるウェブとする必要がある。その手段
として最も有効なのが、上述したようにスプレーノズル
8から霧状の水を噴霧し、高速気流に霧状の液体を含ま
せることである。
油剤と称する延伸性や静電除去等の性質を付与すること
ができる油剤を添加することも、その後の延伸性を向上
させるとともに、毛羽も少なくすることができ、さらに
延伸後の強度及び伸度も向上させることができるという
点で有効である。なお、スプレーノズル8から噴射され
る流体は、フィラメント11を冷却することができるも
のであれば必ずしも水分等を含む必要はなく、冷エアー
であってもよい。
ィラメントのポリマーの種類やウェブの紡糸手段は配列
手段、目的とする縦方向及び横方向の強度や伸度等によ
って異なる。しかし、いずれの種類や手段を用いるにし
ろ、本発明の目的であるウェブの高配列性、高強度を達
成できる延伸倍率が選択される。特に、通常の不織布よ
りも高倍率に延伸することにより、フィラメント径が細
くなり、それにより、ファインデニールの不織布とな
り、風合いやフィルター特性を改善することができる。
向に一定の間隔で入れたマークにより以下の式で定義さ
れる。 延伸倍率=[延伸後のマーク間の長さ]/[延伸前のマ
ーク間の長さ] ここでいう延伸倍率は、通常の長繊維フィラメントヤー
ンの延伸のように、必ずしもフィラメント1本1本の延
伸倍率を意味しない。
構9を設けた例について説明したが、気流振動機構9の
数は一つに限られるものではなく、必要に応じて複数個
設け、フィラメント11の振れ幅をより大きくしてもよ
い。
ラメント、紡糸手段、延伸手段、気流振動機構の種々の
例について説明する。
ラメントに適合するポリマーとしては、ポリエチレン、
ポリプロピレン、ポリエステル、ポリアミド、ポリ塩化
ビニル系樹脂、ポリウレタン、フッ素系樹脂等の熱可塑
性樹脂及びこれらの変性樹脂を用いることができる。ま
た、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリアクリルニトリ
ル系樹脂等の湿式または乾式の紡糸手段による樹脂も使
用することができる。
O96/17121号公報に開示した異種ポリマーから
なるフィラメントや、コンジュゲートフィラメントを使
用することも可能である。
配列を維持しつつ、ウェブ幅を拡幅して使用する場合も
ある。その際、若干フィラメントは斜交する。
ラメントである。ここでいう長繊維フィラメントとは実
質的に長繊維であれば良く、平均長が100mmを越え
ているものをいう。また、紡糸直後のフィラメントの直
径が50μm以上ではフィラメントが剛直で交絡が不十
分になる。そこで本発明に用いられるフィラメントの直
径は、好ましくは30μm以下であり、より好ましくは
25μm以下である。特に強度の強い不織布を望む場合
は、延伸後のフィラメント径が5μm以上であることが
望ましい。フィラメントの径及び長さは、拡大顕微鏡写
真より測定する。
として、広義のスパンボンド法であるメルトブロー法に
よるものについて説明したが、以下に、狭義のスパンボ
ンド法を用いた例について説明する。
織布製造装置の概略構成図である。通常のスパンボンド
紡糸では、多数の紡糸孔を有するスパンボンドダイス2
1から紡糸された多数のフィラメント22は、エジェク
ター23でエアー24により吸引され、エジェクター2
3のノズル23aにより加速されたエアーである高速気
流に伴われてコンベア27の上に集積される。コンベア
27は、コンベアローラ25によって駆動され、フィラ
メント22を図示右方へ搬送する。
の、高速気流の流域には、楕円形断面を有する気流振動
機構29が配置される。気流振動機構29は、図1に示
したものと同様のものであり、図2に示す矢印A方向に
回転することで高速気流の向きをコンベア27によるフ
ィラメント22の搬送方向に周期的に変化させる。これ
により、エジェクター23から放出されたフィラメント
22は、方向が周期的に変化する高速気流に沿って流
れ、縦方向に部分的に折り込まれてコンベア27上に集
積され、コンベア27によって搬送される。コンベア2
7上に縦配列されて集積されたフィラメント22は、そ
の後必要に応じて熱エンボスされ、製品となる。
やスパンレース法である場合は、フィラメントの分子配
向が既になされている場合もあるが、このような場合で
あっても、本発明によりフィラメントの配列を飛躍的に
向上させることが可能であり、縦方向に強い不織布を得
ることができる。
フィラメントに伸度がなく、延伸張力が高くなるので、
高倍率の後延伸が困難になる場合もある。高倍率の後延
伸を望む場合は、本発明者が特開平10−204767
号公報に示したようにノズル直下でフィラメントを冷却
することによりフィラメントの分子配向を小さくするの
が有効である。
段において、いわゆる衝突板にフィラメントを衝突させ
る方式がある(例えば、特公昭49−4026号公報、
特公平5−24261号公報等参照)。このような衝突
板は、フィラメントを開繊、拡散させ、コンベア上での
ウェブの異方性を小さくするのを目的としている。これ
に対して本発明で用いる気流振動機構は、ウェブの異方
性を大きくすること、すなわちフィラメントを一方向に
良好に配列させることを目的としており、上記衝突板と
は目的及び効果が異なる。また、本発明で用いる気流振
動機構は、フィラメントに直接衝突させるものではな
く、高速気流の流域で高速気流の流れ方向を変化させ、
しかも非常に短い周期で壁面の位置を変動させるもので
あり、上記衝突板とは作用も異なる。
向に延伸する手段としては、図1に示したものの他に種
々の延伸手段を用いることができる。
もあるが、主に多段延伸法が用いられている。多段延伸
法においては、1段目の延伸は紡糸直後の予備延伸とし
て行われ、さらにその後に延伸する2段目以降の延伸が
主延伸として行われている。その中でも特に、多段延伸
の1段目の延伸に近接延伸法を用いることが本発明に適
している。
面速度の差によりウェブを延伸する方式において、延伸
間距離(延伸の開始点から終点までの距離)がウェブの
幅に比較して十分に狭い延伸法である。通常の近接延伸
では延伸間距離は100mm以下であるが、本発明では
フィラメントの折り畳み幅が非常に大きいので、延伸間
距離が数百mmでも十分に近接延伸の効果を発揮するこ
とができることが実験結果より確認できた。
ローラや押えローラの直径を大きくすることができる。
その結果、延伸装置の設計が容易になり、また、ウェブ
中のフィラメントがローラに巻き付いてしまうという不
具合も解消することができる。
ーラを加熱することにより与えられ、その延伸点が熱風
や赤外線により補助的に加熱される。また、近接延伸の
際の熱源としては、温水や蒸気等も使用することができ
る。
延伸には近接延伸ばかりでなく、通常のウェブ(不織布
などにおける繊維やフィラメントの集合体)の延伸に用
いられる種々の手段を適用することができる。例えば、
ロール延伸、温水延伸、蒸気延伸、熱盤延伸、ロール圧
延等の延伸方式である。近接延伸が必ずしも必要ないの
は、1段目の延伸で既に個々のフィラメントが縦方向に
長くわたっているためである。
メントをドラフトさせるための高速気流の向きを縦方向
に周期的に変化させることができるものであれば、どの
ような形態のものを用いてもよい。
説明する。
例を示す。この気流振動機構は主要な構成部品として円
筒体31を有している。円筒体31の両端には、軸部材
32a,32bが円筒体31の軸線と同軸上に一体的に
設けられている。これら軸部材32a,32bを回転自
在に軸支し不図示の駆動源で回転させることで、円筒体
31は軸部を中心に回転される。円筒体31の周壁面に
は、それぞれ先端部が曲面で構成された2つの突出部3
3が一体的に設けられている。突出部33は、円筒体3
1の軸線を挟んで対向する位置に、円筒体31の軸線方
向に沿って設けらている。
円筒体31の周壁面と突出部33とが交互に高速気流の
気流軸に対面することになる。高速気流の気流軸に円筒
体31の周壁面が対面しているときは、気流軸との距離
は十分に大きく、高速気流の流れに影響を与えない。気
流振動機構がさらに回転し、突出部33が気流軸と対面
し始めると、気流軸との距離が次第に小さくなり、コア
ンダ効果により高速気流は突出部33の表面に沿って流
れる。従って、高速気流に沿って流れるフィラメントは
気流振動機構に引き寄せられ、結果的に、図1に示した
例と同様に、フィラメントを周期的に振らせることがで
きる。
周壁面に、円筒体31の軸線に沿って複数34の穴をあ
け、これら穴34から空気を噴出させることにより、高
速流体の流れを気流振動機構から遠ざかる方向に変化さ
せ、フィラメントの振れ幅をより大きくすることもでき
る。この場合は、一方の軸部材32aを中空とし、この
軸部材32aから円筒体31の内部に空気を供給する。
また、図示していないが、突出部33に穴をあけ、この
穴から空気を吸引して高速気流の一部を引き込むこと
で、高速気流をより突出部に沿って流れ易くし、これに
よってフィラメントの振れ幅をより大きくすることもで
きる。
を示す。図5に示した気流振動機構は三角柱形状の回転
体41を有し、この回転体41を回転させることにより
高速気流の流れ方向を変化させるものである。この回転
体41を回転させた場合、高速気流は、エッジ部41a
が高速気流の気流軸に接近するときには、回転体41の
エッジ部41aよりも下流側の壁面に沿って流れようと
し、エッジ部41aが気流軸から離れていくときには、
回転体41の壁面の影響を受けずに流れようとする。こ
の高速気流の流れ方向の変化により、フィラメントを縦
方向に振らせることができる。
したが、これに限らず、断面が正方形や正五角形など、
正多角形の横断面を持つ回転体であれば、高速気流の気
流軸と気流振動機構の壁面との距離を周期的に変えるこ
とができるので、同様の効果を得ることができる。
を示す。図6に示す気流振動機構は、図5a及び図5b
に示したものの応用であり、四角柱形状の回転体51の
エッジ部51aが曲面加工され、隣り合う側壁面同士が
が滑らかに繋がっている。これにより、高速気流の気流
軸にエッジ部51aが近づくときと遠ざかるときとでの
高速気流の流れの向きがより滑らかに変化する。このよ
うな曲面加工は、エッジ部51aに対してだけでなく側
壁面に対して行っても同様の効果が得られる。
流の向きを変化させる気流振動機構の例の側面を示す。
図7において、主面61aが高速気流に対面して配置さ
れた板部材61は、その下端部が、製造すべき不織布の
幅方向と平行な軸に支持されている。つまり、板部材6
1は、下端部の点pを中心に揺動自在に設けられいる。
さらに、板部材61は、その上下方向の中間部におい
て、連結棒63を介して、回転軸rを中心に回転する回
転部材62と連結されている。連結棒63は、その一端
が回転部材62の偏心点sに揺動自在に連結され、他端
は板部材62の上下方向中央部の点qに揺動自在に連結
されている。
と、板部材61は、点pを中心に、図中一点鎖線で示し
た位置と二点鎖線で示した位置との間の範囲で揺動す
る。なお、板部材61の揺動範囲は、板部材61の上端
が気流軸から最も遠ざかった状態のときに板部材61の
主面61aが気流軸とほぼ平行となるように、回転軸r
と偏心点sとの距離や、点pと点qとの距離が設定され
る。従って、板部材61が一点鎖線で示した状態のとき
には高速気流の向きは変わらず、上端部が気流軸に次第
に近づき、板部材61の主面61aが傾くにつれて高速
気流は主面61aに沿って流れようとし、高速気流の向
きが図示右方へ変化していく。つまり、板部材61を揺
動させることにより、板部材61の揺動に伴って高速気
流の向きを周期的に変化させることができる。
流の向きを変化させるものであるが、板部材71は、下
端部ではなく上端部の点oを軸として揺動自在に設けら
れている。その他、板部材71が連結棒73を介して回
転部材72と連結されていることや、連結棒73と板部
材71とが点qで連結されていること、及び連結棒73
と回転部材71とが偏心点sで連結されていることは、
図7に示したものと同様である。これにより、板部材7
1は、点oを中心として、一点鎖線で示した位置と二点
鎖線で示した位置との間の範囲で揺動する。
ことで、高速気流を板部材71側に引き寄せるのではな
く、板部材71によって高速気流を押し出すような状態
で、高速気流の向きを周期的に変化させることができ
る。
1,71は平板の例を示したが、高速気流の振れ幅すな
わちフィラメントの振れ幅をより大きくするために、湾
曲した板を用いてもよい。
た例を示したが、気流振動機構を複数個設置しそれらを
同時に使用することにより、フィラメントの振れ幅をよ
り大きくしたり、捕集装置への着地点を制御することも
可能である。
構を並列に設置した不織布製造装置の例を示す。図9に
示す装置は、上方から順に、メルトブローダイス81
と、一対の気流振動機構89a,89bと、冷却ボック
ス89と、コンベア87とを有する。図9に示す装置で
は、延伸ユニットは省略している。
円形の柱状回転体であり、それぞれ回転軸がコンベア8
7上でのフィラメント91の搬送方向にほぼ直交し、か
つ、メルトブローダイス81により生じる高速気流の気
流軸(図中、一点鎖線で示す)に対称となるように並列
に配置されている。また、各気流振動機構89a,89
bは、互いに頂点位置の位相が90度ずらして配置さ
れ、同期して回転される。
a,89bの下方に設置され、それぞれ、フィラメント
91を冷却するために高速気流中へ霧状の水を噴霧する
スプレーノズル88と、整流板90とを有する。コンベ
ア87はメッシュコンベアであり、そのフィラメント9
2が捕集される領域の裏面には、フィラメント91を吸
引する吸引ボックス92が配置されている。これによ
り、コンベア87上へのフィラメント91の捕集がより
確実なものとなる。
高速気流に随伴して運ばれたフィラメント91は、一対
の気流振動機構89a,89bの間を通過する。このと
き、上述したように各気流振動機構89a,89bは互
いに位相を90度ずらして同期して回転されるので、図
2(a)〜(c)を参照して説明したコアンダ効果によ
るフィラメント91の引き寄せおよび反発が、各気流振
動機構89a,89bで交互に行われる。その結果、互
いのコアンダ効果がより効果的に発揮されるため、フィ
ラメント91の振れ幅がより大きくなり、縦方向へのフ
ィラメント91の配列性をより向上させることができ
る。
a,89bを、位相を90度ずらして配置した例を示し
たが、互いの位相がずれおりフィラメント91の引き寄
せが交互に行われる配置であれば、位相のずれは90度
である必要はない。また、図9に示す例では断面が楕円
形の一対の気流振動機構を用いた例を示したが、気流振
動機構の互いのコアンダ効果を高めあう配置であれば、
気流振動機構の数および種類は限定されるものではな
く、前述した例に示したような種々の機構を適宜選択
し、組み合わせて使用することもできる。
機構のいくつかの例について、回転により高速気流の向
きを変えるものや揺動により高速気流の向きを変えるも
のを述べたが、それに限らず、高速気流の気流軸に対し
て傾斜した壁面を有しこの壁面と高速気流の気流軸との
距離を変化させるように平行移動させるだけでコアンダ
効果を生じさせる機構を用いてもよい。
向の強度を要求される、電線押巻テープ用不織布、包装
テープリボン用不織布、粘着剤含浸不織布等に使用され
る。また、通常の不織布や紙等の補強を風合いよく実現
することにも使用される。また、本発明によって製造さ
れる不織布は、不織布単独で用いられる他に、紙、不織
布、フィルム、布等の縦方向の強度の補強用として、こ
れらと積層して用いることもできる。
は、光沢がよく、その光沢を生かした包装材料等に用い
ることができる。また、本発明による縦延伸不織布を、
本発明者らの先願発明である、特公平3−36948号
公報、特開平2−269859号公報、特開平2−26
9860号公報、国際公開公報WO96/17121号
等に開示された直交積層不織布や斜交積層不織布の原料
ウェブとして用いることもできる。
こでは、以下に示す種々の条件で縦延伸不織布を作製
し、その物性評価を行った。
縦延伸不織布を作製した。メルトブローダイスは、ノズ
ル径が0.38mm、ノズルピッチが1.0mm、紡糸
幅が500mmの紡糸ノズルを有するものを用いた。フ
ィラメントの材料としては、極限粘度が0.57dl/
gのポリエチレンテレフタレート樹脂を用いた。このメ
ルトブローダイスより、1ノズル当たりの吐出量を0.
33g/min、ダイスの温度を320℃としてフィラ
メントを押し出した。ノズルから押し出されたフィラメ
ントにドラフトをかけて細化するための高速気流は、温
度を400℃、流量を2000Nl/minとした。ま
た、スプレーノズルからは霧状の水を噴霧してフィラメ
ントを冷却した。
のものを用い、メルトブローダイスのノズルの延長線と
の距離が最小で15mmとなるように配置した。この気
流振動機構の回転数を計測し、壁面の振動数が20.0
Hzとなるように回転させ、フィラメントを縦方向に配
列させた状態でコンベア上に捕集した。そして、コンベ
ア上に捕集されたフィラメント群を延伸シリンダで加熱
し、縦方向に5.5倍に延伸して縦延伸不織布とした。
を変更し、その他の条件は実施例1−1と同様にして縦
延伸不織布を作製した。本実施例での気流振動機構の回
転数は、壁面の振動数が11.7Hzとなるような回転
数とした。
を変更し、その他の条件は実施例1−1と同様にして縦
延伸不織布を作製した。本実施例での気流振動機構の回
転数は、壁面の振動数が53.3Hzとなるような回転
数とした。
逆方向とし、その他の条件は実施例1−1と同様にして
縦延伸不織布を作製した。
25.0Hzとした以外は実施例1−1と同様の条件
で、縦延伸不織布を作製した。
上にフィラメント群を捕集し、このフィラメント群を縦
方向に延伸して縦延伸不織布とした。本例ではフィラメ
ント群を5.5倍に延伸できなかったため、最高延伸倍
率での物性評価を行った。
集する際にスプレーノズルによるフィラメントの冷却を
行わずにフィラメント群を捕集し、このフィラメント群
を縦方向に延伸して縦延伸不織布とした。本例ではフィ
ラメント群を5.5倍に延伸できなかったため、最高延
伸倍率での物性評価を行った。
縦延伸不織布を作製した。スパンボンドダイスは、ノズ
ル径が0.3mmであり、このダイスの温度を330℃
として、ダイスから極限粘度が0.63dl/gのポリ
エチレンテレフタレート溶融樹脂を多数のフィラメント
として押し出した。これをエジェクターのエアーで引き
取り、ドラフトがかかることにより細化されたフィラメ
ント群とする。細化されたフィラメント群は、気流振動
機構の作用により縦方向に振られ、縦方向に配列されて
コンベア上に捕集される。気流振動機構としては、図4
に示した形態のものを用い、壁面の振動数が26.6H
zになるように回転させた。そして、コンベア上に捕集
されたフィラメント群を縦方向に5.5倍延伸して縦延
伸不織布とした。
上にフィラメント群を捕集し、このフィラメント群を縦
方向に延伸して縦延伸不織布とした。本例ではフィラメ
ント群を5.5倍に延伸できなかったため、最高延伸倍
率での物性評価を行った。
得られたサンプルの物性を示す。なお、図10には、参
考のため市販品の5.5倍縦延伸不織布についても、ス
パンボンド不織布(比較例3)及びメルトブロー不織布
(比較例4)の物性を示した。物性は、JIS L10
96に規定されている長繊維フィラメント不織布試験法
により縦方向のみの試験結果を示した。JISでは、切
断強度を5cm当たりの切断荷重で表わすが、図10で
は、試料となる不織布の坪量が種々であるので、不織布
の重さからtex(フィラメント1000m当たりの質
量)に換算し、1tex当たりの強度(mN/tex)
で表わした。また、フィラメント振幅については、延伸
前の状態の不織布を採取し、フィラメントを解して実際
に測定して求めた。ただし、比較例3及び比較例4につ
いては、エンボス接着などによりフィラメント同士が接
着されているため、振幅の測定はできなかった。
ィラメントを細化する高速気流の流れの向きをコンベア
の進行方向に周期的に変動させ、フィラメントをその方
向に振らせることにより、フィラメントの縦方向への配
列を向上させ、縦方向の強度および寸法安定性のよい不
織布を製造することができる。特に、高速気流を冷却す
ることで、フィラメントをその分子が縦方向に配向する
前に冷却することができるので、縦方向への延伸性を向
上させることができる。
よる不織布製造装置の概略構成図である。
メントの流れの向きの変化を説明する図である。
織布製造装置の概略構成図である。
(a)はその正面図、(b)はその側面図である。
し、(a)はその正面図、(b)はその側面図である。
し、(a)はその正面図、(b)はその側面図である。
側面図である。
の側面図である。
概略構成図である。
例の主な製造条件および物性を示す表である。
Claims (24)
- 【請求項1】 多数本のフィラメントを押し出すノズル
群、前記ノズル群から押し出されたフィラメントを捕集
し搬送するコンベア、及びフィラメントに吹き付けられ
る高速気流を振動させる気流振動手段を準備する工程
と、 前記コンベアに向けて、多数本のフィラメントを前記ノ
ズル群より押し出す工程と、 前記ノズル群から押し出されたフィラメントを高速気流
に随伴させて細化する工程と、 前記気流振動手段によって、前記高速気流の向きを前記
コンベアの進行方向に周期的に変動させる工程とを有す
る、縦配列不織布の製造方法。 - 【請求項2】 前記気流振動手段は、前記高速気流の流
域に配置された壁面を有し、前記高速気流の流れ方向に
対する前記壁面の向きおよび距離の少なくとも一方を変
化可能であり、前記高速気流の流れる向きを周期的に変
動させる工程は、前記気流振動手段の前記壁面の向きお
よび距離の少なくとも一方を周期的に変化させることを
含む、請求項1に記載の縦配列不織布の製造方法。 - 【請求項3】 前記気流振動手段を準備する工程は、一
対の気流振動手段を前記高速気流の気流軸に対称に配置
することを含み、前記フィラメントを押し出す工程は、
前記一対の気流振動手段の間に前記フィラメントを押し
出すことを含む、請求項2に記載の縦配列不織布の製造
方法。 - 【請求項4】 前記気流振動手段は、前記高速気流の流
れ方向に対して傾斜した壁面を有し前記壁面と前記高速
気流の気流軸との距離を変化可能であり、前記高速気流
の流れる向きを周期的に変動させる工程は、前記気流振
動手段の前記壁面の前記気流軸との距離を周期的に変化
させることを含む、請求項1に記載の縦配列不織布の製
造方法。 - 【請求項5】 前記フィラメントを構成する材料の融点
以上の高温で供給された前記高速気流を霧で冷却する工
程をさらに有する請求項1ないし4のいずれか1項に記
載の縦配列不織布の製造方法。 - 【請求項6】 請求項1ないし5のいずれか1項に記載
の方法で縦配列不織布を製造する工程と、 前記縦配列不織布を縦方向に延伸する工程とを有する、
縦延伸不織布の製造方法。 - 【請求項7】 ノズルから多数本のフィラメントを押し
出す紡糸手段と、 前記ノズルから押し出されたフィラメントを細化させる
ために前記フィラメントに随伴させる高速気流を発生す
る高速気流形成手段と、 前記高速気流により細化されたフィラメントを捕集し搬
送するコンベアと、 前記高速気流の向きを前記コンベアの進行方向に周期的
に変動させる少なくとも一つの気流振動手段とを有する
縦配列不織布の製造装置。 - 【請求項8】 前記気流振動手段は、前記高速気流の流
域に設置され前記高速気流の流れ方向に対して向きおよ
び距離の少なくとも一方を変化可能な壁面を有する、請
求項7に記載の縦配列不織布の製造装置。 - 【請求項9】 複数の前記気流振動手段が設置されてい
る請求項8に記載の縦配列不織布の製造装置。 - 【請求項10】 2つの前記気流振動手段が、前記高速
気流の気流軸に対称に配置されている、請求項9に記載
の縦配列不織布の製造装置。 - 【請求項11】 前記2つの気流振動手段は、コアンダ
効果による前記フィラメントの引き寄せが交互に行われ
るように配置されている、請求項10に記載の縦配列不
織布の製造装置。 - 【請求項12】 前記高速気流の気流軸と前記壁面との
最小距離が25mm以下である、請求項8ないし11の
いずれか1項に記載の縦配列不織布の製造装置。 - 【請求項13】 前記気流振動手段は、製造すべき不織
布の幅方向と平行な軸を中心に回転可能に設けられ、周
方向について前記軸からの距離が周期的に変化している
周面を有する柱状の回転体を有する、請求項8に記載の
縦配列不織布の製造装置。 - 【請求項14】 前記回転体は楕円柱形状である、請求
項13に記載の縦配列不織布の製造装置。 - 【請求項15】 前記回転体は、円筒体であり、前記円
筒体の周面に、前記軸を挟んで対向する位置にそれぞれ
前記軸方向に沿って設けられた突出部を有する、請求項
13に記載の縦配列不織布の製造装置。 - 【請求項16】 前記円筒体の周面の、前記突出部が設
けられていない領域に、空気噴射用の穴が形成されてい
る、請求項15に記載の縦配列不織布の製造装置。 - 【請求項17】 前記回転体は正多角柱形状である、請
求項13に記載の縦配列不織布の製造装置。 - 【請求項18】 前記正多角柱形状の回転体の周面のエ
ッジ部が曲面加工されている、請求項17に記載の縦配
列不織布の製造装置。 - 【請求項19】 前記気流振動手段は、主面が前記高速
気流に対面して配置され、製造すべき不織布の幅方向と
平行な軸を中心に揺動可能に設けられた板部材を有す
る、請求項8に記載の縦配列不織布の製造装置。 - 【請求項20】 前記板部材は、その下端部を揺動中心
とする、請求項19に記載の縦配列不織布の製造装置。 - 【請求項21】 前記板部材は、その上端部を揺動中心
とする、請求項19に記載の縦配列不織布の製造装置。 - 【請求項22】 前記気流振動手段は、前記高速気流の
流れ方向に対して傾斜して設置され前記高速気流の気流
軸との距離が変化可能な壁面を有する、請求項7に記載
の縦配列不織布の製造装置。 - 【請求項23】 前記高速気流または前記フィラメント
を冷却する冷却手段を有する、請求項7ないし22のい
ずれか1項に記載の縦配列不織布の製造装置。 - 【請求項24】 請求項7ないし23のいずれか1項に
記載の縦配列不織布の製造装置と、 前記縦配列不織布の製造装置で製造された縦配列不織布
を縦方向に延伸する延伸装置とを有する、縦延伸不織布
の製造装置。
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