JP2952678B2 - Non-woven fabric manufacturing method - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、均繊度の良い極細繊維から成るバルキーな
不織布の製造法に関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing a bulky nonwoven fabric made of ultrafine fibers having a good uniformity.

（従来の技術） メルトブロー法の極細化の効率的製造法に関して多く
の提案が成された。(Prior Art) Many proposals have been made on an efficient production method of ultra-fine melt-blowing.

特公昭41−7883号公報に記載された方法は牽引流体を
ヘッダー内で均一化する方法で糸切れしない条件を示す
が、糸径は１デニールと太い。特公昭61−1523号公報に
はヘッダー内の圧力均一化による牽引流体の斑低減化が
示されているが、この方法は生産性向上の点で問題があ
る。特公昭43−30016号公報の方法はオリフィスをスリ
ット状にして高吐出化したものであるが、糸斑が大き
い。特公昭43−30017号公報、特公昭43−20248号公報、
特公昭49−6768号公報に示された方法はダブル牽引法の
例だが糸径が太いものの例である。The method described in JP-B-41-7883 shows a condition in which the traction fluid is not broken by a method for equalizing the traction fluid in the header, but the yarn diameter is as large as 1 denier. Japanese Patent Publication No. 61-1523 discloses reducing the unevenness of the traction fluid by equalizing the pressure in the header, but this method has a problem in terms of improving productivity. The method disclosed in Japanese Patent Publication No. 43-30016 discloses a method in which the orifice is slit-shaped to increase the discharge, but the thread spot is large. JP-B-43-30017, JP-B-43-20248,
The method disclosed in Japanese Patent Publication No. 49-6768 is an example of a double traction method, but an example of a thick yarn.

牽引流体の有効活用法に関しては特公昭43−22333号
公報に示される方法は牽引流体を膨張圧縮させるもので
糸径の太いものに有効である。オリフィス回りの構造を
改良したものについては特公昭44−13210号公報、特公
昭44−22232号公報、特公昭44−22525号公報、特公昭44
−25871号公報、特公昭44−25872号公報、特公昭47−44
446号公報等に方法が開示されているが、これらの方法
は何れも糸径が太い、糸斑が大きい等の問題がある。Regarding the effective use of the traction fluid, the method disclosed in JP-B-43-22333 expands and compresses the traction fluid, and is effective for those having a large yarn diameter. Japanese Patent Publication No. 44-13210, Japanese Patent Publication No. 44-22232, Japanese Patent Publication No. 44-22525, Japanese Patent Publication No.
-25871, JP-B-44-25872, JP-B-47-44
Although methods are disclosed in, for example, Japanese Patent Publication No. 446, all of these methods have problems such as a large yarn diameter and large yarn spots.

製造条件の改良法としては特公昭44−12848号公報に
は牽引流体条件が開示されているが糸径は太いもので糸
斑も大きい。特公昭56−33511号公報には低粘度化によ
るものが示されているが孔径は太く糸斑も大きいもので
ある。As a method for improving the production conditions, Japanese Patent Publication No. 44-12848 discloses a traction fluid condition, but the yarn diameter is large and the yarn spots are large. JP-B-56-33511 discloses that the viscosity is reduced, but the pore diameter is large and the yarn spots are large.

特開平１−156561号公報に均繊度の改良法が開示され
ている。この方法は、特公昭56−33511号公報の条件に
合わすため分子量を分解剤で下げる方法でオリフィス径
は0.3mmと太く、吐出量も0.2g/分孔と生産性が低いもの
であり、糸径は請求範囲には0.1−５μｍのものが示さ
れているが実施例では1.4μｍで変動率は0.15が最も良
い結果である。すなわち低粘度化しても孔径が太いと極
細化は困難であることが示されている。Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-156561 discloses a method for improving the uniformity. This method is a method in which the molecular weight is reduced with a decomposing agent to meet the conditions of Japanese Patent Publication No. 56-33511, and the orifice diameter is as large as 0.3 mm, the discharge rate is 0.2 g / hole, and the productivity is low. The diameter is 0.1-5 μm in the claims, but the best result is 1.4 μm and the variation rate is 0.15 in the embodiment. That is, it is shown that even if the viscosity is reduced, it is difficult to make the pores extremely fine if the pore diameter is large.

特公昭50−10992号公報には混合紡糸し片成分を溶出
し極細化することが開示されているがこの方法は生産性
が劣る。Japanese Patent Publication No. 50-10992 discloses that spinning is performed by mixing and spinning to elute the components to make the components ultrafine, but this method is inferior in productivity.

特公昭60−22100号公報には冷却促進のため液滴を付
与することが示されているが、この方法は糸径を細くす
ると糸斑が著しくなり好ましくない。Japanese Patent Publication No. 60-22100 discloses that droplets are applied to promote cooling. However, this method is not preferable because if the diameter of the yarn is reduced, the yarn spots become remarkable.

特公昭58−12930号公報にはリップ背面にバックスペ
イサーを入れる例が示されているが、牽引流体の均一化
と節約に若干効果はあるが生産性向上は少ない。従来技
術からみて均繊度良く極細化するには孔径を細くして高
吐出化するのが好ましいが加工上管長を10倍以上長く出
来ない為、ノズルの耐圧が持たず高吐出化ができない。
この為孔径の太いノズルで高吐出量で製造しようとする
と極細化出来なくなる。Japanese Patent Publication No. 58-12930 discloses an example in which a back spacer is provided on the back of the lip, but it has a slight effect on uniforming and saving the traction fluid, but little improvement in productivity. In view of the prior art, it is preferable to increase the discharge rate by reducing the hole diameter in order to achieve fineness with good uniformity. However, since the pipe length cannot be increased by 10 times or more in processing, the discharge pressure cannot be increased without high pressure of the nozzle.
For this reason, if it is attempted to produce a nozzle having a large hole diameter at a high discharge rate, it becomes impossible to make the nozzle extremely thin.

（発明が解決しようとする課題） 上述のごとく糸径が細くかつ均繊度の良好なものを高
生産性では得られていない。この課題を解決するために
はオリフィスの孔径を細くしても高吐出量化出来るよう
にする必要がある。本発明は、この課題を解決し高生産
性で極細かつ均繊度の良好な繊維から成る不織布を提供
しようとするものである。(Problems to be Solved by the Invention) As described above, a yarn having a small yarn diameter and good uniformity cannot be obtained with high productivity. In order to solve this problem, it is necessary to increase the discharge amount even if the diameter of the orifice is reduced. An object of the present invention is to solve this problem and to provide a nonwoven fabric made of fibers with high productivity, ultrafineness and good uniformity.

（課題を解決するための手段） 本発明は、前記課題を解決するために、次の手段を採
用するものである。すなわち、本発明は、不織布を製造
する際に、牽引流体の流路がオリフィスの回りのみ牽引
流体が対向する方向から流れる切り欠きを持つノズルを
用いることを特徴とする不織布の製造法である。(Means for Solving the Problems) The present invention employs the following means to solve the problems. That is, the present invention is a method for producing a nonwoven fabric, wherein a nozzle having a notch in which a flow path of the traction fluid flows only around the orifice from a direction in which the traction fluid faces when producing the nonwoven fabric.

（作用） 本発明における牽引流体の流路はオリフィス回りのみ
に対向する方向から流れるような切り欠きをもつ。(Operation) In the present invention, the flow path of the traction fluid has a notch that flows only from around the orifice from the opposite direction.

切り欠き以外の部分は流路の厚みを加えられ導入孔と
スリット状の牽引流体流路との厚みより厚くなり耐圧が
高くなる。更に切り欠き部以外の部分はリップで外部か
ら支えられ補強された構造となり、この部分はより耐圧
が向上している。すなわち牽引流体流路のみがノズル耐
圧に係わる弱い部分となり、従来のスリット状の牽引流
体流路全体が弱い部分となる構造より著しく耐圧が向上
する。具体的には例えば導入孔がスリット状で幅5mmオ
リフィスとの接続部の開き角45度で流体流路が矩形で深
さと幅が0.3mm、孔間ピッチ1mmの場合のノズルを仮定す
るとこのような構造のノズルは例えばSUS630マルテンサ
イトＥ処理品で作成されノズルの開き角75度の場合では
耐力85kg/mmとするとオリフィス径0.15mm、孔長1.5mmで
は安全率４倍で500kg/cm²以上の耐圧となり従来公知型
のスリット状流体流路の耐圧50kg/cm²より10倍以上の耐
圧向上になる。更にこの構造は牽引流体の流路がスリッ
ト状流路より0.3倍の断面積のため同じ牽引力なら牽引
流体の流量も0.4倍以下とできる。The portion other than the notch is added with the thickness of the flow channel and becomes thicker than the thickness of the introduction hole and the slit-shaped traction fluid flow channel, so that the pressure resistance increases. Further, a portion other than the notch portion is reinforced and supported from the outside by a lip, and this portion has a further improved withstand voltage. That is, only the traction fluid flow path is a weak portion related to the nozzle pressure resistance, and the pressure resistance is remarkably improved as compared with the conventional structure in which the entire slit-shaped traction fluid flow path is a weak portion. Specifically, for example, assuming a nozzle in which the introduction hole is slit-shaped, the width of the connection part with the orifice with a width of 5 mm is 45 degrees, the fluid flow path is rectangular, the depth and width are 0.3 mm, and the pitch between the holes is 1 mm, it is like this. a nozzle structure for example SUS630 martensitic E when created with treated product and yield strength 85 kg / mm in the case of open angle 75 ° of the nozzle orifice diameter 0.15 mm, the hole length 1.5mm at four times safety factor 500 kg / cm ² or more The pressure resistance is improved by 10 times or more than the pressure resistance of the conventionally known slit-shaped fluid flow path of 50 kg / cm ² . Further, in this structure, since the flow path of the traction fluid is 0.3 times the cross-sectional area of the slit flow path, the flow rate of the traction fluid can be 0.4 times or less with the same traction force.

このノズルの牽引流体の流路である切り欠き部は高速
の流体が流れるので、このとき境界層の形成により流速
が低下しない形状かつ断面積とする必要がある。流速が
境界層の発達により減速されると牽引力の低下により繊
維の極細化が困難となり好ましくない。好ましい切り欠
きの幅および深さは少なくとも0.25mm以上より好ましく
は0.3mm以上である。切り欠きを大きくし過ぎると耐圧
が低下するので幅は0.5mm以内、深さは0.4mm以内が好ま
しい。Since the high-speed fluid flows through the notch, which is the flow path of the traction fluid of the nozzle, it is necessary to make the shape and the cross-sectional area such that the flow velocity does not decrease due to the formation of the boundary layer. If the flow velocity is reduced due to the development of the boundary layer, it becomes difficult to make the fibers extremely fine due to a decrease in the traction force, which is not preferable. Preferred notches have a width and depth of at least 0.25 mm or more, more preferably 0.3 mm or more. If the notch is too large, the pressure resistance is reduced. Therefore, the width is preferably within 0.5 mm and the depth is preferably within 0.4 mm.

切り欠き形状は矩形、半円形、半楕円形等が採用でき
る。また牽引流体の導入部の対向する角度は好ましくは
60度以上より好ましくは75度から90度である。このよう
な本発明の方法に用いられるノズルの先端部分の１例の
概念図を第１図に示す。図中のオリフィス形状は丸断
面、切り欠き流路断面は矩形である。１は溶融ポリマー
通路、２は高温、高速噴流体通路を示す。The cutout shape may be rectangular, semicircular, semielliptical, or the like. Also, the opposing angle of the traction fluid introduction section is preferably
It is more than 60 degrees and more preferably 75 degrees to 90 degrees. FIG. 1 shows a conceptual diagram of one example of a tip portion of a nozzle used in such a method of the present invention. The orifice shape in the figure is a round cross section, and the cut-out flow path cross section is a rectangle. 1 denotes a molten polymer passage, and 2 denotes a high-temperature, high-speed jet fluid passage.

本発明の方法ではオリフィス径は細いほうがポリマー
の吐出線速度が速くなりドラフト比を低くできるので好
ましい。オリフィス径が太過ぎると実質ドラフト比が大
きくなりミクロには吐出ポリマーの変形速度が大きくな
って切断することがあり好ましくない。好ましいオリフ
ィス径と吐出量の関係は剪断速度で5000秒^-1以上であ
る。より好ましくは8000秒^-1以上30000秒^-1以下であ
る。このときの好ましいポリマーの粘度は500ポイズ以
上2000ポイズ以下、より好ましくは700ポイズ以上1500
ポイズ以下である。粘度は低く過ぎると繊維の均繊度が
悪くなり糸切れしやすい。高過ぎると細い繊維とならな
いので好ましくない。牽引流体の速度はオリフィス出口
で音速前後となる構造にするのが好ましい。理由はよく
判らないがそうすると高吐出時でも最も効率良く細くで
きる。これは構造上容易な形状でかつ高吐出量のときオ
リフィス出口までは音速を越えた流体の牽引流体を供給
し、オリフィス出口で音速としリップ出口までの間でに
供給した牽引流体は膨張加速され効率良く吐出ポリマー
を細化させることが出来るためと推定される。In the method of the present invention, it is preferable that the diameter of the orifice is small because the linear velocity of the polymer discharged becomes high and the draft ratio can be lowered. If the diameter of the orifice is too large, the substantial draft ratio becomes large, and the microscopically high rate of deformation of the discharged polymer may undesirably cause cutting. The preferred relationship between the orifice diameter and the discharge rate is 5000 sec ^-1 or more at the shear rate. More preferably, it is 8000 sec- ¹ or more and 30,000 sec- ¹ or less. The preferred viscosity of the polymer at this time is 500 poise or more and 2000 poise or less, more preferably 700 poise or more and 1500 or more.
Less than poise. If the viscosity is too low, the uniformity of the fiber becomes poor and the yarn is liable to break. If it is too high, fine fibers are not formed, which is not preferable. It is preferable to adopt a structure in which the velocity of the traction fluid is around the speed of sound at the outlet of the orifice. Although the reason is not well understood, thinning can be performed most efficiently even at high ejection. This is a structurally simple shape and when the discharge rate is high, the orifice outlet supplies traction fluid exceeding the sonic speed to the orifice outlet, and the traction fluid supplied at the sonic speed at the orifice outlet to the lip outlet is expanded and accelerated. It is presumed that the discharged polymer can be efficiently thinned.

本発明の方法では吐出ポリマーの紡糸温度はポリマー
の融点プラス10℃以上80℃以下が好ましい。紡糸温度が
低いと溶融粘度が高くなり好ましくなく高過ぎると熱分
解によるトラブルが発生するので好ましくない。ただし
非常に低温の融点を持ち耐熱性の良好なものはこの限り
ではない。In the method of the present invention, the spinning temperature of the discharged polymer is preferably from the melting point of the polymer plus 10 ° C to 80 ° C. If the spinning temperature is low, the melt viscosity becomes high, and if it is too high, a problem due to thermal decomposition occurs, which is not preferable. However, those having a very low melting point and good heat resistance are not limited to this.

牽引流体の温度は少なくともポリマーの融点以上融点
プラス200℃以下好ましくは融点プラス20℃以上融点プ
ラス100℃以下である。The temperature of the traction fluid is at least the melting point of the polymer and not less than the melting point plus 200 ° C, preferably not less than the melting point plus 20 ° C and not more than the melting point plus 100 ° C.

理由は明らかではないが現象から推定すると温度が低
くすぎるとオリフィス先端を冷却するためか糸切れが多
発し高すぎると毛管破断を生じるのか再び糸切れが多発
する。牽引流体の温度は本発明の要件である切り欠き型
流路をもつノズルを使う限り適温が存在する。Although the reason is not clear, it is inferred from the phenomenon that if the temperature is too low, the thread breakage occurs frequently to cool the tip of the orifice or if the temperature is too high, the capillary breakage occurs again. The temperature of the traction fluid has an appropriate temperature as long as a nozzle having a notched flow path, which is a requirement of the present invention, is used.

本発明の方法は溶融紡糸が可能な全てのポリマーに適
用できる。The method of the present invention is applicable to all polymers capable of melt spinning.

かくして紡出された繊維はサクション機能を有する引
取りネットで引取られ不織布の形態に形成される。所望
に応じ融着させたいときはノズル−ネット間を短くし融
着させないときはノズル−ネット間を長くする。あまり
長くするとロープ状物が増加するので少なくともノズル
−ネット間は1m以内とするのが好ましい。特記すべきは
本発明の方法は従来法より牽引流体量が少ないため同伴
流も少なく流下風速が低速となりしたがってノズル−ネ
ット間距離は従来法より短くできる。このことは、また
不織布を著しくソフトかつバルキーなものとすることを
可能とした。不織布は必要に応じ以降熱処理、スパンレ
ースやニードルパンチ等の絡合処理、熱プレスやエンボ
スや超音波ウェルダー加工等の成形加工、樹脂加工等の
種々の加工を施すことができる。The fiber thus spun is taken up by a take-off net having a suction function and formed into a nonwoven fabric. If fusion is desired, the distance between the nozzle and the net is shortened. If fusion is not desired, the distance between the nozzle and the net is lengthened. If the length is too long, the number of ropes increases, so it is preferable that the distance between the nozzle and the net is at least 1 m. It should be noted that the method of the present invention has a smaller amount of traction fluid than the conventional method, so that the entrainment flow is small and the downstream wind speed is low, so that the distance between the nozzle and the net can be made shorter than the conventional method. This has also made it possible to make the nonwoven significantly soft and bulky. The nonwoven fabric can be subjected to various processes such as heat treatment, entanglement such as spunlace or needle punch, molding such as hot pressing, embossing, ultrasonic welding, and resin processing, if necessary.

（実施例） 実施例 １ 第１図に示す切り欠き形状、切り欠き幅および切り欠
き深さが0.3mm、孔間ピッチ1mm、オリフィス径0.15mm、
対向角度75度のノズルを用い牽引流体は290℃の空気を
用いリップ背面圧力4kg/cm²で極限粘度0.65のポリエチ
レンテレフタレート（PETと略す）を285℃にて吐出量を
0.15g/分孔から1.0g/分孔まで変更して押し出し極細繊
維化ノズル下40cmにて引取り目付40g/m²の不織布をえ
た。結果を第１表に示す。(Example) Example 1 Notch shape, notch width and notch depth shown in FIG. 1 are 0.3 mm, pitch between holes is 1 mm, orifice diameter is 0.15 mm,
Using a nozzle with a facing angle of 75 degrees, the traction fluid is air at 290 ° C, and polyethylene terephthalate (abbreviated as PET) with an intrinsic viscosity of 0.65 at a lip back pressure of 4 kg / cm ² is discharged at 285 ° C.
The non-woven fabric was changed from 0.15 g / min hole to 1.0 g / min hole and extruded at 40 cm below the ultrafine fiberizing nozzle to obtain a nonwoven fabric with a take-up weight of 40 g / m ² . The results are shown in Table 1.

比較の為通常のスリット型流体流路ノズルで同等糸径
（１μｍ）になる吐出量の条件を第１表に併記する。な
おこのノズルは吐出量0.2g/分孔で破裂した。For comparison, Table 1 also shows conditions of the discharge amount at which the equivalent yarn diameter (1 μm) is obtained with a normal slit-type fluid flow path nozzle. This nozzle burst at a discharge rate of 0.2 g / minute.

実施例 ２ 実施例１と同じノズルを用い牽引流体として300℃の
空気を3kg/cm²の圧力で供給しメルトインデックス50の
ポリプロピレンを270℃にて吐出量を変更して押し出
し、ノズル下50cmにて引取り不織布化した。得られた不
織布の特性を第２表に示す。比較のため通常のスリット
型流体流路のノズルで孔径0.2mmを用いた吐出量0.2g/分
孔の例及び孔径0.1mm、吐出量0.02g/分孔の例を併記す
る。 Example 2 Using the same nozzle as in Example 1, air at 300 ° C. was supplied as a traction fluid at a pressure of 3 kg / cm ² , and polypropylene having a melt index of 50 was extruded at 270 ° C. with a change in the discharge amount, and the pressure was reduced to 50 cm below the nozzle. Into a take-off non-woven fabric. Table 2 shows the properties of the obtained nonwoven fabric. For comparison, an example of a discharge amount of 0.2 g / hole with a hole diameter of 0.2 mm and an example of a hole diameter of 0.1 mm and a discharge amount of 0.02 g / hole with a nozzle having a hole diameter of 0.2 mm are also described for comparison.

孔径0.1mmのノズルは吐出量0.08g/分孔にて破裂し
た。The nozzle with a hole diameter of 0.1 mm burst at a discharge rate of 0.08 g / hole.

（発明の効果） 本発明の方法によれば高生産性で均繊度の良好な極細
繊維からなる不織布が得られる。 (Effect of the Invention) According to the method of the present invention, a nonwoven fabric made of ultrafine fibers having high productivity and good uniformity can be obtained.

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の方法に用いるノズルの概念図の１例で
ある。 １……溶融ポリマー通路 ２……高温、高速噴流体通路。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is an example of a conceptual view of a nozzle used in the method of the present invention. 1 ... molten polymer passage 2 ... high-temperature, high-speed jet fluid passage.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−229855（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−33368（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) D04H 1/00 - 18/00 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-1-229855 (JP, A) JP-A-2-33368 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. ⁶ , DB name) D04H 1/00-18/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】不織布を製造する際に、牽引流体の流路が
オリフィスの回りのみ牽引流体が対向する方向から流れ
る切り欠きを持つメルトブローノズルを用いることを特
徴とする不織布の製造法。1. A method for producing a nonwoven fabric, comprising using a melt blow nozzle having a cutout in which a flow path of the traction fluid flows only from around an orifice in a direction in which the traction fluid opposes. 【請求項２】剪断速度が5000秒^-1以上で紡糸する請求項
１に記載の不織布の製造法。2. The method for producing a nonwoven fabric according to claim 1, wherein the spinning is performed at a shear rate of 5000 sec ^-1 or more.