JP3962655B2 - Web manufacturing method and web manufacturing apparatus in which filaments are arranged in one direction - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フィラメントが一方向に配列されたウェブの製造方法およびそのウェブの製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
不織布の製法としては、ポリマーから紡糸したフィラメント群からウェブを形成し直ちにフィラメント間が接合される、スパンボンド法、メルトブロー法、フラッシュ紡糸法（以下、これらの製法を広義のスパンボンド法と呼び、また、これらの製法によって製造された不織布を広義のスパンボンド不織布と呼ぶ）がある。広義のスパンボンド不織布は、経済性および量産性に優れることから、不織布の主流をなしている。
【０００３】
従来の広義のスパンボンド不織布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るため、強度が小さく、寸法安定性の無いものが多かった。そこで、フィラメントの配列性を向上させるための種々の提案がなされている。
【０００４】
例えば、フィラメントを縦方向に配列させる方法として、特公昭６０−２５５４１号公報には、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フィラメントを高度に一方向に配列させる方法が記載されている。また、特開平７−３６０４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あるコンベア上に堆積させ、このコンベアの裏側に気流遮断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。
【０００５】
一方、フィラメントを横方向に配列させる方法としては、特公平３−３６９４８号公報および特許第１９９２５８４号に、紡糸ノズルの周囲に、それぞれノズルの円周方向成分を持ってエアを噴射する複数のエアノズルを備え、それによって、フィラメントをスパイラル状に放出し、さらにその外周に、ウェブの搬送方向と平行な方向で互いに衝突するように配された２つのエアノズルを配し、これによって、スパイラル状に放出されたフィラメントを横方向に広げることで、フィラメントを横方向に配列させる方法が開示されている。また、特許第２６１２２０３号には、コンベアに工夫を施すことでフィラメントを横方向に配列させる方法が開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
近年の不織布工業の発展により、不織布の適用範囲が急速に拡大しており、不織布には更なる強度および寸法安定性が要求されている。一般に、不織布の強度および寸法安定性を向上させるには、フィラメントを延伸するのが最も効果的である。フィラメントの延伸は、コンベア上にウェブとして堆積した状態でウェブをフィラメントの配列方向に延伸するのが簡易な方法である。しかし、ウェブの延伸前においてフィラメントが一方向に配列されていないと、ウェブを延伸してもフィラメントの間隔が広がるだけでフィラメント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および寸法安定性が得られなくなる。従来の不織布の製造方法では、フィラメントを高度に配列させる程度が不十分であり、近年要求されているような高い強度および寸法安定性を有する不織布を製造するのは困難であった。つまり、更なる高い強度および寸法安定性を有する不織布を製造するには、ウェブに対しても更に高度にフィラメントが一方向に配列されていることが要求される。
【０００７】
本出願人らは、フィラメントの配列性を向上させる方法として、断面が楕円形のロッド部材を広義のスパンボンド法による紡糸ダイスの近傍に配置し、ロッド部材を一方向に回転させることで紡糸ダイスから噴出される高速流体の流れの向きを周期的に変動させ、これによってフィラメントを周期的に振動させる方法を提案している（特開２００１−１４０１５９号公報）。しかし、この方法ではロッド部材を一方向に回転させているため、ロッド部材を適切な位置に配置しないと、紡糸ダイスから放出されたフィラメントがロッド部材に絡み付いてしまうことがあった。フィラメントの絡み付きを防止するためにはロッド部材を紡糸ダイスからある程度離して配置すればよいが、紡糸ダイスから離れた位置では高速流体の流速が低下してしまい、フィラメントを振動させる程度が小さくなってしまう。また、フィラメントの絡み付きを防止するために、ロッド部材をフィラメントの流れから離して配置することも考えられるが、この場合もやはり、ロッド部材による高速流体の流れの向きを変動させる効果が低下してしまうので、フィラメントを振動させる程度が小さくなってしまう。
【０００８】
そこで本発明は、紡糸ダイスから噴出される高速気流を有効に利用してフィラメントを効率良く振動させ、結果的にフィラメントをより高度に一方向に配列させることのできる、ウェブの製造方法および製造装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明のウェブの製造方法は、溶融ポリマーをフィラメントとして押し出す複数のノズル、および押し出されたフィラメントを細化するための高速流体を噴射する噴射部を備えた紡糸手段と、前記ノズルから押し出されたフィラメントを捕集し搬送するコンベアと、前記紡糸手段の下方に配置され、前記噴射部から噴射された高速流体の流域に対面する表面を有する揺動部材とを用いた、フィラメントが一方向に配列されたウェブの製造方法であって、
前記噴射部から高速流体を噴射すると同時に、前記ノズルからフィラメントを押し出す工程と、
前記揺動部材を、前記揺動部材よりも前記高速流体の流域の中心側を中心として上下に揺動させ、前記高速流体の流れの向きを周期的に変動させる工程と、
流れの向きが周期的に変動する前記高速流体に随伴するフィラメントをコンベア上に捕集する工程とを有する。
【００１０】
また、本発明のウェブの製造装置は、フィラメントが一方向に配列されたウェブの製造装置であって、
溶融ポリマーをフィラメントとして押し出す複数のノズル、および押し出されたフィラメントを細化するための高速流体を噴射する噴射部を備えた紡糸手段と、
前記ノズルから押し出されたフィラメントを捕集し搬送するコンベアと、
前記高速流体の流域に対面する表面を持つ揺動部材であって、前記紡糸手段の下方に配置され、前記揺動部材よりも前記高速流体の流域の中心側を中心として上下に揺動し、前記高速流体の流れの向きを周期的に変動させる揺動部材とを有する。
【００１１】
本発明によれば、ノズルから押し出されたフィラメントは、噴射部から噴射された高速流体により細化されてコンベア上に捕集され、コンベアで搬送されることでウェブとなる。ここで、紡糸手段の下方に、噴射部から噴射された高速流体の流域に対面する表面を有する揺動部材が配置され、この揺動部材は、それ自身よりも高速流体の流域の中心側を中心として上下に揺動する。
【００１２】
揺動部材がこのように揺動することにより、揺動部材の表面は、高速流体の流域の中心に接近したり離れたりする。揺動部材の表面が高速流体の流域の中心に接近すると、高速流体は揺動部材の表面に沿って流れようとし、その結果、フィラメントは揺動部材に引き寄せられる。一方、揺動部材の表面が高速流体の流域の中心から離れると、高速流体は揺動部材の影響を受けず、本来の噴射方向に沿って流れる。この動作を繰り返すことによりフィラメントは一方向に振られながらコンベア上に捕集され、結果的にフィラメントが一方向に高度に配列されたウェブが得られる。
【００１３】
フィラメントをより効果的に振らせるためには、２つの揺動部材を、噴射部から噴射される高速流体の両側に対として互いに連結して配置し、２つの揺動部材の中間位置を中心としてシーソー運動させることが好ましい。また、揺動部材を、揺動部材の揺動範囲の上昇端位置で、高速流体の流域の中心に最も接近するように揺動させることで、揺動部材の表面によって高速流体の流れ方向を変化させ易い、高速流体の流れの速い部分を利用することができる。
【００１４】
揺動部材は、噴射部から噴射される高速流体の流域に対面する表面を有するものであれば、円形、楕円形、またはティアドロップ形状の断面を有するシャフト状の部材であってもよいし、板状の部材であってもよい。特に、揺動部材をシャフト状の部材とした場合、揺動部材が高速流体の流域の中心に最も接近したときに高速流体の流域の中心に対する最短距離が定まる部分よりも上側の部分を揺動部材の長手方向に沿って切り取った形状とすることで、揺動部材を、その高速流体の流れの向きを変動させるのに寄与する領域が紡糸手段により接近させて配置することができる。
【００１５】
本発明において、フィラメントの配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、ウェブまたは不織布を製造する際の機械方向すなわちウェブまたは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ウェブまたは不織布の幅方向を意味する。
【００１６】
本発明において「高速流体」とは、１０ｍ／ｓｅｃ以上、好ましくは２０ｍ／ｓｅｃ以上、最も好ましくは３０ｍ／ｓｅｃ以上の流速を有する流体を意味する。また、「流体」は、通常は空気を意味するが、酸化を防止するために窒素ガスを使用したり、水分蒸発を防ぐためなどに水蒸気を使用したりする場合も含む。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１８】
図１は、本発明の一実施形態である、メルトブロー法によるウェブの製造装置の概略正面図である。図１に示す装置は、フィラメント４が縦方向に配列されたウェブ８を製造するものであり、フィラメント４を紡糸するメルトブローダイス３と、紡糸されたフィラメント４を捕集し搬送するコンベア１と、メルトブローダイス３から紡糸されたフィラメント４を縦方向（コンベア１による搬送方向と平行な方向）に周期的に振らせるための気流振動機構１０とを有する。なお、図1において、メルトブローダイス３は内部構造が分かるように断面で示している。
【００１９】
メルトブローダイス３は、その先端（下端）に、コンベア１の幅方向と平行な方向に並列に配列された多数のノズル２を有する。ギアポンプ（不図示）から送られてきた溶融樹脂がそれぞれノズル２から下向きに押し出されることで、コンベア１の幅方向に多数のフィラメント４が形成される。メルトブローダイス３のノズル２の両側、詳しく言えば、各ノズル２の中心線を通る平面に垂直な方向についてノズル２の両側には、それぞれメルトブローダイス３の幅方向（コンベア１の幅方向）に沿って設けられ、メルトブローダイス３の先端のノズル２に隣接する位置に開口するスリット６ａ，６ｂが形成されている。各スリット６ａ，６ｂはそれぞれメルトブローダイス３の内部に設けられたエア供給路５ａ，５ｂに連通している。エア供給路５ａ，５ｂには、フィラメント４の原料となる樹脂の融点以上に加熱された高圧エアが送入され、エア供給路５ａ，５ｂに送入された高圧エアは、スリット６ａ，６ｂから熱風（高速流体）としてフィラメント４に向けて噴出される。スリット６ａ，６ｂから噴出した熱風は、ノズル２の下方で合流してノズル２の中心線に沿って流れ、熱風の流域の中心はノズル２の中心線とほぼ一致する。
【００２０】
スリット６ａ，６ｂから噴出された熱風により、ノズル２から押し出されたフィラメント４は溶融状態に維持され、熱風との摩擦力によりフィラメント４に張力が与えられ、フィラメント４が細化される。上記のメルトブローダイス３の構造は、通常のメルトブロー法に用いられるダイスと同様である。熱風の温度は、フィラメント４の紡糸温度よりも８０℃以上、望ましくは１２０℃以上高くする。
【００２１】
メルトブローダイス３を用いてフィラメント４を紡糸する方法では、熱風の温度を高くすることにより、ノズル２から押し出された直後のフィラメント４の温度をフィラメント４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４の結晶化度を小さくすることができる。
【００２２】
コンベア１は、メルトブローダイス３の下方に配置される。コンベア１は、不図示の駆動源により回転されるコンベアローラ１ａやその他のローラに掛け回されている。これらのローラの回転によりコンベア１を駆動することで、ノズル２から押し出されたフィラメント４がコンベア１上に捕集されて得られるウェブ８は、図１において左側から右側へ搬送される。
【００２３】
気流振動機構１０は、メルトブローダイス３の下方でノズル２の近傍に配置された、楕円形断面を有するシャフト状の一対の揺動部材１１ａ，１１ｂを有する。揺動部材１１ａ，１１ｂは、メルトブローダイス３から紡糸されたフィラメント４が間を通過するように互いに間隔をあけて対向配置されて、軸ｏを中心にして揺動可能に支持された連結部材１２によって、矢印Ａに示すように揺動自在に支持されている。連結部材１２は、２つの揺動部材１１ａ，１１ｂを連結する連結部１２ａと、連結部１２ａの中間位置から下向きに延びた延長部１２ｂとを有する。連結部１２ａは、その両端部が揺動部材１１ａ，１１ｂの中心軸上に固定され、これによって、揺動部材１１ａ，１１ｂは互いの相対的な姿勢が変化しないように支持されている。
【００２４】
連結部材１２の揺動中心である軸ｏは、２つの揺動部材１１ａ，１１ｂの中心を結ぶ線と、ノズル２の中心線との交点上に位置しており、また、各揺動部材１１ａ，１１ｂの中心軸から連結部材１２の軸ｏまでの距離はともに等しい。さらに本実施形態では、２つの揺動部材１１ａ，１１ｂは、互いに姿勢が同じになるように、具体的には揺動部材１１ａ，１１ｂの断面における短軸が同一直線上に位置するように、連結部材１２に固定されている。
【００２５】
延長部１２ｂは、アーム１３を介して、回転軸ｒを中心に回転する円板１４と連結されている。アーム１３は、その一端部が円板１４の偏心点ｐに揺動自在に連結され、他端部が延長部１２ｂの下端部の点ｑに揺動自在に連結されている。
【００２６】
上述した構成により、円板１４を回転させると、円板１４の回転運動はアーム１３を介して連結部材１２の揺動運動に変換される。連結部材１２は軸ｏを中心に揺動するので、揺動部材１１ａ，１１ｂは、一方が上昇するときには他方が下降し一方が下降するときには他方が上昇するシーソー運動を行う。揺動部材１１ａ，１１ｂの揺動範囲は、２つの揺動部材１１ａ，１１ｂの高さが等しくなる位置が中間位置となるように設定される。また、連結部材１２の軸ｏはノズル２の中心線上にあるので、揺動部材１１ａ，１１ｂの周面は、揺動部材１１ａ，１１ｂが上昇端位置または下降端位置にあるときに、ノズル２の中心線に最も接近し、中間位置にあるときに、ノズル２の中心線から最も離れる。
【００２７】
ここでは揺動部材１１ａ，１１ｂの駆動機構としてリンク機構を用いた例を示したが、揺動部材１１ａ，１１ｂをシーソー運動させることのできる機構であれば任意の機構を用いることができる。例えば、連結部材１２の軸ｏに、回転量および回転方向を制御可能なモータを直結し、これによって揺動部材１１ａ，１１ｂをシーソー運動させてもよい。
【００２８】
気流振動機構１０は、メルトブローダイス３からフィラメント４を紡糸する際に駆動される。以下に、フィラメント４を紡糸中に気流振動機構１０を駆動したときのフィラメント４の挙動について、図１を参照しつつ、図２（ａ）〜（ｄ）を用いて説明する。なお、図２（ａ）〜（ｄ）では、フィラメント４の挙動や周囲のエアの流れなどをわかり易くするため、気流振動機構は揺動部材１１ａ，１１ｂのみを示している。また、同図では、ノズル２の中心線を一点鎖線で示すとともに、揺動部材１１ａ，１１ｂの移動方向を実線の矢印、熱風の流れを破線の矢印、周囲のエアの流れを白抜き矢印でそれぞれ示す。
【００２９】
図２（ａ）は、図１において円板１４の偏心点ｐがａの位置にある状態を示す。この状態では、揺動部材１１ａ，１１ｂはその揺動範囲の中心位置にあり、揺動部材１１ａ，１１ｂの周面もノズル２の中心線から最も離れている。そして、揺動部材１１ａ，１１ｂは、ノズル２の中心線に対して対称に配置されている。従って、揺動部材１１ａ，１１ｂは、スリット６ａ，６ｂから噴出した熱風には何も影響を与えず、熱風は本来の噴射方向に沿って流れるので、フィラメント４はノズル２の中心線に沿って流れる。
【００３０】
図２（ａ）に示す状態から円板１４を図１に示す矢印Ｂ方向に回転させると、左側の揺動部材１１ａが下降すると同時に、右側の揺動部材１１ｂが上昇する。そして、図２（ａ）に示す状態から円板１４が９０°回転すると、図２（ｂ）に示すように、左側の揺動部材１１ａは下降端位置に位置し、右側の揺動部材１１ｂは上昇端位置に位置する。揺動部材１１ａ，１１ｂは、この移動に伴い、ノズル２の中心線に接近する。ノズル２の直下では、右側の揺動部材１１ｂがノズル２の中心線すなわちスリット６ａ，６ｂから噴出される熱風の流域の中心に接近することによってコアンダ効果が生じ、熱風の流れ方向が変化する。コアンダ効果とは、高速で流れる流体の流域中に壁面が存在するとき、その壁面が曲面であっても流体が壁面に沿って流れようとする、流体の性質をいう。
【００３１】
熱風の流れ方向の変化についてより詳しく説明する。揺動部材１１ｂは、断面が楕円形であり、しかも、上昇移動によってノズル２の中心線に対して傾き、ノズル２の中心線から揺動部材１１ｂの周面までの距離は、全体として、熱風の流れ方向について下流に向かうにつれて徐々に大きくなる。従って、熱風は揺動部材１１ｂの周面に沿って、ノズル２の中心線から離れる向きに流れ方向が変化し、それに伴って、フィラメント４は揺動部材１１ｂに引き寄せられる。
【００３２】
図２（ｂ）に示す状態では、左側の揺動部材１１ａもノズル２の中心線に接近するが、左側の揺動部材１１ａは、右側の揺動部材１１ｂよりも熱風の流れ方向の下流にある。その位置では既に右側の揺動部材１１ｂによって熱風の流れ方向が変化しており、熱風の流域は左側の揺動部材１１ａから遠ざかっている。そのため、フィラメント４が左側の揺動部材１１ａに引き寄せられることはない。
【００３３】
そして、さらに円板１４（図１参照）を回転させると、左側の揺動部材１１ａが上昇を開始すると同時に、右側の揺動部材１１ｂが下降を開始する。円板１４が、図２（ｂ）に示した状態から９０°回転すると、図２（ｃ）に示すように、揺動部材１１ａ，１１ｂは、その揺動範囲の中心位置に位置する。この位置では図２（ａ）と同様に、揺動部材１１ａ，１１ｂの周面はノズル２の中心線から最も離れており揺動部材１１ａ，１１ｂは熱風の流れに影響を及ぼさない。従って、熱風はノズル２の中心線に沿って流れ、フィラメント４も熱風の流れに沿って流れる。
【００３４】
さらに円板１４（図１参照）を図２（ｃ）に示した状態から９０°回転させると、左側の揺動部材１１ａは上昇端位置に位置し、右側の揺動部材１１ｂは下降端位置に位置する。従って、図２（ｂ）に示した場合と逆に、スリット６ａ，６ｂから噴出された熱風は、左側の揺動部材１１ａの周面に沿って、ノズル２の中心線から離れる向きに流れ方向が変化する。これにより、フィラメント４は左側の揺動部材１１ａに引き寄せられる。
【００３５】
以上説明した揺動部材１１ａ，１１ｂの動作を繰り返し行うことで、図１に示すように、フィラメント４は、コンベア１による搬送方向すなわち縦方向に振られ、コンベア１上で折り畳まれて捕集される。従って、コンベア１上でのフィラメント４の縦方向への配列性を向上させ、かつ、コンベア１上でのフィラメント４の振れ幅Ｓを大きくすることができる。フィラメント４の縦方向への配列性を向上させることは、ウェブ８の縦方向の強度を向上させるのに効果がある。
【００３６】
このように、フィラメント４の配列性の向上を、揺動部材１１ａ，１１ｂの単純なシーソー運動のみで実現することができるので、装置構成も極めて簡単なものとなる。また、揺動部材１１ａ，１１ｂは回転しないので、揺動部材１１ａ，１１ｂをメルトブローダイス３により接近させて配置しても、フィラメント４が揺動部材１１ａ，１１ｂに巻き付くことはない。熱風は、その流速が速ければ速いほど、揺動部材１１ａ，１１ｂに引き寄せられやすくなる。また、熱風の流速は、メルトブローダイス３から離れると急速に低下する。従って、揺動部材１１ａ，１１ｂをメルトブローダイス３に接近させて配置できるということは、熱風の流速の速い領域を有効に利用してフィラメント４の振れ幅Ｓをより大きくすることができるということを意味する。
【００３７】
ところで、スリット６ａ，６ｂから熱風を噴出させると、熱風の周囲の気体も熱風に伴って流れる。この熱風の周囲の気体の流れを随伴流という。一般的なメルトブローダイス３では、噴出されている熱風の量に対して約１０倍の量の随伴流を生じることが知られている。この随伴流を有効に利用することが、コアンダ効果を利用する上で非常に重要なポイントとなる。
【００３８】
メルトブローダイス３と各揺動部材１１ａ，１１ｂとの間には隙間が存在しており、スリット６ａ，６ｂからの熱風の噴射に伴い、これらの隙間から各揺動部材１１ａ，１１ｂの間の領域内（熱風の流域中）への空気の流れが生じる。ここで、例えば図２（ｂ）に示す状態では、左側の揺動部材１１ａとメルトブローダイス３との間の隙間は、右側の揺動部材１１ｂとメルトブローダイス３との間の隙間よりも大きくなっている。このため、左右の隙間を比べると、左側の隙間の方から、より多くの空気が流入する。流入した空気は熱風の随伴流となり、右側の揺動部材１１ｂの周面に沿う熱風の流れ、さらにはフィラメント４の流れを補助する。一方、図２（ｄ）に示す状態では、その逆に、右側の揺動部材１１ｂとメルトブローダイス３との間の隙間からより多くの流入し、これが随伴流となって、左側の揺動部材１１ａの周面に沿う熱風の流れ、さらにはフィラメント４の流れを補助する。
【００３９】
このように、一対の揺動部材１１ａ，１１ｂのシーソー運動を利用して揺動部材１１ａ，１１ｂの間への空気の流入を制御し、一方の揺動部材１１ａ（１１ｂ）側にフィラメント４が引き寄せられる状態のときに、他方の揺動部材１１ｂ（１１ａ）の上方から空気を流入させやすくすることで、コアンダ効果をより効果的に発揮させ、フィラメント４の配列性をより向上させるとともに、フィラメント４の振れ幅Ｓをより大きくすることができる。
【００４０】
揺動部材１１ａ，１１ｂは、メルトブローダイス３にできるだけ接近して配置させるのが好ましいことは前述したとおりである。ここで、揺動部材１１ａ，１１ｂの周面がノズル２の中心線に最も接近したときの、ノズル２の中心線から揺動部材１１ａ，１１ｂまでの距離をＬ１、この距離Ｌ１が定まる位置でのメルトブローダイス３と揺動部材１１ａ，１１ｂとの距離をＬ２とする。このとき、Ｌ１は、３０ｍｍ以下であることが好ましく、さらに好ましくは１５ｍｍ以下であり、最も好ましいのは１０ｍｍ以下である。また、Ｌ２は、８０ｍｍ以下であることが好ましく、さらに好ましくは５０ｍｍ以下であり、最も好ましいのは４０ｍｍ以下である。ただし、揺動部材１１ａ，１１ｂは、フィラメント４に衝突しない位置に配置され、かつ揺動範囲を定める必要がある。また、フィラメント４をバランス良く振らせるためには、揺動部材１１ａ，１１ｂがその揺動範囲の中間位置にあるときに、各揺動部材１１ａ，１１ｂをノズル２の中心線に対して対称となるように配置することが好ましい。
【００４１】
フィラメント４の振れ幅は、熱風の流速や、揺動部材１１ａ，１１ｂの運動周期にも依存する。フィラメント４は、揺動部材１１ａ，１１ｂの運動周期が、熱風の持つ固有の振動数と一致したときに最も大きく振られる。フィラメント４を大きく振らせるためには、揺動部材１１ａ，１１ｂの運動周期は、紡糸条件によって異なるが、一般的な紡糸条件では、５〜３０Ｈｚの範囲にあることが好ましく、より好ましくは７〜２０Ｈｚ、最も好ましくは１０〜１８Ｈｚの範囲である。揺動部材１１ａ，１１ｂの運動周期が５Ｈｚ未満では、熱風の流速と比べて遅く、コンベア１上でフィラメント４の振れ幅を有効に大きくできないおそれがある。熱風の流速は、１０ｍ／ｓｅｃ以上、好ましくは１５ｍ／ｓｅｃ以上である。これ以下の速度では、フィラメント４を十分に振らせることができなくなるおそれがある。
【００４２】
揺動部材１１ａ，１１ｂの長さは、メルトブローダイス３によって紡糸されるフィラメント群の幅すなわちノズル２の配列長さ以上であることが望ましく、好ましくは５０ｍｍ以上、より好ましくは１００ｍｍ以上長い。揺動部材１１ａ，１１ｂの長さがノズル２の配列長さよりも短いと、フィラメント群の幅方向端部においてフィラメント４が十分に配列されなくなるおそれがある。また、長さの短い揺動部材を直列に並べることは、揺動部材が互いに干渉したり、揺動部材間でフィラメントが十分に配列されなくなるおそれもあるので、適当ではない。
【００４３】
図１ではフィラメント４が縦方向に配列されたウェブ８を製造するための装置を示したが、メルトブローダイス３および気流振動機構１０の配置を変えることによって、フィラメント４が横方向に配列されたウェブ８を製造することもできる。図３に、フィラメントが横方向に配列されたウェブの製造装置の一例を示す。図３において、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図であり、それぞれ気流振動機構は揺動部材のみを示している。また、図３ではメルトブローダイスおよび揺動部材の配置が図１と異なるだけであるので、図１と同様の構成については図１と同じ符号を付している。
【００４４】
図３に示すように、フィラメント４を横方向に配列させるためには、メルトブローダイス３を、そのノズル２の配列の長手方向がコンベア１によるウェブ８の搬送方向と平行になるように配置するとともに、揺動部材１１ａ，１１ｂも、メルトブローダイス３と平行になるように、ノズル２から押し出されたフィラメント４を間において対向配置する。各揺動部材１１ａ，１１ｂは、図２を用いて説明したのと同様にシーソー運動される。これにより、ノズル２から押し出されたフィラメント４は横方向に振られながらコンベア１上に捕集され、横方向へのフィラメント４の配列性が向上したウェブ８を得ることができる。
【００４５】
図１に示した配置では、ウェブ８の幅はノズル２の配列の長手方向の長さに依存するが、図３に示した配置では、ウェブ８の幅はフィラメント４の振れ幅Ｓに依存する。したがって、図３に示した配置では、フィラメント４の振れ幅Ｓを適宜設定することによって、ウェブ８の幅を自由に変更することができる。つまり、フィラメント４の振れ幅Ｓをより大きくすることによって、より幅広のウェブ８を製造することができる。
【００４６】
通常のメルトブロー紡糸では、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。これに対し本発明によれば、フィラメント４の振れ幅Ｓが大きくなるので、フィラメント４がコンベア１に到達するまでの時間が長くなり、メルトブローダイス３とコンベア１との距離を大きくしなくてもフィラメント４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８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。
【００４７】
以上、本発明について、代表的な幾つかの例を挙げて説明した。以下に、本発明に適用可能なフィラメント、紡糸手段、揺動部材の形態、および他の付加的な構成要素の例について説明する。
【００４８】
〈フィラメント〉
本発明に用いられるフィ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、フッ素系樹脂などの熱可塑性樹脂およ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などの、湿式または乾式の紡糸装置による樹脂も使用することができる。
【００４９】
本発明におけるフィラメントは長繊維フィラメントである。一般的には、長繊維フィラメントとは平均長が１００ｍｍを超えるものをいい、本発明のように連続的に紡糸されたフィラメントは長繊維フィラメントに含まれる。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。特に強度の強いウェブを望む場合は、ウェブの紡糸後、ウェブをフィラメントの配列方向に延伸するのが望ましい。その場合の延伸後のフィラメントの直径は５μｍ以上１５μｍ以下であることが望ましい。フィラメントの直径及び長さは、拡大顕微鏡写真より測定し、長さについては３０本の平均値、直径については１００本の平均値で示す。
【００５０】
〈紡糸手段〉
フィラメントの紡糸手段として、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。
【００５１】
図４は、狭義のスパンボンド法を用いたウェブ製造装置を正面から見た概略断面図である。通常のスパンボンド紡糸では、コンベア４１の幅方向に並列に配列された多数の紡糸孔を有するスパンボンドダイス４３から紡糸された多数のフィラメント４４は、エジェクタ４５でエア４６により吸引され、エジェクタ４５のノズル４５ａにより加速されたエア４６である高速気流に伴われてコンベア４１の上に捕集される。コンベア４１は、コンベアローラ（不図示）によって駆動され、フィラメント４４を図面の左側から右側へ搬送する。
【００５２】
エジェクタ４５の直下には、一対の揺動部材５１ａ，５１ｂが、ノズル４５ａからエア４６とともに放出されたフィラメント４４を間において対向配置されている。揺動部材５１ａ，５１ｂは、図１に示したものと同様のものであり、その駆動機構については省略しているが、図１と同様にシーソー運動することにより、エア４６の向きをコンベア４１の搬送方向に周期的に変動させ、フィラメント４４を交互に引き寄せる。これにより、フィラメント４４は縦方向に折り畳まれてコンベア４１上に捕集され、フィラメント４４が縦方向に配列されたウェブ４８が得られる。
【００５３】
また、前述したメルトブロー法の場合と同様に、スパンボンドダイス４３および揺動部材５１ａ，５１ｂをコンベア４１によるウェブ４８の搬送方向と平行に配置することで、フィラメント４４が横方向に配列されたウェブ４８を製造することができる。
【００５４】
フィラメントの紡糸法が狭義のスパンボンド法やフラッシュ紡糸法である場合は、フィラメントの結晶化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、気流振動機構を用いることにより、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、フィラメントの配列方向に強いウェブを得ることができる。
【００５５】
また、一般的な紡糸手段は複数のノズルを有しているが、このノズルの配列について本発明では何ら限定されるものではない。例えば図１に示したメルトブローダイス３では、図５（ａ）に示すように、複数のノズル２が１列に配列されている。一方、スパンボンドダイスでは、一般にノズルが複数列となっている。スパンボンドダイスにおけるノズルの配列パターンには種々のパターンがある。例えば、図５（ｂ）に示すスパンボンドダイス２３では、各列のノズル２２の位置をノズル２２の配列の長手方向に半ピッチずらして配列している。また、図５（ｃ）に示すスパンボンドダイス３３では、それぞれ複数のノズル３２ａが形成されたノズルユニット３２を、複数列に、かつ、各列のノズルユニット３２の位置をノズルユニット３２の配列の長手方向に半ピッチずらして配列している。図５（ａ）〜（ｃ）の何れの場合でも、ノズルの配列の長手方向は、図面の左右方向である。
【００５６】
〈揺動部材〉
上述した例では楕円形断面を有するシャフト状の揺動部材を示したが、本発明に適用可能な揺動部材の形状はそれに限られるものではなく、揺動部材の表面の少なくとも高速流体に対面する領域およびそれに続く下側の領域が、高速流体に向かって滑らかに凸となっている形状であれば、任意の形状を採用することができる。以下に、その幾つかの例を示す。
【００５７】
図６には、円形断面を有するシャフト状の揺動部材６１ａ，６１ｂを示す。このような揺動部材１１ａ，１１ｂは作製が容易である。
【００５８】
図７には、ティアドロップ形状の断面を有するシャフト状の揺動部材７１ａ，７１ｂを示す。この揺動部材７１ａ，７１ｂは、エッジ部７２ａ，７２ｂを上すなわち紡糸ダイス７０側に向けて配置される。これにより、断面が円形や楕円形の場合に比べて、図１に示す距離Ｌ１が定まる位置をより紡糸ダイス７０に接近させて揺動部材７１ａ，７１ｂを配置することができ、コアンダ効果を有効に機能させることができる。
【００５９】
図８に示す揺動部材８１ａ，８１ｂは、断面が楕円形のシャフトを、その上部（紡糸ダイス８０側の端部）で揺動部材８１ａ，８１ｂの長手方向に沿って切り取った形状を有している。断面が楕円形の揺動部材の場合、上昇端位置にあるときに図１に示す距離Ｌ１が定まる位置よりも上側の部分は、高速流体の流れ方向を変化させるのに寄与しない。従って、この部分を切り取った形状とすることで、図１に示す距離Ｌ１が定まる位置をより紡糸ダイス８０に接近させて揺動部材８１ａ，８１ｂを配置することができる。このことは、図には示さないが、断面が円形やティアドロップ形状の場合でも同様である。距離Ｌ１が定まる位置を紡糸ダイス８０により接近させるためには、図８（ｂ）および（ｃ）に示すように、揺動部材８１ａ，８１ｂが上昇端位置にあるときに、紡糸ダイス８０の底面と揺動部材８１ａ，８１ｂの上面８２ａ，８２ｂとのなす角度θが０度以上となるように、揺動部材８１ａ，８１ｂの上面８２ａ，８２ｂを形成することが好ましい。
【００６０】
図９には、シャフト状ではなくプレート状の揺動部材９１ａ，９１ｂを示す。揺動部材が高速流体の流れ方向を変化させるのに寄与するのは、実際には、揺動部材の、高速流体の流域に向き合う面であり、それ以外の面は任意の形状であっても高速流体の流れには何ら影響を及ぼさない。そこで図９に示すように揺動部材９１ａ，９１ｂをプレート状とすることで、揺動部材９１ａ，９１ｂの軽量化が図られる。軽量の揺動部材９１ａ，９１ｂとすることで、揺動部材９１ａ，９１ｂを小さな力で動かすことができるので、揺動部材９１ａ，９１ｂの駆動源も小型のものを使用できる。なお、シャフト状の揺動部材であっても、中実ではなく中空の揺動部材とすることで軽量化を図ることができる。
【００６１】
本発明において、揺動部材は対をなすものである必要はなく、１つであってもよい。揺動部材が１つの場合であっても、揺動部材は、高速流体への接近時には上昇動作を伴い、高速流体から離れるときには下降動作を伴うように揺動する。ただし、揺動部材が１つだけの場合はフィラメントの振れ幅も小さくなるので、揺動部材を１つにするか１対にするかは、目的とするウェブを得るのに必要なフィラメントの振れ幅に応じて選択する。
【００６２】
〈付加的な構成要素〉
得られたウェブは、そのままでも使用可能であるが、さらに、フィラメントの配列方向に延伸することにより、フィラメントの配列性をより向上させることができる。したがって、フィラメントの配列方向にウェブを延伸する延伸装置を付加することが好ましい。このとき、フィラメントの配列性が良いものほど、ウェブの延伸時にフィラメント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。フィラメントの配列が悪いと、ウェブを延伸してもフィラメントの折り畳み構造やフィラメントの間隔が広がるだけでフィラメント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。また、ウェブの段階でフィラメントを高度に一方向に配列させることで、延伸時のフィラメントの切れを防止することができる。
【００６３】
フィラメントが縦方向に配列されたウェブは縦方向に延伸される。ウェブの縦方向への延伸には、１段で全延伸する場合もあるが、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好ましい。
【００６４】
近接延伸とは、隣接する２組のロールの表面速度の差によりウェブを延伸する方式において、短い延伸間距離（延伸の開始点から終点までの距離）を保って延伸を行うものであり、延伸間距離が１００ｍｍ以下であることが望ましい。特に、フィラメントが全体として縦方向に配列していても個々にはある程度屈曲している場合には、できるだけ延伸間距離を短く保つことが、個々のフィラメントを有効に延伸する上で重要である。近接延伸における熱は、通常は延伸するロール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。
【００６５】
一方、多段延伸においては、２段目以降の延伸には近接延伸ばかりでなく、通常のウェブ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。
【００６６】
一方、フィラメントが横方向に配列されたウェブは横方向に延伸される。ウェブを横方向に延伸する手段としては、例えば、フィルムの２軸延伸に用いられているテンター式の横延伸装置や、特公平３−３６９４８号公報に記載されるプーリ式の横延伸装置や、周方向に沿った溝がそれぞれ形成された２つの溝付きローラでウェブを挟むことによりウェブを横方向に延伸する溝ローラ式の横延伸装置を用いることができる。それらの延伸装置のうち、プーリ式の横延伸装置は、安価で簡便な方法であり、しかも延伸倍率を自由に変化させることができ高倍率延伸も可能であるので、本発明に用いられる横延伸装置として最も適している。
【００６７】
なお、延伸後のウェブの幅を非常に大きくしたい場合には、通常の延伸温度での横延伸の前に、通常の延伸温度よりも高い温度（ポリエステルの場合は５〜１０℃高い温度、ポリプロピレンの場合は２０〜３０℃高い温度）で予備延伸を行う方法が有効である。その場合の横延伸装置としては上述の延伸装置を使用することができる。
【００６８】
ウェブの延伸において、延伸前のウェブに軽くエンボス処理を施し、その後に延伸することにより、延伸倍率を高くすることができ、延伸後の強度も向上し、また、延伸切れ等のトラブルも少ない安定した延伸を行うことができる。この場合のエンボスパターンは、延伸方向と直角な方向に方向性を持つパターンであることが望ましい。エンボス温度は、延伸温度＋５℃よりも低い温度とするのが好ましい。エンボス圧力は、高すぎるとウェブのフィラメントを損傷し延伸切れの原因となるので、線圧で３Ｎ／ｃｍ〜５０Ｎ／ｃｍの範囲が好ましく、より好ましくは８Ｎ／ｃｍ〜３０Ｎ／ｃｍの範囲、最も好ましくは１０Ｎ／ｃｍ〜２５Ｎ／ｃｍの範囲である。なお、エンボスローラの場合、ウェブはその全幅が一様にエンボスローラで加圧されるわけではなく、エンボス圧力はエンボス箇所の一点一点にかかるわけではない。しかし、ここで実施されるエンボスではエンボス圧力は十分に小さい圧力でよく厳密に計算する必要はないので、ここではエンボス圧力を、通常の線圧と同様に、
線圧（Ｎ／ｃｍ）＝押下力（Ｎ）／エンボスローラ幅（ｃｍ）
で定義している。
【００６９】
ウェブの延伸倍率は、ウェブを構成するフィラメントのポリマーの種類やウェブの紡糸手段、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。
【００７０】
その延伸倍率は、延伸前のウェブに延伸方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を延伸する場合のように、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。
【００７１】
ウェブは、前述したように、フィラメントの配列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ることができる。しかし、フィラメントの結晶化度が大きい場合は、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、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結晶化度を小さくするのが有効である。その手段として最も有効なのが、紡糸装置とコンベアとの間に、高速気流中へ霧状の水を噴霧するスプレーノズル（不図示）を設け、高速気流に霧状の液体を含ませることである。
【００７２】
その霧状の液体に、いわゆる紡糸・延伸用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、スプレーノズルから噴射される流体は、フィラメント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。
【００７３】
本発明により得られるウェブは、引張強度および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することができる。また、本発明によるウェブは、一方向の強度が要求されるウェブとしてそのまま使用できる他、紙、不織布、布、フィルム等の横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。また、本発明によるウェブを延伸したものは光沢が良く、その光沢を活かした包装材料等に用いることができる。
【００７４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、紡糸手段の下方に揺動部材を配置し、これを、それ自身よりも高速流体の流域の中心側を中心として上下に揺動させることによって、フィラメントを一方向に良好に振らせることができる。また、フィラメントを振らせるのに揺動部材を回転させないので、揺動部材を紡糸手段および高速流体の流域の近傍に配置してもフィラメントの絡み付きを防止することができる。さらに、揺動部材はその動作によって紡糸手段との隙間が変化するので、この隙間を通して高速流体の流域中に高速流体とは別の流体を流入させ、揺動部材による効果をより効果的に発揮させることができる。
【００７５】
本発明によれば、フィラメントの振れ幅を大きくすることができるが、それにより、フィラメントの振れ方向がウェブの縦方向である場合にはウェブの延伸性を向上させることができ、フィラメントの振れ方向がウェブの横方向である場合には幅広のウェブを製造することができる。また、フィラメントの振れ幅を大きくすることによりフィラメントの配列性を向上させることができる。その結果、特に、得られたウェブを延伸した際の、フィラメントの配列方向についてのウェブの強度および寸法安定性を向上させることができる。また、本発明で得られたウェブを延伸すると、フィラメントがファインデニールとなるので、延伸後のウェブは、柔軟性が増し感触が良くなるとともに、地合いも良好になり、さらに光沢も増す。
【図面の簡単な説明】
【図１】フィラメントが縦方向に配列されたウェブを製造するための、本発明の一実施形態によるウェブ製造装置の正面図である。
【図２】図１に示す揺動部材の動作およびフィラメントの挙動を説明する図である。
【図３】フィラメントが横方向に配列されたウェブを製造するための、本発明の他の実施形態によるウェブ製造装置の図であり、同図（ａ）は正面図、同図（ｂ）は側面図を示す。
【図４】本発明を適用した、狭義のスパンボンド法を用いたウェブ製造装置の構成を示す図である。
【図５】ノズル配列の幾つかの例を示す、紡糸手段の底面図である。
【図６】断面が円形の揺動部材を示す図である。
【図７】断面がティアドロップ形状の揺動部材を示す図である。
【図８】上部を切り取った揺動部材をその動作とともに示す図である。
【図９】プレート状の揺動部材を示す図である。
【符号の説明】
１，４１ コンベア
２，２２，３２ａ，４５ａ ノズル
３ メルトブローダイス
４，４４ フィラメント
５ａ，５ｂ エア供給路
６ａ，６ｂ スリット
８，４８ ウェブ
１０ 気流振動機構
１１ａ，１１ｂ，５１ａ，５１ｂ，６１ａ，６１ｂ，７１ａ，７１ｂ，８１ａ，８１ｂ，９１ａ，９１ｂ 揺動部材
１２ 連結部材
１３ アーム
１４ 円板
３２ ノズルユニット
２３，３３，４３ スパンボンドダイス
４５ エジェクタ
７０，８０ 紡糸ダイス[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a web in which filaments are arranged in one direction, and an apparatus for manufacturing the web.
[0002]
[Prior art]
As a method for producing a nonwoven fabric, a web is formed from a group of filaments spun from a polymer, and the filaments are immediately joined together. Spun bond method, melt blow method, flash spinning method (hereinafter, these production methods are referred to as a spun bond method in a broad sense, Moreover, the nonwoven fabric manufactured by these manufacturing methods is called a spunbond nonwoven fabric in a broad sense). Spunbond nonwoven fabrics in a broad sense are the mainstream of nonwoven fabrics because they are excellent in economic efficiency and mass productivity.
[0003]
Since conventional spunbond nonwoven fabrics in a broad sense are random nonwoven fabrics in which filaments are arranged in random directions, many have low strength and no dimensional stability. Accordingly, various proposals have been made to improve the arrangement of filaments.
[0004]
For example, as a method for arranging the filaments in the longitudinal direction, Japanese Patent Publication No. 60-25541 discloses a method for arranging the filaments in one direction highly by inclining the conveyor with respect to the filament injection direction. . In JP-A-7-3604, filaments ejected together with airflow are deposited on a breathable conveyor, and airflow control is provided on the back side of the conveyor to control the airflow. A method is described that spreads in the vertical direction to improve the alignment.
[0005]
On the other hand, as a method of arranging the filaments in the lateral direction, Japanese Patent Publication No. 3-36948 and Japanese Patent No. 1992584, a plurality of air nozzles that inject air around the spinning nozzle with respective circumferential components of the nozzles. With this, the filament is discharged in a spiral shape, and two air nozzles arranged so as to collide with each other in the direction parallel to the web conveyance direction are arranged on the outer periphery, thereby discharging in a spiral shape A method of arranging filaments in the lateral direction by spreading the filaments in the lateral direction is disclosed. Japanese Patent No. 2612203 discloses a method of arranging filaments in the lateral direction by devising a conveyor.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
With the recent development of the nonwoven fabric industry, the application range of nonwoven fabrics is rapidly expanding, and the nonwoven fabrics are required to have further strength and dimensional stability. In general, it is most effective to stretch the filament to improve the strength and dimensional stability of the nonwoven fabric. Filament stretching is a simple method in which the web is stretched in the filament arrangement direction in the state of being deposited as a web on a conveyor. However, if the filaments are not arranged in one direction before the web is stretched, even if the web is stretched, the filament spacing is widened and the probability that the filaments are substantially stretched is low. And dimensional stability cannot be obtained. In the conventional method for producing a nonwoven fabric, the degree of highly arranged filaments is insufficient, and it has been difficult to produce a nonwoven fabric having high strength and dimensional stability as required in recent years. In other words, in order to produce a nonwoven fabric having higher strength and dimensional stability, it is required that the filaments are arranged in one direction at a high degree even on the web.
[0007]
As a method for improving the arrangement of the filaments, the present applicants arranged a rod member having an elliptical cross section in the vicinity of a spinning die by a broad sense spunbond method and rotating the rod member in one direction to rotate the spinning die. Has proposed a method in which the direction of the flow of the high-speed fluid ejected from the nozzle is periodically changed, and thereby the filament is periodically vibrated (Japanese Patent Laid-Open No. 2001-140159). However, in this method, since the rod member is rotated in one direction, the filament discharged from the spinning die may be entangled with the rod member unless the rod member is arranged at an appropriate position. In order to prevent the entanglement of the filament, the rod member may be arranged away from the spinning die to some extent, but at a position away from the spinning die, the flow velocity of the high-speed fluid decreases, and the degree of vibration of the filament is reduced. End up. In order to prevent the filament from getting entangled, the rod member may be arranged away from the filament flow. However, in this case, the effect of changing the direction of the high-speed fluid flow by the rod member is also reduced. As a result, the degree of vibration of the filament is reduced.
[0008]
Therefore, the present invention provides a web manufacturing method and manufacturing apparatus that can efficiently utilize a high-speed air flow ejected from a spinning die to vibrate the filaments efficiently, and as a result, can arrange the filaments in a higher degree in one direction. The purpose is to provide.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a method for producing a web according to the present invention comprises a spinning means comprising a plurality of nozzles for extruding a molten polymer as filaments, and an injection section for injecting a high-speed fluid for thinning the extruded filaments; Using a conveyor that collects and conveys the filament extruded from the nozzle, and a swinging member that is disposed below the spinning means and has a surface facing the flow area of the high-speed fluid ejected from the ejection unit, A method for producing a web in which filaments are arranged in one direction,
Simultaneously ejecting a high-speed fluid from the ejection unit and extruding a filament from the nozzle;
Oscillating the oscillating member up and down around the center of the flow area of the high-speed fluid relative to the oscillating member, and periodically changing the flow direction of the high-speed fluid;
Collecting on the conveyor filaments associated with the high-speed fluid whose flow direction varies periodically.
[0010]
The web manufacturing apparatus of the present invention is a web manufacturing apparatus in which filaments are arranged in one direction,
A spinning means comprising a plurality of nozzles for extruding the molten polymer as filaments, and an injection section for injecting a high-speed fluid for thinning the extruded filaments;
A conveyor that collects and conveys the filament extruded from the nozzle;
A swinging member having a surface facing the flow area of the high-speed fluid, disposed below the spinning means, and swinging up and down around the center side of the flow area of the high-speed fluid from the swinging member; A rocking member that periodically varies the flow direction of the high-speed fluid.
[0011]
According to the present invention, the filament pushed out from the nozzle is thinned by the high-speed fluid ejected from the ejection unit, collected on the conveyor, and conveyed to the web by the conveyor. Here, an oscillating member having a surface facing the flow area of the high-speed fluid ejected from the ejecting unit is disposed below the spinning means, and the oscillating member is located on the center side of the flow area of the high-speed fluid rather than itself. Swings up and down around the center.
[0012]
As the swinging member swings in this manner, the surface of the swinging member approaches or moves away from the center of the high-speed fluid flow area. When the surface of the oscillating member approaches the center of the flow area of the high speed fluid, the high speed fluid tends to flow along the surface of the oscillating member, and as a result, the filament is attracted to the oscillating member. On the other hand, when the surface of the oscillating member is separated from the center of the flow area of the high-speed fluid, the high-speed fluid is not affected by the oscillating member and flows along the original ejection direction. By repeating this operation, the filaments are collected on the conveyor while being shaken in one direction. As a result, a web in which the filaments are highly arranged in one direction is obtained.
[0013]
In order to swing the filament more effectively, two swing members are connected to each other as a pair on both sides of the high-speed fluid ejected from the ejecting unit, and the center position between the two swing members is the center. It is preferable to perform seesaw motion. Further, by swinging the swinging member so as to be closest to the center of the flow area of the high-speed fluid at the rising end position of the swinging range of the swinging member, the flow direction of the high-speed fluid is changed by the surface of the swinging member. It is possible to use a portion of the high-speed fluid flow that is easy to change.
[0014]
The swinging member may be a shaft-like member having a circular, elliptical, or teardrop-shaped cross section as long as it has a surface facing the flow area of the high-speed fluid ejected from the ejection unit, A plate-like member may be used. In particular, when the rocking member is a shaft-shaped member, when the rocking member is closest to the center of the high-speed fluid flow area, the portion above the portion where the shortest distance from the center of the high-speed fluid flow area is determined is swung. By making the shape cut along the longitudinal direction of the member, the rocking member can be arranged with the region contributing to change the flow direction of the high-speed fluid approaching the spinning means.
[0015]
In the present invention, the “longitudinal direction” used in the description of the filament arrangement direction, the stretching direction, and the like means the machine direction when producing a web or nonwoven fabric, that is, the feeding direction of the web or nonwoven fabric, and “transverse direction”. Means the direction perpendicular to the machine direction, that is, the width direction of the web or nonwoven fabric.
[0016]
In the present invention, “high-speed fluid” means a fluid having a flow velocity of 10 m / sec or more, preferably 20 m / sec or more, and most preferably 30 m / sec or more. “Fluid” usually means air, but also includes cases where nitrogen gas is used to prevent oxidation or water vapor is used to prevent moisture evaporation.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0018]
FIG. 1 is a schematic front view of an apparatus for producing a web by a melt blow method, which is an embodiment of the present invention. The apparatus shown in FIG. 1 is for producing a web 8 in which filaments 4 are arranged in the longitudinal direction, a melt blow die 3 for spinning the filaments 4, a conveyor 1 for collecting and transporting the spun filaments 4, and An airflow vibration mechanism 10 is provided for periodically swinging the filament 4 spun from the melt blow die 3 in the longitudinal direction (direction parallel to the conveying direction by the conveyor 1). In FIG. 1, the melt blow die 3 is shown in cross section so that the internal structure can be seen.
[0019]
The meltblowing die 3 has a large number of nozzles 2 arranged in parallel in a direction parallel to the width direction of the conveyor 1 at the tip (lower end). A large number of filaments 4 are formed in the width direction of the conveyor 1 by the molten resin sent from a gear pump (not shown) being pushed downward from the nozzles 2 respectively. Both sides of the nozzle 2 of the melt blow die 3, more specifically, both sides of the nozzle 2 in the direction perpendicular to the plane passing through the center line of each nozzle 2, respectively, along the width direction of the melt blow die 3 (width direction of the conveyor 1). Slits 6 a and 6 b are formed in the position adjacent to the nozzle 2 at the tip of the meltblowing die 3. The slits 6 a and 6 b communicate with air supply paths 5 a and 5 b provided inside the melt blow die 3, respectively. High-pressure air heated to the melting point of the resin that is the raw material of the filament 4 is fed into the air supply paths 5a and 5b, and the high-pressure air fed into the air supply paths 5a and 5b passes through the slits 6a and 6b. It is ejected toward the filament 4 as hot air (high-speed fluid). The hot air ejected from the slits 6 a and 6 b merges below the nozzle 2 and flows along the center line of the nozzle 2, and the center of the hot air flow area substantially coincides with the center line of the nozzle 2.
[0020]
The filament 4 pushed out from the nozzle 2 is maintained in a molten state by the hot air ejected from the slits 6a and 6b, and tension is applied to the filament 4 by the frictional force with the hot air, so that the filament 4 is thinned. The structure of the melt blow die 3 is the same as that of a die used in a normal melt blow method. The temperature of the hot air is higher than the spinning temperature of the filament 4 by 80 ° C. or higher, desirably 120 ° C. or higher.
[0021]
In the method of spinning the filament 4 using the melt blow die 3, the temperature of the filament 4 immediately after being extruded from the nozzle 2 can be made sufficiently higher than the melting point of the filament 4 by increasing the temperature of the hot air. The crystallinity of the filament 4 can be reduced.
[0022]
The conveyor 1 is disposed below the meltblowing die 3. The conveyor 1 is wound around a conveyor roller 1a rotated by a drive source (not shown) and other rollers. By driving the conveyor 1 by the rotation of these rollers, the web 8 obtained by collecting the filaments 4 extruded from the nozzles 2 on the conveyor 1 is conveyed from the left side to the right side in FIG.
[0023]
The airflow vibration mechanism 10 includes a pair of shaft-like swinging members 11 a and 11 b having an elliptical cross section, which are disposed in the vicinity of the nozzle 2 below the meltblowing die 3. The oscillating members 11a and 11b are arranged to face each other with a gap so that the filament 4 spun from the melt blow die 3 passes between them, and is a connecting member 12 supported so as to be oscillating about the axis o. As shown by the arrow A, it is supported so as to be swingable. The connecting member 12 includes a connecting portion 12a that connects the two swinging members 11a and 11b, and an extension portion 12b that extends downward from an intermediate position of the connecting portion 12a. Both ends of the connecting portion 12a are fixed on the central axes of the swinging members 11a and 11b, whereby the swinging members 11a and 11b are supported so that their relative postures do not change.
[0024]
The axis o, which is the swing center of the connecting member 12, is located on the intersection of the line connecting the centers of the two swing members 11a and 11b and the center line of the nozzle 2, and each swing member 11a. , 11b and the axis o of the connecting member 12 are equal to each other. Further, in the present embodiment, the two swinging members 11a and 11b have the same posture, specifically, the short axes in the cross section of the swinging members 11a and 11b are positioned on the same straight line. It is fixed to the connecting member 12.
[0025]
The extension portion 12 b is connected to a disk 14 that rotates about a rotation axis r via an arm 13. One end of the arm 13 is swingably connected to an eccentric point p of the disk 14, and the other end is swingably connected to a point q at the lower end of the extension 12b.
[0026]
With the configuration described above, when the disc 14 is rotated, the rotational motion of the disc 14 is converted into the swing motion of the connecting member 12 via the arm 13. Since the connecting member 12 swings about the axis o, the swinging members 11a and 11b perform a seesaw motion in which one of them rises when the other rises and the other rises when one moves down. The swing range of the swing members 11a and 11b is set so that the position where the heights of the two swing members 11a and 11b are equal is the intermediate position. Further, since the axis o of the connecting member 12 is on the center line of the nozzle 2, the peripheral surfaces of the swinging members 11a and 11b are arranged when the swinging members 11a and 11b are at the rising end position or the falling end position. Is the closest to the center line of the nozzle 2 and is farthest from the center line of the nozzle 2 when it is at an intermediate position.
[0027]
Here, an example in which a link mechanism is used as a drive mechanism for the swinging members 11a and 11b has been shown. However, any mechanism can be used as long as the swinging members 11a and 11b can perform a seesaw motion. For example, a motor capable of controlling the amount and direction of rotation may be directly connected to the shaft o of the connecting member 12, thereby causing the swing members 11 a and 11 b to perform seesaw motion.
[0028]
The airflow vibration mechanism 10 is driven when the filament 4 is spun from the melt blow die 3. Hereinafter, the behavior of the filament 4 when the airflow vibration mechanism 10 is driven while spinning the filament 4 will be described with reference to FIGS. 2A to 2D, only the swinging members 11a and 11b are shown as the airflow vibration mechanism in order to make it easy to understand the behavior of the filament 4 and the flow of the surrounding air. Further, in the figure, the center line of the nozzle 2 is indicated by a one-dot chain line, the moving direction of the oscillating members 11a and 11b is indicated by solid arrows, the flow of hot air is indicated by broken lines, and the flow of ambient air is indicated by white arrows. Each is shown.
[0029]
FIG. 2A shows a state where the eccentric point p of the disk 14 in FIG. 1 is at the position a. In this state, the swinging members 11 a and 11 b are at the center position of the swinging range, and the peripheral surfaces of the swinging members 11 a and 11 b are farthest from the center line of the nozzle 2. The swing members 11 a and 11 b are disposed symmetrically with respect to the center line of the nozzle 2. Therefore, the oscillating members 11a and 11b have no effect on the hot air ejected from the slits 6a and 6b, and the hot air flows along the original ejection direction, so that the filament 4 runs along the center line of the nozzle 2. Flowing.
[0030]
When the disk 14 is rotated in the direction of arrow B shown in FIG. 1 from the state shown in FIG. 2A, the left swing member 11a is lowered and the right swing member 11b is raised simultaneously. When the disk 14 is rotated 90 ° from the state shown in FIG. 2A, the left swing member 11a is positioned at the descending end position and the right swing member 11b as shown in FIG. 2B. Is located at the rising end position. The swinging members 11a and 11b approach the center line of the nozzle 2 with this movement. Immediately below the nozzle 2, the right swing member 11 b approaches the center line of the nozzle 2, that is, the center of the hot air flow area ejected from the slits 6 a and 6 b, thereby causing the Coanda effect and changes the flow direction of the hot air. The Coanda effect refers to a property of fluid that causes a fluid to flow along the wall surface even when the wall surface is a curved surface when the wall surface exists in the flow region of the fluid flowing at high speed.
[0031]
The change in the flow direction of hot air will be described in more detail. The swing member 11b has an elliptical cross section, and is inclined with respect to the center line of the nozzle 2 by the upward movement. The distance from the center line of the nozzle 2 to the peripheral surface of the swing member 11b is as a whole hot air. The flow direction gradually increases toward the downstream. Therefore, the flow direction of the hot air changes along the peripheral surface of the swing member 11b in a direction away from the center line of the nozzle 2, and accordingly, the filament 4 is attracted to the swing member 11b.
[0032]
In the state shown in FIG. 2B, the left rocking member 11a also approaches the center line of the nozzle 2, but the left rocking member 11a is further downstream in the hot air flow direction than the right rocking member 11b. is there. At that position, the flow direction of the hot air has already been changed by the right swing member 11b, and the hot air flow area is away from the left swing member 11a. Therefore, the filament 4 is not attracted to the left swing member 11a.
[0033]
When the disk 14 (see FIG. 1) is further rotated, the left swinging member 11a starts to rise and the right swinging member 11b starts to descend. When the disk 14 is rotated 90 ° from the state shown in FIG. 2B, the swinging members 11a and 11b are positioned at the center of the swinging range as shown in FIG. 2C. At this position, as in FIG. 2A, the peripheral surfaces of the swinging members 11a and 11b are farthest from the center line of the nozzle 2, and the swinging members 11a and 11b do not affect the flow of hot air. Accordingly, the hot air flows along the center line of the nozzle 2, and the filament 4 also flows along the hot air flow.
[0034]
Further, when the disk 14 (see FIG. 1) is rotated 90 ° from the state shown in FIG. 2C, the left swing member 11a is positioned at the rising end position and the right swing member 11b is positioned at the lower end position. Located in. Therefore, contrary to the case shown in FIG. 2B, the hot air blown from the slits 6a and 6b flows in the direction away from the center line of the nozzle 2 along the peripheral surface of the left swing member 11a. Changes. As a result, the filament 4 is attracted to the left swing member 11a.
[0035]
By repeatedly performing the operations of the swing members 11a and 11b described above, the filament 4 is swung in the conveying direction by the conveyor 1, that is, in the vertical direction, and is folded and collected on the conveyor 1, as shown in FIG. The Therefore, the arrangement of the filaments 4 on the conveyor 1 in the vertical direction can be improved, and the deflection width S of the filaments 4 on the conveyor 1 can be increased. Improving the alignment of the filaments 4 in the longitudinal direction is effective in improving the longitudinal strength of the web 8.
[0036]
As described above, since the arrangement of the filaments 4 can be improved only by a simple seesaw motion of the swinging members 11a and 11b, the configuration of the apparatus is extremely simple. Further, since the swinging members 11a and 11b do not rotate, the filament 4 does not wind around the swinging members 11a and 11b even if the swinging members 11a and 11b are arranged closer to each other by the melt blow die 3. The higher the flow rate of hot air, the easier it is to be drawn to the swinging members 11a and 11b. Further, the flow velocity of the hot air rapidly decreases as it moves away from the melt blow die 3. Therefore, the fact that the swing members 11a and 11b can be arranged close to the melt blow die 3 means that the swing width S of the filament 4 can be increased by effectively using the region where the flow velocity of hot air is fast. means.
[0037]
By the way, when hot air is ejected from the slits 6a and 6b, the gas around the hot air also flows along with the hot air. The gas flow around the hot air is called an accompanying flow. It is known that the general melt blow die 3 generates an accompanying flow that is about 10 times as much as the amount of hot air blown out. Effective use of this accompanying flow is a very important point in using the Coanda effect.
[0038]
There are gaps between the melt blow die 3 and the swinging members 11a and 11b, and regions between the swinging members 11a and 11b from these gaps as hot air is injected from the slits 6a and 6b. Air flows into the inside (in the hot air basin). For example, in the state shown in FIG. 2B, the gap between the left swing member 11a and the melt blowing die 3 is larger than the gap between the right swing member 11b and the melt blowing die 3. ing. For this reason, when the left and right gaps are compared, more air flows from the left gap. The inflowed air becomes an accompanying flow of the hot air, and assists the flow of the hot air along the peripheral surface of the right swinging member 11b and further the flow of the filament 4. On the other hand, in the state shown in FIG. 2 (d), conversely, more inflow from the gap between the right swing member 11b and the melt blow die 3 results in an accompanying flow, and the left swing member. The flow of the hot air along the peripheral surface of 11a, and also the flow of the filament 4 are assisted.
[0039]
In this way, the inflow of air between the swinging members 11a and 11b is controlled using the seesaw motion of the pair of swinging members 11a and 11b, and the filament 4 is formed on one swinging member 11a (11b) side. By facilitating the inflow of air from above the other swinging member 11b (11a) when being pulled, the Coanda effect is more effectively exhibited, and the alignment of the filaments 4 is further improved. 4 can be made larger.
[0040]
As described above, the swing members 11a and 11b are preferably arranged as close to the melt blow die 3 as possible. Here, when the peripheral surfaces of the swing members 11a and 11b are closest to the center line of the nozzle 2, the distance from the center line of the nozzle 2 to the swing members 11a and 11b is L1, and this distance L1 is determined. The distance between the melt blow die 3 and the swinging members 11a and 11b is L2. At this time, L1 is preferably 30 mm or less, more preferably 15 mm or less, and most preferably 10 mm or less. L2 is preferably 80 mm or less, more preferably 50 mm or less, and most preferably 40 mm or less. However, the swinging members 11a and 11b need to be arranged at positions where they do not collide with the filament 4 and define a swinging range. Further, in order to shake the filament 4 in a well-balanced manner, the swinging members 11 a and 11 b are symmetrical with respect to the center line of the nozzle 2 when the swinging members 11 a and 11 b are in the middle position of the swinging range. It is preferable to arrange so that.
[0041]
The swing width of the filament 4 also depends on the flow rate of hot air and the motion cycle of the swinging members 11a and 11b. The filament 4 is shaken the most when the motion period of the swinging members 11a and 11b coincides with the natural frequency of the hot air. In order to shake the filament 4 greatly, the motion period of the swinging members 11a and 11b varies depending on the spinning conditions, but in general spinning conditions, it is preferably in the range of 5 to 30 Hz, more preferably 7 to 20 Hz, most preferably in the range of 10-18 Hz. If the motion cycle of the swinging members 11a and 11b is less than 5 Hz, it may be slower than the flow velocity of hot air, and the swing width of the filament 4 on the conveyor 1 may not be increased effectively. The flow velocity of the hot air is 10 m / sec or more, preferably 15 m / sec or more. If the speed is less than this, the filament 4 may not be sufficiently shaken.
[0042]
The lengths of the swinging members 11a and 11b are preferably not less than the width of the filament group spun by the melt blow die 3, that is, the arrangement length of the nozzles 2, and are preferably 50 mm or more, more preferably 100 mm or more. If the lengths of the swinging members 11a and 11b are shorter than the arrangement length of the nozzles 2, the filaments 4 may not be sufficiently arranged at the ends in the width direction of the filament group. In addition, it is not appropriate to arrange the swing members having short lengths in series because the swing members may interfere with each other or the filaments may not be sufficiently arranged between the swing members.
[0043]
Although FIG. 1 shows an apparatus for producing a web 8 in which filaments 4 are arranged in the longitudinal direction, the web in which filaments 4 are arranged in the transverse direction by changing the arrangement of the melt blowing die 3 and the airflow vibration mechanism 10. 8 can also be manufactured. FIG. 3 shows an example of a web manufacturing apparatus in which filaments are arranged in the transverse direction. In FIG. 3, (a) is a front view, (b) is a side view, and each airflow vibration mechanism shows only a swing member. Further, in FIG. 3, the arrangement of the melt blow die and the swinging member is only different from that in FIG. 1, and therefore, the same reference numerals as those in FIG.
[0044]
As shown in FIG. 3, in order to arrange the filaments 4 in the lateral direction, the melt blowing dies 3 are arranged so that the longitudinal direction of the arrangement of the nozzles 2 is parallel to the conveying direction of the web 8 by the conveyor 1. The swinging members 11a and 11b are also arranged so as to face each other with the filament 4 pushed out from the nozzle 2 so as to be parallel to the melt blowing die 3. Each swinging member 11a, 11b is subjected to seesaw motion as described with reference to FIG. Thereby, the filament 4 pushed out from the nozzle 2 is collected on the conveyor 1 while being shaken in the horizontal direction, and the web 8 with improved arrangement of the filaments 4 in the horizontal direction can be obtained.
[0045]
In the arrangement shown in FIG. 1, the width of the web 8 depends on the length in the longitudinal direction of the arrangement of the nozzles 2, but in the arrangement shown in FIG. 3, the width of the web 8 depends on the deflection width S of the filament 4. . Therefore, in the arrangement shown in FIG. 3, the width of the web 8 can be freely changed by appropriately setting the deflection width S of the filament 4. That is, a wider web 8 can be manufactured by increasing the deflection width S of the filament 4.
[0046]
In ordinary melt blow spinning, the filament linearly collides with the conveyor together with hot air, so the time to reach the conveyor, that is, the cooling time is short. Moreover, if the distance between the nozzle and the conveyor is too large, the formation of the web (partial uniformity of basis weight) will deteriorate. Therefore, in normal melt blow spinning, the distance between the nozzle and the conveyor is about 300 mm. On the other hand, according to the present invention, since the deflection width S of the filament 4 is increased, the time until the filament 4 reaches the conveyor 1 is increased, and the distance between the meltblowing die 3 and the conveyor 1 is not increased. The filament 4 can be cooled well. Moreover, although the reason is not necessarily clear, it became clear as a result of the experiment that the formation of the web 8 is rather good.
[0047]
The present invention has been described with some typical examples. Hereinafter, examples of the filament, the spinning means, the form of the swing member, and other additional components applicable to the present invention will be described.
[0048]
<filament>
As the polymer suitable for the filament used in the present invention, thermoplastic resins such as polyethylene, polypropylene, polyester, polyamide, polyvinyl chloride resin, polyurethane, fluorine resin, and modified resins thereof can be used. In addition, a resin by a wet or dry spinning apparatus such as a polyvinyl alcohol resin or a polyacrylonitrile resin can also be used.
[0049]
The filament in the present invention is a long fiber filament. In general, the long fiber filament means one having an average length exceeding 100 mm, and the filaments continuously spun as in the present invention are included in the long fiber filament. Further, if the diameter of the filament immediately after spinning is 50 μm or more, the filament is rigid and entanglement becomes insufficient. Then, the diameter of the filament used for this invention becomes like this. Preferably it is 30 micrometers or less, More preferably, it is 25 micrometers or less. When a particularly strong web is desired, it is desirable to stretch the web in the filament arrangement direction after spinning the web. In this case, the diameter of the filament after stretching is desirably 5 μm or more and 15 μm or less. The diameter and length of the filament are measured from an enlarged photomicrograph, and the length is shown as an average value of 30 and the diameter is shown as an average value of 100.
[0050]
<Spinning means>
As the filament spinning means, the melt blow method, which is a broadly-defined spunbond method, has been described. Hereinafter, an example using the narrowly-defined spunbond method will be described.
[0051]
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a web manufacturing apparatus using a narrowly-defined spunbond method as viewed from the front. In ordinary spunbond spinning, a large number of filaments 44 spun from a spunbond die 43 having a large number of spinning holes arranged in parallel in the width direction of the conveyor 41 are sucked by the air 46 by the ejector 45, and the ejector 45 The air is accelerated by the nozzle 45 a and is collected on the conveyor 41 along with the high-speed airflow that is the air 46. The conveyor 41 is driven by a conveyor roller (not shown), and conveys the filament 44 from the left side to the right side of the drawing.
[0052]
Directly below the ejector 45, a pair of swinging members 51a and 51b are arranged to face each other with the filament 44 discharged together with the air 46 from the nozzle 45a. The swing members 51a and 51b are the same as those shown in FIG. 1 and the drive mechanism thereof is omitted. However, the seesaw motion is performed in the same manner as in FIG. The filaments 44 are alternately drawn by periodically varying the direction of the sheet. Thereby, the filament 44 is folded in the vertical direction and collected on the conveyor 41, and a web 48 in which the filaments 44 are arranged in the vertical direction is obtained.
[0053]
Similarly to the case of the melt blow method described above, the spunbond die 43 and the swinging members 51a and 51b are arranged in parallel to the conveying direction of the web 48 by the conveyor 41, so that the web in which the filaments 44 are arranged in the lateral direction. 48 can be manufactured.
[0054]
When the spinning method of the filament is a narrowly-defined spunbond method or flash spinning method, the crystallization of the filament may have already been performed, but even in such a case, by using the airflow vibration mechanism, The arrangement of the filaments can be dramatically improved, and a web that is strong in the arrangement direction of the filaments can be obtained.
[0055]
Further, a general spinning means has a plurality of nozzles, but the arrangement of the nozzles is not limited at all in the present invention. For example, in the melt blow die 3 shown in FIG. 1, a plurality of nozzles 2 are arranged in a row as shown in FIG. On the other hand, a spunbond die generally has a plurality of nozzles. There are various patterns of nozzle arrangement patterns in the spunbond die. For example, in the spunbond dies 23 shown in FIG. 5B, the positions of the nozzles 22 in each row are arranged with a half pitch shift in the longitudinal direction of the arrangement of the nozzles 22. In the spunbond die 33 shown in FIG. 5C, the nozzle units 32 each having a plurality of nozzles 32a are arranged in a plurality of rows, and the positions of the nozzle units 32 in each row are arranged in the arrangement of the nozzle units 32. They are arranged with a half-pitch shift in the longitudinal direction. In any case of FIGS. 5A to 5C, the longitudinal direction of the nozzle array is the left-right direction of the drawing.
[0056]
<Oscillating member>
In the above-described example, the shaft-like rocking member having an elliptical cross section is shown, but the shape of the rocking member applicable to the present invention is not limited thereto, and at least the surface of the rocking member faces the high-speed fluid. Any shape can be adopted as long as the region to be followed and the lower region following the region are smoothly convex toward the high-speed fluid. Some examples are shown below.
[0057]
FIG. 6 shows shaft-like rocking members 61a and 61b having a circular cross section. Such swinging members 11a and 11b are easy to manufacture.
[0058]
FIG. 7 shows shaft-shaped rocking members 71a and 71b having a teardrop-shaped cross section. The swing members 71a and 71b are arranged with the edge portions 72a and 72b facing upward, that is, toward the spinning die 70 side. Thereby, compared with the case where the cross section is circular or elliptical, the position where the distance L1 shown in FIG. Can function.
[0059]
The swinging members 81a and 81b shown in FIG. 8 have a shape in which a shaft having an elliptical cross section is cut along the longitudinal direction of the swinging members 81a and 81b at the upper part (end on the spinning die 80 side). ing. In the case of an oscillating member having an elliptical cross section, the portion above the position where the distance L1 shown in FIG. 1 is determined when the oscillating member is at the rising end position does not contribute to changing the flow direction of the high-speed fluid. Therefore, by making this part into a cut shape, the position where the distance L1 shown in FIG. 1 is determined can be brought closer to the spinning die 80 and the swinging members 81a and 81b can be arranged. Although not shown in the drawing, this is the same even when the cross section is circular or teardrop shape. In order to bring the position where the distance L1 is determined closer to the spinning die 80, as shown in FIGS. 8B and 8C, when the swinging members 81a and 81b are at the rising end position, the bottom surface of the spinning die 80 is used. It is preferable to form the upper surfaces 82a and 82b of the oscillating members 81a and 81b so that the angle θ between the oscillating members 81a and 81b and the upper surfaces 82a and 82b of the oscillating members 81a and 81b is 0 degrees or more.
[0060]
FIG. 9 shows plate-like rocking members 91a and 91b instead of shafts. The fact that the oscillating member changes the flow direction of the high-speed fluid is actually the surface of the oscillating member that faces the flow area of the high-speed fluid, and the other surfaces can be of any shape. It has no effect on the flow of high-speed fluid. Therefore, as shown in FIG. 9, the rocking members 91a and 91b can be reduced in weight by forming the rocking members 91a and 91b in a plate shape. Since the light swing members 91a and 91b are used, the swing members 91a and 91b can be moved with a small force. Therefore, a small drive source for the swing members 91a and 91b can be used. Even a shaft-like rocking member can be reduced in weight by using a hollow rocking member instead of a solid one.
[0061]
In the present invention, the oscillating members do not have to be paired and may be one. Even if there is only one swinging member, the swinging member swings so as to be accompanied by a rising operation when approaching the high-speed fluid and accompanied by a descending operation when leaving the high-speed fluid. However, when there is only one swing member, the swing width of the filament is also small, so whether to use one swing pair or a pair of swing members is necessary to obtain the target web. Select according to the width.
[0062]
<Additional components>
The obtained web can be used as it is, but the filament arrangement can be further improved by stretching in the filament arrangement direction. Therefore, it is preferable to add a stretching device that stretches the web in the filament arrangement direction. At this time, the better the filament arrangement, the higher the probability that the filament will be substantially stretched when the web is stretched, and the strength of the final stretched web will also be greater. If the arrangement of the filaments is poor, even if the web is stretched, the probability that the filaments are substantially stretched becomes low simply by widening the folded structure of the filaments and the spacing between the filaments, and sufficient strength after stretching cannot be obtained. Moreover, the filaments can be prevented from being broken during stretching by arranging the filaments in a highly unidirectional manner at the web stage.
[0063]
The web in which the filaments are arranged in the machine direction is stretched in the machine direction. For stretching in the longitudinal direction of the web, there are cases in which full stretching is performed in one stage, but a multi-stage stretching method is mainly used. In the multi-stage stretching method, the first stage of stretching is performed as preliminary stretching immediately after spinning, and the second and subsequent stages of stretching that are performed thereafter are performed as main stretching. Among these, it is particularly preferable to use the proximity stretching method for the first stage of multistage stretching.
[0064]
Proximity stretching is a method in which a web is stretched by the difference in surface speed between two adjacent sets of rolls, and stretching is performed while maintaining a short distance between stretches (distance from the starting point to the end point of stretching). It is desirable that the distance is 100 mm or less. In particular, when the filaments are arranged in the longitudinal direction as a whole but are bent to some extent, keeping the distance between the draws as short as possible is important for effectively drawing the individual filaments. The heat in the proximity stretching is usually given by heating a roll to be stretched, and the stretching point is supplementarily heated by hot air or infrared rays. Moreover, warm water, steam, etc. can also be used as a heat source at the time of close drawing.
[0065]
On the other hand, in multistage stretching, not only proximity stretching but also various means used for ordinary web stretching can be applied to the second and subsequent stretches. For example, stretching methods such as roll stretching, hot water stretching, steam stretching, hot platen stretching, and roll rolling. The proximity drawing is not necessarily required because the individual filaments have already been extended in the longitudinal direction in the first stage drawing.
[0066]
On the other hand, the web in which the filaments are arranged in the transverse direction is stretched in the transverse direction. As a means for stretching the web in the transverse direction, for example, a tenter-type transverse stretching apparatus used for biaxial stretching of a film, a pulley-type transverse stretching apparatus described in JP-B-3-36948, A grooved roller type transverse stretching device that stretches the web in the transverse direction by sandwiching the web between two grooved rollers each having a groove along the circumferential direction can be used. Among these stretching devices, the pulley-type transverse stretching device is an inexpensive and simple method, and the stretching ratio can be freely changed and high-stretching is also possible. Most suitable as a device.
[0067]
In addition, when it is desired to greatly increase the width of the web after stretching, a temperature higher than the normal stretching temperature (a temperature higher by 5 to 10 ° C. in the case of polyester, polypropylene) before transverse stretching at the normal stretching temperature. In the case of, a method of pre-stretching at a temperature higher by 20 to 30 ° C. is effective. In this case, the above-described stretching device can be used as the lateral stretching device.
[0068]
In stretching the web, the web before stretching is lightly embossed and then stretched to increase the stretch ratio, improve the strength after stretching, and reduce troubles such as stretch breakage. Stretching can be performed. The emboss pattern in this case is desirably a pattern having directivity in a direction perpendicular to the stretching direction. The embossing temperature is preferably lower than the stretching temperature + 5 ° C. If the embossing pressure is too high, the filament of the web will be damaged and the stretch may be broken. Therefore, the linear pressure is preferably in the range of 3 N / cm to 50 N / cm, more preferably in the range of 8 N / cm to 30 N / cm, most preferably The range is preferably 10 N / cm to 25 N / cm. In the case of an embossing roller, the entire width of the web is not uniformly pressed by the embossing roller, and the embossing pressure is not applied to each embossing point. However, in the embossing carried out here, the embossing pressure is sufficiently small and does not need to be calculated strictly, so here the embossing pressure is the same as the normal linear pressure,
Linear pressure (N / cm) = pressing force (N) / embossing roller width (cm)
Defined in
[0069]
The draw ratio of the web varies depending on the type of filament polymer constituting the web, the spinning means of the web, the intended longitudinal and transverse strength, elongation, and the like. However, regardless of which type or means is used, a draw ratio that can achieve the high alignment and high strength of the web, which is the object of the present invention, is selected.
[0070]
The draw ratio is defined by the following formula based on marks placed at a constant interval in the drawing direction on the web before drawing.
Stretch ratio = [Length between marks after stretching] / [Length between marks before stretching]
The draw ratio here does not necessarily mean the draw ratio of each filament as in the case of drawing a normal long fiber filament yarn.
[0071]
As described above, the web can be further improved in the filament arrangement by stretching in the filament arrangement direction. However, when the degree of crystallinity of the filament is large, the filament does not have elongation, and the stretching tension becomes high, so that post-stretching at a high magnification may be difficult. When post-stretching at a high magnification is desired, it is effective to reduce the crystallinity of the filament by cooling the filament directly under the nozzle. The most effective means for that is to provide a spray nozzle (not shown) for spraying mist-like water into the high-speed airflow between the spinning device and the conveyor so that the mist-like liquid is included in the high-speed airflow. .
[0072]
Adding an oil agent that can impart properties such as so-called spinning / stretching oil agent and properties such as electrostatic removal to the mist-like liquid improves the subsequent extensibility and reduces fluff. Further, it is effective in that the strength and elongation after stretching can be improved. Note that the fluid ejected from the spray nozzle does not necessarily need to contain moisture or the like as long as it can cool the filament, and may be cold air.
[0073]
The web obtained by the present invention is excellent in tensile strength and dimensional stability, and can be used as a raw material web for a nonwoven fabric or an orthogonal nonwoven fabric that requires strength in one direction. Further, the web according to the present invention can be used as it is as a web that requires unidirectional strength, and can also be used by laminating with it for reinforcing the strength in the lateral direction of paper, nonwoven fabric, cloth, film, etc. . In addition, the stretched web according to the present invention has good gloss, and can be used as a packaging material or the like utilizing the gloss.
[0074]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the oscillating member is disposed below the spinning means, and the filament is oscillated up and down around the center side of the flow area of the high-speed fluid rather than itself. It can be favorably shaken in one direction. Further, since the swinging member is not rotated to swing the filament, it is possible to prevent the filament from being entangled even if the swinging member is disposed in the vicinity of the spinning means and the flow area of the high-speed fluid. Further, since the gap between the swinging member and the spinning means changes due to the operation of the swinging member, a fluid other than the high-speed fluid flows into the flow area of the high-speed fluid through this gap, and the effect of the swinging member is more effectively exhibited. Can be made.
[0075]
According to the present invention, the swing width of the filament can be increased, whereby the stretchability of the web can be improved when the swing direction of the filament is the longitudinal direction of the web. A wide web can be produced when is the transverse direction of the web. Further, the arrangement of the filaments can be improved by increasing the deflection width of the filaments. As a result, it is possible to improve the strength and dimensional stability of the web in the filament arrangement direction when the obtained web is stretched. In addition, when the web obtained in the present invention is stretched, the filament becomes fine denier, so that the stretched web is more flexible and feels better, the texture is better, and the gloss is further increased.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view of a web manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention for manufacturing a web in which filaments are arranged in a longitudinal direction.
FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of the swing member and the behavior of the filament shown in FIG. 1;
FIGS. 3A and 3B are views of a web manufacturing apparatus according to another embodiment of the present invention for manufacturing a web in which filaments are arranged in a lateral direction, in which FIG. 3A is a front view, and FIG. A side view is shown.
FIG. 4 is a diagram showing the configuration of a web manufacturing apparatus using a narrowly-defined spunbond method to which the present invention is applied.
FIG. 5 is a bottom view of the spinning means showing some examples of nozzle arrangements.
FIG. 6 is a view showing a rocking member having a circular cross section.
FIG. 7 is a view showing a swing member having a teardrop-shaped cross section.
FIG. 8 is a view showing a swinging member cut off from the upper part together with its operation.
FIG. 9 is a diagram showing a plate-like rocking member.
[Explanation of symbols]
1,41 conveyor
2,22,32a, 45a Nozzle
3 Melt blow dies
4,44 Filament
5a, 5b Air supply path
6a, 6b slit
8,48 web
10 Airflow vibration mechanism
11a, 11b, 51a, 51b, 61a, 61b, 71a, 71b, 81a, 81b, 91a, 91b Oscillating member
12 Connecting members
13 arms
14 disc
32 nozzle unit
23, 33, 43 Spunbond dies
45 Ejector
70,80 Spinning dies

Claims (11)

溶融ポリマーをフィラメントとして押し出す複数のノズル、および押し出されたフィラメントを細化するための高速流体を噴射する噴射部を備えた紡糸手段と、前記ノズルから押し出されたフィラメントを捕集し搬送するコンベアと、前記紡糸手段の下方に配置され、前記噴射部から噴射された高速流体の流域に対面する表面を有する揺動部材とを用いた、フィラメントが一方向に配列されたウェブの製造方法であって、
前記噴射部から高速流体を噴射すると同時に、前記ノズルからフィラメントを押し出す工程と、
前記揺動部材を、前記揺動部材よりも前記高速流体の流域の中心側を中心として上下に揺動させ、前記高速流体の流れの向きを周期的に変動させる工程と、
流れの向きが周期的に変動する前記高速流体に随伴するフィラメントをコンベア上に捕集する工程とを有する、ウェブの製造方法。A plurality of nozzles for extruding the molten polymer as filaments, a spinning means including an ejection unit that ejects a high-speed fluid for thinning the extruded filaments, and a conveyor that collects and conveys the filaments extruded from the nozzles. A method of producing a web in which filaments are arranged in one direction using a swinging member disposed below the spinning means and having a surface facing a flow area of a high-speed fluid ejected from the ejection unit. ,
Simultaneously ejecting a high-speed fluid from the ejection unit and extruding a filament from the nozzle;
Oscillating the oscillating member up and down around the center of the flow area of the high-speed fluid relative to the oscillating member, and periodically changing the flow direction of the high-speed fluid;
And collecting the filaments accompanying the high-speed fluid whose flow direction periodically changes on a conveyor. ２つの前記揺動部材が、前記噴射部から噴射される高速流体の両側に対として互いに連結して配置され、
前記揺動部材を揺動させる工程は、前記対の揺動部材を、その中間位置を中心としてシーソー運動させることを含む、請求項１に記載のウェブの製造方法。The two rocking members are connected to each other as a pair on both sides of the high-speed fluid ejected from the ejection unit,
The method of manufacturing a web according to claim 1, wherein the step of swinging the swinging member includes causing the pair of swinging members to perform a seesaw motion around an intermediate position thereof. 前記揺動部材を揺動させる工程は、前記シーソー運動によって各揺動部材について前記紡糸手段との間の隙間に差を生じさせ、隙間の小さい方と比べて隙間の大きい方から、２つの移動部材の間へ流入する、より大きな空気の流れを生じさせることを含む、請求項２に記載のウェブの製造方法。The step of oscillating the oscillating member causes a difference in the gap between the oscillating member and the spinning means for each oscillating member by the seesaw motion, so that two movements are performed from the larger gap compared to the smaller gap. The method of manufacturing a web according to claim 2, comprising generating a greater air flow that flows between the members. 前記揺動部材を揺動させる工程は、前記揺動部材の揺動範囲の上昇端位置において前記高速流体の流域の中心に最も接近するように前記揺動部材を揺動させることを含む、請求項１ないし３のいずれか１項に記載のウェブの製造方法。The step of oscillating the oscillating member includes oscillating the oscillating member so as to be closest to the center of the flow area of the high-speed fluid at the rising end position of the oscillating range of the oscillating member. Item 4. The method for producing a web according to any one of Items 1 to 3. フィラメントが一方向に配列されたウェブの製造装置であって、
溶融ポリマーをフィラメントとして押し出す複数のノズル、および押し出されたフィラメントを細化するための高速流体を噴射する噴射部を備えた紡糸手段と、
前記ノズルから押し出されたフィラメントを捕集し搬送するコンベアと、
前記高速流体の流域に対面する表面を持つ揺動部材であって、前記紡糸手段の下方に配置され、前記揺動部材よりも前記高速流体の流域の中心側を中心として上下に揺動し、前記高速流体の流れの向きを周期的に変動させる揺動部材とを有する、ウェブの製造装置。A web manufacturing apparatus in which filaments are arranged in one direction,
A spinning means comprising a plurality of nozzles for extruding the molten polymer as filaments, and an injection section for injecting a high-speed fluid for thinning the extruded filaments;
A conveyor that collects and conveys the filament extruded from the nozzle;
A swinging member having a surface facing the flow area of the high-speed fluid, disposed below the spinning means, and swinging up and down around the center side of the flow area of the high-speed fluid from the swinging member; An apparatus for manufacturing a web, comprising: a swinging member that periodically changes the flow direction of the high-speed fluid. 前記揺動部材は、その上下動によって前記揺動部材と前記紡糸手段との間から前記高速流体の流域中へのエアの流入を制御するエア流入制御機構を兼ねる、請求項５に記載のウェブの製造装置。The web according to claim 5, wherein the swing member also serves as an air inflow control mechanism that controls inflow of air from between the swing member and the spinning means into the flow region of the high-speed fluid by its vertical movement. Manufacturing equipment. ２つの前記揺動部材が、前記噴射部から噴射される高速流体の両側に対として互いに連結して配置され、前記対の揺動部材は、その中間位置を中心としてシーソー運動する、請求項５または６に記載のウェブの製造装置。The two rocking members are connected to each other as a pair on both sides of the high-speed fluid ejected from the ejection unit, and the pair of rocking members perform a seesaw motion around an intermediate position thereof. Or the manufacturing apparatus of the web of 6. 前記揺動部材は、その揺動範囲の上昇端位置で前記高速流体の流域の中心に最も接近する、請求項４ないし７のいずれか１項に記載のウェブの製造装置。8. The web manufacturing apparatus according to claim 4, wherein the rocking member is closest to a center of the flow area of the high-speed fluid at a rising end position of the rocking range. 9. 前記揺動部材は、円形、楕円形、またはティアドロップ形状の断面を有するシャフト状の部材である、請求項５ないし８のいずれか１項に記載のウェブの製造装置。9. The web manufacturing apparatus according to claim 5, wherein the rocking member is a shaft-shaped member having a circular, elliptical, or teardrop-shaped cross section. 前記揺動部材は、前記揺動部材が前記高速流体の流域の中心に最も接近したときに前記高速流体の流域の中心に対する最短距離が定まる部分よりも上側の部分を前記揺動部材の長手方向に沿って切り取った形状とされている、請求項９に記載のウェブの製造装置。The rocking member has a portion above the portion where the shortest distance to the center of the high-speed fluid flow area is determined when the rocking member is closest to the center of the high-speed fluid flow area in the longitudinal direction of the rocking member. The web manufacturing apparatus according to claim 9, wherein the web cutting apparatus has a shape cut along the line. 前記揺動部材は板状の部材である、請求項５ないし８のいずれか１項に記載のウェブの製造装置。The web manufacturing apparatus according to claim 5, wherein the swinging member is a plate-like member.

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