JP4233181B2 - 横配列ウェブの製造方法および製造装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超高速紡糸によるフィラメントが横方向に配列されてなる横配列ウェブ、その横配列ウェブの製造方法および製造装置や、その製造装置に用いられる紡糸ヘッドに関する。この横配列ウェブは横延伸不織布の原料ウェブとして使用され、さらに、そのように横延伸不織布の原料ウェブとして使用されることにより、横延伸不織布と縦配列不織布などとを積層して直交不織布を製造する際の原料ウェブとして使用される。
【０００２】
【従来の技術】
従来の不織布は、その不織布を構成するフィラメントの向きが揃っていないランダム不織布であるものが多く、その強度は小さく、寸法の安定性のないものが多かった。これらの従来の不織布がもつ欠点を改善した発明として、本出願人による特公平３―３６９４８号公報、特許第２６１２２０３号公報および特公平７−６１２６号公報等に記載されたものがある。それらの公報には、不織布を延伸し、延伸された不織布同士を、それらの不織布の延伸方向が互いに直交するように接合してなる積層不織布や、それらの不織布の製造方法が記載されている。
【０００３】
特公平３−３６９４８号公報には、不織布の製造方法として、未配向フィラメントを紡糸して作製された長繊維不織布を、一方向に配列されたフィラメントの成分が多くなるように延伸適温で一方向に延伸する方法や、その方法により延伸された不織布同士を、それぞれの不織布の延伸方向が互いに直交するように積層して接合する方法が記載されている。
【０００４】
また、特公平３−３６９４８号公報には、スプレー紡糸として、未配向で一方向に配列しているフィラメントよりなる長繊維不織布を製造する方法が記載されている。その長繊維不織布の製造方法では、まず、一方向に走行するスクリーンメッシュ上で、ノズルより押出されたフィラメントを、スパイラル状に旋回する加熱エアーで散らす。さらに、このノズルの下方で２つのエアーが互いに衝突するようにそれらのエアーが噴射されており、それら２つのエアーが衝突することで拡がるエアーによって、回転されてきた紡出フィラメントがさらに散らされる。ここで、互いに衝突する２つのエアーの進行方向がスクリーンメッシュの進行方向と平行な場合には、紡出フィラメントがスクリーンメッシュの進行方向に対して垂直な方向に散らされ、散らされたフィラメントが、横方向に配列された成分を多くした形でスクリーンメッシュ上に蓄積される。これにより、横方向に配列を主体とした不織布が製造される。これとは反対に、互いに衝突する２つのエアーの進行方向が、スクリーンメッシュの進行方向とほぼ直交する方向である場合には、紡出フィラメントがスクリーンメッシュの進行方向と平行な方向に散らされ、散らされたフィラメントが、縦方向に配列された成分を多くした形でスクリーンメッシュ上に蓄積される。これにより、縦方向に配列を主体とした不織布が製造される。
【０００５】
特許第２６１２２０３号公報には、不織布の製造方法として、走行するベルトコンベア上に向けて、エジェクタから流体と共に繊維を噴出し、そのベルトコンベア上で、繊維が一方向に配列されるようにその繊維を集積させることにより、繊維の配列したウェブを製造する方法が記載されている。その製造方法の一例では、コンベアベルトの少なくとも一部を、その走行方向に対して垂直方向で、かつ下方に湾曲を生ずるようにし、そのコンベアベルトにおける溝状に湾曲した部分の底部へエジェクタより流体と繊維を噴出する。そして、噴出された流体をコンベアベルトの溝の方向に飛散させることにより、その飛散する方向へ繊維を配列させている。
【０００６】
特公平７−６１２６号公報には、スプレー紡糸として、複数のフィラメントがほぼ一方向に配列されて構成された一方向配列不織布の製造方法が記載されている。その製造方法では、高分子物質を紡口から紡出させることでフィラメントを紡糸する際に、その紡出フィラメントを旋回または幅方向に振動させ、旋回または振動しているフィラメントが２倍以上のドラフト性を有する状態で、旋回または振動しているフィラメントの１本を中心に、そのフィラメントの側方よりほぼ左右対称の一対以上の流体をフィラメントに作用させる。このようにフィラメントに一対以上の流体を作用させることにより、フィラメントにドラフトをかけながらフィラメントの紡出方向と直角な方向へそのフィラメントを飛散させる。これにより、フィラメントが飛散する方向に配列されたフィラメントが層状に積層され、一方向配列不織布が製造される。
【０００７】
これらの製法により製造された不織布は、強度があるばかりでなく、その不織布を構成するフィラメントの延伸後の径が５〜１５μｍと細いため、手による触感もゴワゴワせず、フレキシブルでしなやかな不織布とすることができた。また、見た目も光沢があり、印刷特性のよい不織布とすることができ、フィラメント径が小さいことより不織布としての地合がよく、その上、強度があることより、薄くても実用性のある不織布とすることもできた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述したそれぞれの公報に記載された製法によって、強度が大きく、布としての風合いをもつ不織布を製造する際には、不織布のコストダウンを図るために生産性を向上させる必要がある。そのためには、それらの公報に記載された製造装置において、さらに生産性を良くし、コストダウンを図るためには、フィラメントが横方向に配列されてなる横配列ウェブのフィラメントを紡糸する紡糸手段をさらに改良して発展させる必要がある。また、生産性良くフィラメントを紡糸すると同時に、生産性が良いにも関わらず、得られたフィラメントからなる横配列ウェブの強度を大きくして、そのウェブを生産する必要がある。
【０００９】
最終的に出来上がった製品のフィラメントの径が決められていれば、単錐ノズルで生産性を高くすることは、端的にいって、その単錐ノズルによるフィラメントの紡糸速度を上げることを意味する。従来の技術によるフィラメントを高速で紡糸する方法では、高分子刊行会から出版されている「最新の紡糸技術」（繊維学会編）に記載されているように、工業的に１０，０００ｍ／分程度が限度とされている。幅方向にフィラメントが配列されてなる広幅の横配列ウェブを製造する際には、この従来の限界をはるかに越える紡糸速度で、最低でも３０，０００ｍ／分で、さらには１００，０００ｍ／分をも越える速度でフィラメントを紡糸する必要がある。
【００１０】
ただし、単に生産性がよいだけでは無意味であり、製造された不織布の特性もよいことも必要である。すなわち、横配列ウェブに布としての風合いを持たせるためにフィラメントの径が細いことも重要であり、紡糸された直後でのフィラメントの径が１０μｍ以上３０μｍ以下、望ましくは２５μｍ以下である必要がある。また、紡糸されたフィラメントからなる横配列ウェブをその横方向に延伸することで横延伸ウェブを作製した場合、その横延伸ウェブの延伸方向の引張強度が、１．５ｇ／ｄ以上、望ましくは１．８ｇ／ｄ以上、さらに望ましくは２．０ｇ／ｄ以上であることが要求される。また、それらの横配列ウェブや横延伸ウェブを不織布として使用するために、それらのウェブにおいてだま等のフィラメント切れに伴う欠陥部を発生させることの少ない紡糸手段が求められる。
【００１１】
本発明の目的は、紡糸されたフィラメントが横方向に配列されてなる横配列ウェブにおいて、生産性が高く、コストダウンが可能な横配列ウェブ、その横配列ウェブを製造するための方法および装置や、その製造装置に用いられる紡糸ヘッドを提供することにある。また、本発明は、生産性が高いのと同時に、生産性が高いにも関わらず、得られた横配列ウェブの横方向の強度が大きく、かつ布としての風合いをもつ横配列ウェブ、およびそのような横配列ウェブを製造するための製造方法および製造装置を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の横配列ウェブの製造方法は、一方向に走行する帯状のコンベアの上方で、開口端の内径が０．６ｍｍ以上の紡糸ノズルから溶融樹脂を下方に向けて３０ｇ／分以上で糸状に押し出す工程と、前記紡糸ノズルの開口端の周囲における該開口端と同心の直径２．５ｍｍ以上の円の外側周囲全体で、高温の一次エアーを重力方向に向けて高速で流すことで、前記紡糸ノズルから押し出された糸状の前記溶融樹脂を前記一次エアーによって振動させる工程と、前記一次エアーによって振動しつつ落下する糸状の前記溶融樹脂における前記コンベアの走行方向上流側および下流側のそれぞれから前記溶融樹脂に向けて高温の二次エアーを噴出し、前記紡糸ノズルの下方で前記上流側および下流側からの前記二次エアー同士を衝突させることにより、衝突したそれぞれの前記二次エアーの少なくとも一部を前記コンベアの幅方向に拡散させ、前記幅方向に拡散した前記二次エアーによって、振動しつつ落下する糸状の前記溶融樹脂を前記コンベアの幅方向に広げることで、糸状の前記溶融樹脂から構成されるフィラメントを３０，０００ｍ／分で紡糸する工程と、前記コンベアの幅方向に広げられて紡糸された前記フィラメントが前記コンベア上に集積することにより、前記フィラメントが前記コンベアの幅方向に配列されて前記コンベア上に集積されてなる横配列ウェブが作製される工程とを有する。
【００２０】
また、前記二次エアーによって糸状の前記溶融樹脂が前記コンベアの幅方向に広がった後、糸状の前記溶融樹脂が前記コンベアに到達する前に、霧状の水分を含むエアーで糸状の前記溶融樹脂を冷却する工程をさらに有していることが好ましい。
【００２１】
さらに、本発明は、フィラメントが横方向に配列されてなる横配列ウェブの製造装置であって、一方向に走行する帯状のコンベアと、前記コンベアの上方に配置され、溶融樹脂を下方に向けて糸状に押し出すための、開口端の内径が０．６ｍｍ以上０．８５ｍｍ以下である紡糸ノズルと、前記紡糸ノズルの周囲に形成され、前記紡糸ノズルから押し出された糸状の前記溶融樹脂が振動するように、前記紡糸ノズルの開口端の周囲における該開口端と同心の直径２．５ｍｍ以上の円の外側周囲全体で高温の一次エアーが重力方向に向かって高速で流れるように前記一次エアーを噴出する円環状のスリットと、前記一次エアーによって振動しつつ落下する糸状の前記溶融樹脂における前記コンベアの走行方向上流側および下流側にそれぞれ配置され、振動しつつ落下する糸状の前記溶融樹脂に向けて高温の二次エアーを噴出することにより、前記紡糸ノズルの下方で糸状の前記溶融樹脂における前記コンベアの走行方向上流側および下流側から前記二次エアー同士を衝突させるための少なくとも一対の二次エアー噴出口とを有する。
【００２２】
さらに、内部が前記紡糸ノズルとなる円筒状の紡糸ノズル部と、該紡糸ノズル部の外周面の外側に形成された前記円環状のスリットとを備えた紡糸ヘッドが前記コンベアの上方に配置されており、前記紡糸ノズル部の下端面が、前記紡糸ヘッドにおける前記円環状のスリットの外側周囲の部分から０．０１ｍｍ〜１ｍｍだけ突出していることが好ましい。
【００２３】
さらに、前記一次エアーを噴出する前記円環状のスリットの外側に、前記紡糸ノズルから押し出された糸状の前記溶融樹脂が固化してなるフィラメントが安定して紡糸されるように熱風を噴出する、前記二次エアー噴出口とは異なる別の噴出口が複数設けられていることが好ましい。
【００２４】
さらに、内部が前記紡糸ノズルとなる円筒状の紡糸ノズル部と、該紡糸ノズル部の外周面の外側に形成された前記円環状のスリットとを備えた紡糸ヘッドが前記コンベアの上方に配置されており、前記円環状のスリットから、速度および温度が均一化された前記一次エアーを噴出させるために、前記紡糸ヘッドの内部に、前記円環状のスリットと連通し、少なくとも一部の隙間の大きさが０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であるスリット状流路が形成されていることが好ましい。
【００２５】
上記の通りの発明に係る横配列ウェブの製造方法および製造装置では、開口端の内径が０．６ｍｍ以上の紡糸ノズルから下方に向けて糸状に押し出された溶融樹脂が、押し出された溶融樹脂の周囲で重力方向に高速に流れる高温の一次エアーによって振動する。次に、一次エアーによって振動しつつ落下する糸状の溶融樹脂に向けて、その溶融樹脂おけるコンベアの走行方向上流側および下流側のそれぞれから高温の二次エアーを噴出して、紡糸ノズルの下方でそれらの二次エアー同士を衝突させる。これにより、衝突してコンベアの幅方向に拡散する二次エアーに、振動しつつ落下する糸状の溶融樹脂がのり、その糸状の溶融樹脂がコンベアの幅方向に広がる。このように一次エアーによって振動しつつ落下している糸状の溶融樹脂を二次エアーによって広げることにより、その糸状の溶融樹脂が固化してなるフィラメントを３０，０００ｍ／分の高速で紡糸することが可能となる。次に、糸状の溶融樹脂がコンベアの幅方向に広げられることで紡糸されたフィラメントが、コンベアの幅方向に配列された状態でそのコンベア上に集積される。これにより、フィラメントがコンベアの幅方向に配列されて構成された、そのコンベアの走行方向に沿って一方向に延びる横配列ウェブが製造される。このような横配列ウェブの製造工程では、フィラメントが３０，０００ｍ／分の高速で紡糸されるので、横配列ウェブの生産性が向上し、その横配列ウェブのコストダウンを図ることが可能となる。また、フィラメントが横配列ウェブの幅方向の一端部から他端部にまでその幅方向に渡っていて、幅が３００ｍｍ以上の横配列ウェブを製造することができる。
【００２６】
さらに、本発明は、溶融樹脂を糸状に押し出すことにより、糸状の前記溶融樹脂が固化してなるフィラメントを紡糸するための紡糸ヘッドであって、前記溶融樹脂を下方に向けて糸状に押し出すための、開口端の内径が０．６ｍｍ以上０．８５ｍｍ以下である紡糸ノズルと、前記紡糸ノズルの周囲に形成され、前記紡糸ノズルから押し出された糸状の前記溶融樹脂が振動するように、前記紡糸ノズルの開口端の周囲における該開口端と同心の直径２．５ｍｍ以上の円の外側周囲全体で高温の一次エアーが重力方向に向かって高速で流れるように前記一次エアーを噴出する円環状のスリットと、前記一次エアーによって振動しつつ落下する糸状の前記溶融樹脂の両側にそれぞれ配置され、振動しつつ落下するする糸状の前記溶融樹脂に向けて高温の二次エアーを噴出することにより、前記紡糸ノズルの下方で糸状の前記溶融樹脂の両側から前記二次エアー同士を衝突させるための少なくとも一対の二次エアー噴出口とを有する。
【００２７】
上記の発明では、上述した横配列ウェブの製造方法および製造装置と同様に、開口端の内径が０．６ｍｍ以上の紡糸ノズルから下方に向けて糸状に押し出された溶融樹脂が、押し出された溶融樹脂の周囲で重力方向に高速に流れる高温の一次エアーによって振動する。次に、一次エアーによって振動しつつ落下する糸状の溶融樹脂に向けて、その溶融樹脂おけるコンベアの両側から高温の二次エアーを噴出して、紡糸ノズルの下方でそれらの二次エアー同士を衝突させる。これにより、衝突した二次エアーが拡散し、拡散した二次エアーに、振動しつつ落下する糸状の溶融樹脂がのって広がる。このように一次エアーによって振動しつつ落下している糸状の溶融樹脂を二次エアーによって広げることにより、その糸状の溶融樹脂が固化してなるフィラメントを３０，０００ｍ／分の高速で紡糸することが可能となる。この紡糸ヘッドは、上述したような横配列ウェブの製造装置だけでなく、通常の不織布の製造装置や、紡糸装置等、フィラメントを紡糸する工程を有する様々な装置で使用することができる。それらの製造装置で本発明の紡糸ヘッドを用いることによって生産性が向上し、それらの製造装置によって生産される製品のコストダウンを図ることが可能となる。
【００２８】
本発明者らは、高速紡糸について鋭意研究した結果、以下の手段により、高速紡糸における課題を解決するに到った。すなわち、紡糸手段については、紡糸ノズル、一次エアー吹き出し口、二次エアー吹き出し口、および紡糸ヘッドの内部構造等、また、紡糸条件、出来た製品との関連等について総合的に検討し、下記の手段によってその課題を解決することができた。
【００２９】
通常のマルチフィラメントの紡糸、特に延伸後のフィラメントの径を１５μｍ以下にすることを目的とする紡糸においては、紡糸ノズルの径は、０．２〜０．３ｍｍが通常であり、このような細いフィラメントを紡糸するには、紡糸ノズルの径が０．５ｍｍを上回ることはない。しかし、本発明における高速紡糸では、紡糸ノズルの径（発明の実施の形態で後述する、図１に示したＮz）が、０．６０ｍｍ以上、望ましくは０．６５ｍｍ以上であり、さらに望ましくは０．７ｍｍ以上である。ただし、０．８５ｍｍ以上では望ましくないことがわかった。
【００３０】
一次エアーが吹き出す円環状のスリットの内径（発明の実施の形態で後述する、図１に示したｄ）は、２．５ｍｍ以上、さらには３．０ｍｍ以上であることが望ましい。ただし、６ｍｍ以上では望ましくない。
【００３１】
また、紡糸ヘッドの下面における一次エアー用の円環状スリットの周囲に、二次エアー噴出口側の方向に熱風を噴出する噴出口としての***が複数個設けられていることがフィラメントの紡糸の安定性に貢献することもわかった。
【００３２】
コンベアの長さ方向で相対する一対の熱風（二次エアー）噴出口の穴径（発明の実施の形態で後述する、図１に示したｒ）は、φ１．５ｍｍ以上、望ましくはφ２ｍｍ以上である。ただし、φ５ｍｍ以上では望ましくない。また、この二次エアー噴出口は、紡糸ノズルから押し出された溶融樹脂の両側のそれぞれに複数個設けることが望ましい。
【００３３】
内部が紡糸ノズルとなる円筒状の紡糸ノズル部のセットアップ距離（発明の実施の形態で後述する、図１に示したＨ）、すなわち、円環状スリットの外側周囲の部分より、その紡糸ヘッド部の下面が突出する高さは、０より大きく、１．０ｍｍ以下であることが望ましく、さらには０．１ｍｍから０．５ｍｍの範囲にあることが好ましい。
【００３４】
また、紡糸ヘッドの構造として、これらの紡糸ノズル部、一次エアー吹き出し部が一体になった構造であり、その紡糸ヘッドの内部に、一次エアーを均流化するための流路として、隙間が０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の環状スリットを設けることにより、機械精度が狂うことなく、また、一次エアーも均等に出て、紡糸の安定性がよい。この場合、紡糸ヘッドに、二次エアー吹き出し部も一体構造に組み込むことで、紡糸ヘッド全体の精度もさらに向上する。
【００３５】
なお、本発明の紡糸ヘッドに類似した装置として、塗装用のスプレーガンがあるが、そのスプレーガンにおけるノズル径等のディメンジョンは本発明の紡糸ヘッドにおけるノズルよりも小さく、また、スプレーガンのノズルは、本発明の紡糸ヘッドにおけるノズルと相似形でもない。
【００３６】
本発明で高速紡糸されるフィラメントは、フィラメント径が１０μｍ以上３０μｍ以下のものであり、望ましくは１０μｍ以上２５μｍ以下のものである。通常、そのフィラメント径は２０μｍ前後である。３０μｍ以上のフィラメント径では、紡糸時の一次エアーによるフィラメントの振動が不十分なためか、紡糸が安定せず、また、出来た製品も布としての風合いが悪いものであった。１０μｍ以下のフィラメント径でも、紡糸は安定せず、また、そのような細いフィラメントで構成されたウェブの延伸性も悪い。本発明の製造方法および製造装置で高速に紡糸されたフィラメントは、分子が未配向のものであり、そのフィラメントからなるウェブを後延伸することにより、延伸倍率が５倍以上の延伸を行うことができ、延伸後のフィラメントの径が５μｍ以上１５μｍ以下となる。なお、本発明の横配列ウェブを構成するフィラメントの径はほぼ一定であり、そのフィラメント径の測定法については本発明の実施例において後述するが、本発明で称するフィラメント径は、横配列ウェブのフィラメントにおける径の平均値のことをいう。
【００３７】
通常のマルチフィラメントの高速紡糸においては、得られるフィラメントの径が２０μｍ前後であるが、高速紡糸された時点でフィラメントは分子配向しており、紡糸された後にそのフィラメントを延伸することはほとんどできない。従って、マルチフィラメントのフィラメント径はそれ以上細くならないため、通常のマルチフィラメントは、延伸後のフィラメント径で比較すると、本発明の製造方法および製造装置で紡糸されたフィラメントよりも太いものである。
【００３８】
また、本発明の横配列ウェブは、高速紡糸されたフィラメントをコンベア上に集積し、しかもフィラメントがコンベア進行方向に対して垂直な横方向に配列されてなる、フィラメントの集積体である点に特徴がある。
【００３９】
本発明の横配列ウェブである、高速紡糸されて作製された不織布は、実質的に分子配向していない。このことは、通常のマルチフィラメントの高速紡糸のように、高速紡糸で最終的に直接に繊維となるほどの分子配向していることと本質的に異なる。
【００４０】
従って、本発明の横配列ウェブとしての横配列不織布は室温でも伸度があり、その不織布におけるフィラメントが配列している方向の伸度が７０％以上、望ましくは１００％以上、さらに望ましくは１５０％以上である。このように、不織布におけるフィラメントの配列方向の伸度が大きいことは、上述したようにフィラメントの分子配向が生じていないこと、フィラメントが急冷されていること、フィラメントが良く配列されていることによるものと考えられる。
【００４１】
本発明の製造方法および製造装置における高速紡糸で特徴的なことは、紡糸ノズルからの溶融樹脂の押出量が多いほど、得られるウェブの幅が広くなることであり、このウェブの幅方向全体に連続してフィラメントが渡っており、本発明の製造方法および製造装置によって製造される横配列ウェブとしては、その幅が３００ｍｍ以上、望ましくは３５０ｍｍ以上、さらに望ましくは４００ｍｍ以上のものが得られる。
【００４２】
本発明は、溶融樹脂を３０ｇ／分以上で紡糸ノズルから押し出すことで、フィラメント径が１０μｍから３０μｍのフィラメントが得られることより、そのフィラメントを３０，０００ｍ／分以上、望ましくは７０，０００ｍ／分以上、さらに望ましくは１００，０００ｍ／分以上の紡糸速度で紡糸するものである。
【００４３】
マルチフィラメントの高速紡糸では、フィラメントの紡糸速度が工業的には７，０００ｍ／分程度が限度であり、実験室的にも１０，０００ｍ／分程度が限度であるので、本発明は、それらと比較して紡糸速度が５倍以上速い高速紡糸を達成している。また、本発明における高速紡糸と、マルチフィラメントの高速紡糸とでは、得られたフィラメントの径、フィラメントの分子配向の状態、およびフィラメントの配列状態等が、上述したように異なっている。
【００４４】
また、不織布を製造するためにフィラメントを高速に紡糸する方法としてはメルトブロー不織布の紡糸がある。しかし、このメルトブロー紡糸方法は、１つの紡糸孔当たりの溶融樹脂の押出量として１ｇ／分程度が最大であり、通常のメルトブロー紡糸方法における押出量は、本発明における溶融樹脂の押出量３０ｇ／分の５０分の１以下である。ただ、このメルトブロー式の紡糸では、得られたフィラメントの径が３μｍと細いので、紡糸速度は速いが、それでも紡糸速度は２０，０００〜３０，０００ｍ／分程度である。
【００４５】
本発明における高速紡糸と、メルトブロー式の高速紡糸とでは、得られたフィラメント径は異なり、上述したようにメルトブロー式の高速紡糸の方がフィラメントの径が細い。メルトブロー式の紡糸でもフィラメントの径を大きくすることもできるが、その場合には紡糸速度がさらに遅くなる。なお、メルトブロー不織布の紡糸においては、フィラメントの分子配向がほとんどない点が本発明と同じであるが、フィラメントが傷ついているためか、メルトブロー不織布の強度および伸度は小さく、本発明の横配列ウェブのような強度および延伸性を有していない。また、メルトブロー不織布のフィラメントは数十センチメータの長さで切断されていて、そのフィラメントは配列しておらず、メルトブロー不織布はランダム不織布となっている。
【００４６】
なお、３００℃前後の熱風中では音速が約３０，０００ｍ／分であり、このことは、本発明において紡糸速度が音速以上、場合によっては音速の数倍であることを意味しており、そのような意味でも本発明における紡糸方法は特色がある。
【００４７】
本発明の横配列ウェブを構成するフィラメントは、紡糸された後に延伸されるが、そのフィラメントに延伸適性をもたせる一つの要因として、紡糸されたフィラメントが急冷されていることが必要である。本発明では溶融樹脂の押出量が多いため、押し出された溶融樹脂の熱容量が大きく、その溶融樹脂の冷却が不十分となり易い。急冷されていないフィラメントは結晶化が進み、結晶化が進んだフィラメントを延伸する際にはその結晶構造を破壊しなければならないので、横配列ウェブの延伸応力が大きくなると共に、フィラメントの延伸切れが生じ易く、そのフィラメントを高倍率で延伸することができない。
【００４８】
本発明では、紡出されたフィラメントがコンベアに到達する前に、そのフィラメントを、霧状の水分を含むエアーで冷却することにより、フィラメントを急冷している。このような方法が、フィラメントに高い延伸性をもたせる点で最も効果的である。
【００４９】
本発明の横配列ウェブは、高速紡糸されたフィラメントがそのウェブの横方向に延伸されることにより横方向に強いウェブとなる。本発明においてフィラメントが横方向に配列されてなるウェブは幅が狭いので、その横配列ウェブを横方向に延伸することによりウェブの幅が広くなり、好都合である。また、横配列ウェブが高倍率で延伸されることは、それだけ広幅のウェブを得ることができるので、その点からも重要となる。
【００５０】
本発明の横配列ウェブを横方向に延伸する横延伸手段としては、フィルムの２軸延伸に使用されているテンター式の横延伸装置、特公平３―３６９４８号公報に記載されているプーリ式の横延伸装置や、２つの溝ロールを組み合わせてそれらの間でウェブを横方向に延伸する溝ロール式の横延伸装置等を使用できるが、プーリ式および溝ロール式の装置がそれぞれ簡便で使用し易い。
【００５１】
本発明の横配列ウェブの延伸後の強度としては、そのウェブの延伸方向の強度が、１デニール当たりの強度として少なくとも１．５ｇ／ｄ以上、望ましくは１．８ｇ／ｄ以上、さらに望ましくは２ｇ／ｄ以上である。
【００５２】
さらに、本発明の横延伸ウェブは、他の不織布や紙、あるいはフィルム等のウェブでその横方向の強度を補強するために使用されるばかりでなく、本出願人による特公平３―３６９４８号公報に記載の直交不織布を構成する横配列ウェブとして使用される。
【００５３】
本発明の横配列ウェブを製造する際のフィラメントの紡糸に適合する溶融樹脂、すなわちポリマーとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリアミド、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリウレタン、フッ素系樹脂等の熱可塑性樹脂、またはこれらの変性樹脂のいずれかのものを使用することができる。また、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリアクリルニトリル系樹脂等の、湿式または乾式の紡糸手段による樹脂も使用できる。
【００５４】
上記のポリマーのうち、ポリプロピレンおよびポリエチレンテレフタレート、ナイロン６、ナイロン６６は紡糸性が良いので、これらのポリマーは本発明における高速紡糸に特に適しており、また、これらのポリマーの中でも、紡糸時の粘度が数１００ポイズ以上１０００ポイズ以下の範囲にあるポリマーが本発明における高速紡糸に特に適する。
【００５５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００５６】
本発明において、不織布の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、不織布を製造する際における不織布の送り方向を意味し、「横方向」とは、縦方向と直角な方向、すなわち不織布の幅方向を意味する。また、不織布の引張強度としては、ＪＩＳ Ｌ１０９６では切断強度を５センチメートル当たりの切断荷重で表示するが、本発明では、不織布の重さをデニールに換算して、１デニール当たりの強度（ｇ／ｄ）で表わしている。
【００５７】
図１は、本発明の一実施形態に係る横配列ウェブの製造装置に備えられた紡糸ヘッドの断面図および平面図である。図１（ａ）が、紡糸ヘッドに形成された紡糸ノズルの中心線に沿った断面図であり、図１（ｂ）が、図１（ａ）に示される紡糸ヘッドを矢印Ａの方向、すなわち下側から見た平面図である。本実施形態の横配列ウェブの製造装置は、一方向に走行するメッシュベルトと、そのメッシュベルトの上方に配置された紡糸ヘッドを有する紡糸装置とから構成されている。その製造装置では、紡糸装置によってフィラメントを高速で紡糸し、紡糸されたフィラメントがメッシュベルトの幅方向に配列されるようにそのフィラメントをメッシュベルト上に集積させることにより横配列ウェブが製造される。
【００５８】
図１に示すように本実施形態の横配列ウェブの製造装置に備えられた紡糸ヘッド１０は、エアー噴出部６や、エアー噴出部６の内部に配置された円筒状の紡糸ノズル部５等から構成されている。紡糸ノズル部５の内部には、紡糸ノズル部５の少なくとも先端部で一方向に延びる紡糸ノズル１が形成されている。紡糸ノズル１のノズル径、すなわち紡糸ノズル１の開口端の内径はＮzであり、使用状態で紡糸ノズル１の長さ方向が重力方向と平行になるように紡糸ヘッド１０が紡糸装置に取り付けられている。この紡糸ノズル１内にその上側から、溶融樹脂である溶融ポリマーが供給され、供給された溶融ポリマーが、紡糸ノズル１を通って紡糸ノズル１の下側の開口端から下方へ糸状に押し出されて紡出される。
【００５９】
一方、エアー噴出部６の下面には、２つの斜面８ａ，８ｂが形成されるように凹部が形成されており、エアー噴出部６におけるその凹部の底面が、使用状態で重力方向に対して垂直になる水平面７となっている。水平面７の一方の端部側に斜面８ａが配置され、水平面７の他方の端部側に斜面８ｂが配置されており、斜面８ａと８ｂとが、水平面７と直交して紡糸ノズル１の中心線を通る一平面に関して左右対称となっている。２つの斜面８ａ，８ｂはそれぞれ、それらの斜面８ａ，８ｂ同士の間の距離が下方に向かって徐々に広くなるように傾斜している。
【００６０】
このエアー噴出部６の水平面７の中央部で、紡糸ノズル部５の下端面が紡糸ヘッド１０の外部に露出している。そして、紡糸ノズル部５の外周面の外側周囲全体、すなわち紡糸ノズル部５の外周面とエアー噴出部６との間に、一次エアーとしての熱風を噴出する一次エアースリット２が形成されている。紡糸ノズル部５の外側の直径、すなわち円環状の一次エアースリット２の内径がｄであり、その一次エアースリット２の外径がＤとなっている。紡糸ノズル部５の下側の先端面は、エアー噴出部６における一次エアースリット２の周囲の部分、すなわち水平面７から、図１（ａ）に示される高さＨだけ突出している。
【００６１】
一次エアースリット２の上部から一次エアースリット２内に高温の一次エアーが供給され、供給された一次エアーが一次エアースリット２内を通って一次エアースリット２の水平面７側の開口端から下方へと高速で噴出される。このように一次エアースリット２から一次エアーを高速で噴出させることで、紡糸ノズル部５の下面の下方で減圧部分が生じ、この減圧によって紡糸ノズル１からの糸状の溶融ポリマーが振動する。紡糸ノズル部５の下面と、一次エアースリット２からの一次エアーの噴出面、すなわち水平面７との高さの差Ｈが、紡糸ノズル部５の軸方向のセットアップ距離となっている。
【００６２】
紡糸ノズル１のノズル径Ｎzは０．６ｍｍ〜０．８５ｍｍ以上であり、紡糸ノズル部５の外径ｄ、すなわち一次エアーが吹き出す円環状の一次エアースリット２の内径ｄは２．５〜６ｍｍである。紡糸ノズル１の周囲に形成された円環状の一次エアースリット２から高温の一次エアーを噴出することにより、紡糸ノズル１の開口端における紡糸ノズル１の長さ方向の中心線を中心とした直径２．５ｍｍ以上の円の外側周囲全体、すなわち紡糸ノズル１の下側の開口端と同心の直径２．５ｍｍ以上の円の外側周囲全体で、一次エアースリット２からの一次エアーが重力方向に向かって高速で流れる。
【００６３】
さらに、エアー噴出部６には、一次エアースリット２からの一次エアーによって振動する糸状の溶融ポリマーが一方向に配列されるようにその溶融ポリマーを広げるための二次エアーとしての熱風を噴出する二次エアー噴出口４ａ，４ｂがそれぞれ複数形成されている。二次エアー噴出口４ａの開口端が斜面８ａに形成され、二次エアー噴出口４ｂの開口端が斜面８ｂに形成されている。二次エアー噴出口４ａ，４ｂのそれぞれの深さ方向の断面形状は円形で全て同じであり、その円の直径がｒとなっている。それぞれの二次エアー噴出口４ａは、斜面８ａから、その斜面８ａに対して垂直な方向にエアー噴出部６の内部に向かって延びている。同様に、それぞれの二次エアー噴出口４ｂは、斜面８ｂから、その斜面８ｂに対して垂直な方向にエアー噴出部６の内部に向かって延びている。
【００６４】
複数の二次エアー噴出口４ａおよび複数の二次エアー噴出口４ｂのそれぞれの中心線と、紡糸ノズル１の中心線とが、水平面７および斜面８ａ，８ｂと直交する一平面内に全て配置されている。そして、複数の二次エアー噴出口４ａと４ｂとが、水平面７と直交し、斜面８ａと８ｂとの中間、すなわち紡糸ノズル１の中心線を通る一平面に関して左右対称となっている。
【００６５】
本実施形態では、一対の二次エアー噴出口４ａ，４ｂが二組形成されているが、二次エアー噴出口４ａ，４ｂがそれぞれ１つずつ形成されていて、二次エアー噴出口４ａ，４ｂが一対だけであっても良い。しかしながら、二次エアー噴出口４ａ，４ｂが複数組設けられていることが好ましい。
【００６６】
この紡糸ヘッド１０では、二次エアー噴出口４ａ，４ｂのそれぞれから、水平な方向より下側に若干斜めに傾いた方向に二次エアーが噴出される。そして、二次エアー噴出口４ａから噴出された二次エアーと、二次エアー噴出口４ｂから噴出された二次エアーとが、紡糸ノズル１から紡出された糸状の溶融ポリマーの両側から紡糸ノズル１の下方で衝突する。このように、二次エアー噴出口４ａ，４ｂからの二次エアー同士を紡糸ノズル１の下方で衝突させることにより、衝突したそれぞれの二次エアーの一部が、二次エアー噴出口４ａ，４ｂおよび紡糸ノズル１のそれぞれの中心線が通る一平面に対して垂直、かつ水平面７と平行な方向に拡散する。そのような方向に拡散する二次エアーに、紡糸ノズル１からの糸状の溶融ポリマーがのることで、その溶融ポリマーが、斜面８ａまたは８ｂ側から見て紡糸ノズル１の中心線の延長線を中心に左右に広がる。
【００６７】
また、エアー噴出部６の水平面７における紡糸ノズル部５の周辺には、紡糸ノズル１と平行な方向、すなわち水平面７に対して垂直な方向に延びる噴出口としての***３が複数形成されている。それぞれの***３の、深さ方向に対して垂直な方向の断面形状は、直径ｑの円形で一定となっている。***３は、紡糸ノズル部５の２次エアー噴出口４ａ側および４ｂ側のそれぞれで、紡糸ノズル１の中心線と直交する一直線上に一列に並んでいる。そして、***３は、紡糸ノズル部５の２次エアー噴出口４ａ側および４ｂ側のそれぞれで同じ数だけ形成されており、二次エアー噴出口４ａ，４ｂと同様に、水平面７と直交し、斜面８ａと８ｂとの中間、すなわち紡糸ノズル１の中心線を通る一平面に関して左右対称となるようにそれぞれの***３が配置されている。
【００６８】
本実施形態では、紡糸ノズル部５と一方の斜面８ａとの間に３つの***３が形成され、紡糸ノズル部５と他方の斜面８ｂとの間にも３つの***３が形成されている。それぞれの***３の水平面７側の開口端より熱風を下方へと噴出することによってフィラメントの紡糸が安定する。それぞれの***３から噴射させる熱風は、一次エアースリット２から噴出させるための一次エアーの発生源から導かれていても、二次エアー噴出口４ａ，４ｂから噴出させるための二次エアーの発生源から導かれていてもよく、あるいは、一次および二次エアーとは別の第３の熱風を、それぞれの***３へと供給してもよい。
【００６９】
図２は、本実施形態の横配列ウェブの製造装置として、図１に示した紡糸ヘッド１０を備えた紡糸装置により不織布を製造する装置について説明するための図である。図２（ａ）は、不織布の製造装置に備えられたメッシュベルトの走行方向に対して垂直な方向からその製造装置を見た図であり、図２（ｂ）は、メッシュベルトの走行方向下流側からその製造装置を見た図である。
【００７０】
図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように本実施形態の横配列ウェブの製造装置には、フィラメントが集積されることで製造された不織布を搬送するためのコンベアである、帯状のメッシュベルト１９が備えられている。メッシュベルト１９の少なくとも一部は、紡糸ヘッド１０の下方で、水平面内を図２（ａ）の矢印Ａの一方向に走行している。紡糸ヘッド１０は、メッシュベルト１９の上方で、紡糸ノズル１がメッシュベルト１０の幅方向のほぼ中央に位置するように不図示の筐体に固定されている。そして、メッシュベルト１９の進行方向に平行、かつメッシュベルト１９の表面に対して垂直な一平面内に、紡糸ノズル１、***３および二次エアー噴出口４ａ，４ｂのそれぞれの中心線が配置されている。すなわち、メッシュベルト１９の進行方向に沿って紡糸ノズル１および複数の***３が並んでおり、メッシュベルト１９の進行方向における紡糸ノズル部５の上流側に複数の二次エアー噴出口４ａが配置され、紡糸ノズル部５の下流側に複数の二次エアー噴出口４ｂが配置されている。従って、二次エアー噴出口４ａ，４ｂは、紡糸ノズル１の中心線を通り、メッシュベルト１９の走行方向およびメッシュベルト１９の表面に対して垂直な面に関して、紡糸ノズル１の中心線を中心にメッシュベルト１９の進行方向に対称な位置に配置されている。
【００７１】
さらに、本実施形態の横配列ウェブの製造装置には、紡糸ヘッド１０の下方で、紡糸ノズル１から紡出された溶融ポリマー１７におけるメッシュベルト１９の走行方向上流側および下流側のそれぞれに配置された、冷却手段である冷却ノズル２０が複数備えられている。それぞれの冷却ノズル２０は、紡糸ノズル１からの溶融ポリマー１７がメッシュベルト１９に到達する前に、霧状の水分を含むエアーを溶融ポリマー１７に吹き付けることにより、その溶融ポリマー１７を冷却するためのものである。本実施形態では、溶融ポリマー１７の両側に冷却ノズル２０が配置されているが、溶融ポリマー１７の上流側または下流側のいずれか一方のみに冷却ノズル２０を配置してもよい。
【００７２】
紡糸ヘッド１０は、上述したように紡糸ノズル部、一次エアー噴出部、二次エアー噴出部等、種々の構成部分からなっている。これらの構成部分を個々に製作し、それらの構成部分を組み合わせて紡糸ヘッドを組み立てることは、紡糸ヘッド１０の各部のディメンジョン、およびそれらの最適な組み合わせを求める意味では重要である。しかし、本発明の紡糸ヘッドは、組み上げ後における各部分の芯同士の機械精度が重要であり、これらの構成部分を組み合わせて製作すると、芯の精度が出ないことが多い。そこでこれらの構成部分を一体加工したり、または芯を出して組み立てた後に溶接加工を行ったりすることにより、安定した紡糸ヘッド１０が得られることがわかった。
【００７３】
そのようにして作製された紡糸ヘッド１０には、一次エアースリット２から噴出させるための一次エアーが供給されるが、紡糸ヘッド１０内では、一次エアースリット２へと一次エアーが均等に供給される必要がある。この場合の均等とは、一次エアースリット２から噴出する熱風の速度が均一であることばかりでなく、その熱風の温度も均一であることを必要とする。
【００７４】
図３は、図１および図２に示した紡糸ヘッド１０の内部で、一次エアースリット２から噴出させる熱風を均流化するための流路の一例を示す断面図である。
【００７５】
紡糸ヘッド１０の内部で一次エアースリット２と連通した流路の一例としては、図３に示すように、スリット状流路である環状スリット１１〜１４から構成されたものがある。環状スリット１１〜１４はそれぞれ、エアー噴出部６における一次エアースリット２よりも上方の部分に、紡糸ノズル１の中心線を中心として環状に形成されている。環状スリット１１は、その隙間の幅Ｓ1が一定となって重力方向に延びており、環状スリット１１内を熱風が下方へと流れる。環状スリット１１内の下部には、その下部から紡糸ノズル１の中心線に向かって、水平面内で環状スリット１１の内側へと延びる環状スリット１２が連通している。環状スリット１２の隙間の大きさＳ2は一定になっていて、その環状スリット１２内では、環状スリット１１からの熱風が紡糸ノズル１の中心線に向かって内側に流れる。
【００７６】
また、環状スリット１２における内側の部分は、環状スリット１１の内側で重力方向に延びる環状スリット１３の下部と連通している。環状スリット１３の隙間の大きさＳ3は一定であり、環状スリット１３の上部に、その上部から紡糸ノズル１の中心線に向かって内側に延びる環状スリット１４が連通している。環状スリット１４の隙間の大きさＳ4は一定になっていて、その環状スリット１４内では、環状スリット１３からの熱風が、紡糸ノズル１の中心線に向かって内側に流れる。
【００７７】
これらの環状スリット１１〜１４のそれぞれの隙間Ｓ1〜Ｓ4の大きさとしては、環状スリット１１〜１４のうち少なくともいずれか１つの環状スリットの隙間が０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下となっていればよい。これにより、環状スリット１１〜１４からなる流路を熱風が通過する際に、その流路によって熱風の速度および温度が均一化され、いわゆる熱風の均流化が行われる。
【００７８】
このような流路を有する紡糸ヘッド１０では、紡糸ヘッド１０に供給された一次エアーとしての熱風が環状スリット１１内にその上部から導かれる。環状スリット１１内に導かれた熱風は、環状スリット１１，１２，１３，１４のそれぞれの内部をその順番で通過して均流化される。環状スリット１４内に流れ込んだ熱風は、環状スリット１４内の内側部分から、環状スリット１４の内側中心部に位置する一次エアースリット２の上部へと導かれる。これにより、均流化されて速度および温度が均一化された熱風が一次エアースリット２内に供給されるので、一次エアースリット２から、速度および温度が均一化された熱風を噴出させることが可能となる。
【００７９】
上述したような、一次エアースリット２から噴出させるための熱風を均流化する流路の構成を、二次エアー噴出口４ａ，４ｂおよび***３のそれぞれの上流側の流路に適用してもよい。これにより、二次エアー噴出口４ａ，４ｂおよび***３のそれぞれから、均流化された熱風を噴出させることができる。
【００８０】
次に、このような構成の製造装置によって横配列ウェブを製造する工程について、図２や図１０および図１１を参照して説明する。
【００８１】
まず、紡糸ノズル部５の上部から紡糸ノズル１内に溶融ポリマーを供給することにより、紡糸ノズル１内の溶融ポリマー１７が、紡糸ノズル１の下側の開口端からメッシュベルト１９の上面に向けて下方に糸状に押し出される。ここで、一次エアースリット２からは高温の一次エアーが下方に向けて噴出されているので、その熱風によって紡糸ノズル部５の下面の近傍で減圧部分が生じ、その減圧部分によって、紡糸ノズル１から押し出された糸状の溶融ポリマー１７が振動する。その溶融ポリマー１７は、一次エアースリット２からの一次エアーによって振動しつつ重力によって下方に落下する。
【００８２】
図１０は、一次エアースリット２からの一次エアーによって糸状の溶融ポリマー１７が振動する状態について説明するための図である。図１０（ａ）が、メッシュベルト１９の走行方向に対して垂直な方向から紡糸ヘッド１０および糸状の溶融ポリマー１７を見た図であり、図１０（ｂ）が、メッシュベルトの走行方向下流側から紡糸ヘッド１０および糸状の溶融ポリマー１７を見た図である。
【００８３】
一次エアースリット２からの一次エアーによる紡糸ノズル部５の下面近傍での減圧部分の発生によって糸状の溶融ポリマー１７が振動する現象としては、図１０（ａ）および図１０（ｂ）に示すように、重力方向に対して垂直な複数の方向の振動や上下方向の振動が組み合わされたようになって、糸状の溶融ポリマー１７が重力方向に対して垂直な様々な方向や上下方向に不規則に揺動する形態となっている。
【００８４】
さらに、上述したように紡糸ノズル１の下方では、メッシュベルト１９の走行方向上流側に配置された二次エアー噴出口４ａからの高温の二次エアーと、その走行方向下流側に配置された二次エアー噴出口４ｂからの高温の二次エアーとが衝突している。よって、これら二次エアー噴出口４ａ，４ｂからの二次エアー同士が、振動しつつ落下している糸状の溶融ポリマー１７におけるメッシュベルト１９の上流側および下流側の左右から衝突する。これにより、衝突したそれぞれの二次エアーの一部がメッシュベルト１９の幅方向に拡散し、その幅方向に拡散した二次エアーに、振動しつつ落下する糸状の溶融ポリマー１７がのることで、図２（ｂ）に示されるように、その溶融ポリマー１７がメッシュベルト１９の幅方向に広がる。
【００８５】
図１１は、一次エアーによって振動しつつ落下している糸状の溶融ポリマー１７が二次エアーによってメッシュベルト１９の幅方向に広げられる状態について説明するための図である。図１１（ａ）が、メッシュベルト１９の走行方向に対して垂直な方向から紡糸ヘッド１０および糸状の溶融ポリマー１７を見た図であり、図１１（ｂ）が、メッシュベルトの走行方向下流側から紡糸ヘッド１０および糸状の溶融ポリマー１７を見た図である。
【００８６】
一次エアーによって振動しつつ落下している糸状の溶融ポリマー１７が二次エアーによってメッシュベルト１９の幅方向に広げられる現象としては、図１１（ｂ）に示すようにメッシュベルト１９の幅方向や上下方向において、一次エアーによる糸状の溶融ポリマー１７の不規則な振動がさらに大きくなりながら、糸状の溶融ポリマー１７がメッシュベルト１９の幅方向に広がっている。また、メッシュベルト１９の幅方向への糸状の溶融ポリマー１７の広がりに伴って、図１１（ａ）に示すようにメッシュベルト１９の移送方向でも糸状の溶融ポリマー１７の振幅の幅が若干大きくなっている。
【００８７】
次に、二次エアーによってメッシュベルト１９の幅方向に広がりつつ下方に落下する糸状の溶融ポリマー１７は、冷却ノズル２０から噴出された、霧状の水分を含むエアーによって冷却される。このように、糸状の溶融ポリマー１７が急冷されることにより、糸状の溶融ポリマー１７が固化してなるフィラメントが形成され、そのフィラメントがメッシュベルト１９の幅方向に配列されてメッシュベルト１９上に集積される。これにより、紡糸ノズル１から溶融ポリマー１７が糸状に押し出されて紡糸されたフィラメントが、メッシュベルト１９の幅方向に配列されてそのメッシュベルト１９上に集積されてなり、メッシュベルト１９の走行方向に延びる、横配列ウェブとしての帯状の不織布１８が製造される。
【００８８】
上述した工程では、紡糸ノズル１から糸状に押し出された溶融ポリマー１７を、一次エアースリット２からの一次エアーによって振動させた後に二次エアー噴出口４ａ，４ｂからの二次エアーによってメッシュベルト１９の幅方向に広げることにより、糸状に押し出された溶融ポリマー１７が固化してなるフィラメントが、３０，０００ｍ／分以上という高速な紡糸速度で紡糸される。よって、そのように高速で紡糸されたフィラメントをメッシュベルト１９上に集積させて不織布１８を製造することにより、生産が高く、コストダウンを図ることが可能な横配列ウェブが得られる。また、不織布１８としては、紡糸ヘッド１０の各部の寸法や、種々の紡糸条件によって、幅が３００ｍｍ以上で、横方向の伸度が７０％以上のものを製造することができる。さらに、それらの条件によって、その不織布１８を構成するフィラメントの径を１０μｍ以上３０μｍ以下にすることができる。
【００８９】
また、不織布１８を構成するフィラメントは、その帯状の不織布１８の幅方向の一端部から他端部にまでその幅方向に連続して渡っており、その不織布１８の幅を３００ｍｍ以上にすることにより、その不織布１８は、だま等のフィラメント切れに伴う欠陥部を有するウェブとは異なり、横配列不織布として使用するのに適したものとなる。さらには、フィラメントが不織布１８の幅方向の一端部から他端部にまでその幅方向に連続して渡っていることにより、生産性が高いにも関わらずに、横方向の強度が高い広幅の横配列ウェブを得ることができる。
【００９０】
その上、このような不織布１８は、原反ウェブをその横方向に延伸して横延伸不織布を製造する際に、その原反ウェブとして適したものとなる。上記のように、不織布１８のフィラメントの径を１０μｍ以上３０μｍ以下にすると、不織布１８をその横方向に延伸した際に、延伸された不織布のフィラメントの径を５μｍ以上１５μｍ以下にすることができ、そのような径のフィラメントからなる不織布は、布としての風合いをもち、しなやかで広幅の横延伸不織布となる。さらに、そのような横延伸不織布は、縦配列不織布などと積層して直交不織布を製造する際の原料ウェブとして適したものとなる。
【００９１】
ここで、横配列ウェブの生産性を上げるためには、多数の紡糸ヘッドをコンベアの上方で並べる必要があるが、本発明の横配列ウェブの製造方法および製造装置によれば、１つの紡糸ヘッドでフィラメントを高速に紡糸することができるので、並べる紡糸ヘッドの数を減らすことができる。従って、本発明の横配列ウェブの製造方法および製造装置は、設備費、設備の床面積の点で優れるばかりでなく、多数の紡糸ヘッドを調整する必要もないので、設備の調整および保前の面でも優れている。
【００９２】
図４は、図１に示した紡糸ヘッド１０の下面における一次エアースリットの外側に配置された熱風噴出用の***３の配列の変形例を示す断面図および平面図である。図４（ａ）が、紡糸ノズル１および二次エアー噴出口４ａ，４ｂの中心線に沿った断面図であり、図４（ｂ）が、紡糸ノズル１０を下側から見た平面図である。また、図４（ｃ）が、紡糸ノズル１の中心線に沿った、図４（ａ）の断面に対して垂直な方向の断面図である。
【００９３】
図４（ａ）〜図４（ｂ）に示される変形例では、エアー噴出部６の水平面７における一次エアースリット２の周囲で、複数の***３の開口端が、紡糸ノズル１の中心線を中心とした円周上に等間隔で並ぶように、エアー噴出部６にそれぞれの***３が形成されている。それぞれの***３は、水平面７に若干斜めに開けられており、***３の深さ方向、すなわち***３の中心線が水平面７に対して傾斜している。このようなそれぞれの***３から熱風を噴出させることによっても、フィラメントの紡糸が安定して行われる。
【００９４】
図５は、図１に示した紡糸ヘッド１０の内部における熱風を供給するための流路の変形例を示す断面図である。
【００９５】
図５に示されるように、紡糸ヘッド１０の内部で一次エアースリット２がそれぞれの***３と連通し、一次エアースリット２から噴出させるための熱風の発生源と、それぞれの***３から噴出させるための熱風の発生源とが同じであってもよい。このように紡糸ヘッド１０内の流路の構成はどのようなものであってもよく、特に、速度および温度が均一化された熱風を一次エアースリット２から噴出させることができるように紡糸ヘッド１０内の流路が構成されていればよい。
【００９６】
図６は、図２に基づいて説明した製造装置によって製造された、横配列ウェブである帯状の不織布１８をその横方向に延伸する装置の一例を示す平面図および側面図である。図６に示される装置は、一対のプーリを用いて帯状の不織布１８をその横方向に延伸するプーリ式の横延伸装置であり、図６（ａ）がその横延伸装置の平面図、図６（ｂ）が横延伸装置の側面図である。
【００９７】
図６に示される横延伸装置は、内部で熱風が循環している熱風室３１と、熱風室３１内に配置された左右一対の延伸プーリ３２，３３およびベルト３５と、熱風室３１内で延伸された不織布１８を冷却するための冷却シリンダ３４等とから構成されている。左右一対の延伸プーリ３２，３３は、同一の周速をもっていて、不織布１８の移送方向に対して上流から下流に向かって広がる軌道、すなわち末広がりの軌道を左右一対の延伸プーリ３２，３３の外周が持つように、中心線を隔てて左右対称に配置されている。
【００９８】
一対の延伸プーリ３２，３３のそれぞれの外周面にはベルト溝が形成されており、延伸プーリ３２，３３のそれぞれのベルト溝に循環ベルト３５の一部がはめ込まれている。この循環ベルト３５は、図６（ａ）において省略されている。一対の延伸プーリ３２，３３の作る末広がり軌道における延伸プーリ３２，３３のそれぞれの外周面の軌道上を循環ベルト３５の一部が循環するように、それぞれの循環ベルト３５が４つのローラ３６によって張られている。
【００９９】
このような横延伸装置では、未配向フィラメントよりなる不織布１８が熱風室３１内に移送され、移送された不織布１８が一対の延伸プーリ３２，３３における延伸プーリ３２と３３との間隔が一番狭くなっている個所に導入される。延伸プーリ３２，３３に導かれた不織布１８は、不織布１８の横方向一端部が延伸プーリ３２の外周面と、その外周面のベルト溝にはめ込まれた循環ベルト３５との間に把持され、他端部が延伸プーリ３３の外周面と、その外周面のベルト溝にはめ込まれた循環ベルト３５との間に把持されて搬送される。このように延伸プーリ３２，３３および循環ベルト３５によって原反ウェブ１の幅方向両端部が挟まれて不織布１８が送られつつ、延伸プーリ３２，３３の作る末広がり軌道上で、不織布１８の両端部の間の距離が大きくなるようにそれらの両端部が引張られることにより、熱風室３１内で不織布１８がその横方向に延伸される。
【０１００】
そして、横方向に延伸された不織布１８は、延伸プーリ３２，３３の軌道の一番広がった所で延伸プーリ３２，３３および循環ベルト３６から離れ、必要に応じて冷却シリンダ３４によって冷却された後に熱風室３１の外部へと移送される。このような工程によって、不織布１８が横方向に延伸されてなる、横配列ウェブである横延伸不織布４０が製造される。
【０１０１】
次に、本発明の横配列ウェブの製造方法および製造装置における好ましい形態について説明する。
【０１０２】
通常のマルチフィラメントの紡糸、特に延伸後のフィラメントの径を１５μｍ以下にすることを目的とする紡糸においては、紡糸ノズルの径は、０．２〜０．３ｍｍが通常であり、このような細いフィラメントを紡糸するには、紡糸ノズルの径が０．５ｍｍを上回ることはない。しかし、本発明における高速紡糸では、紡糸ノズルの径Ｎzが、０．６０ｍｍ以上、望ましくは０．６５ｍｍ以上であり、さらに望ましくは０．７ｍｍ以上である。ただし、０．８５ｍｍ以上では望ましくない。
【０１０３】
一次エアーが吹き出す円環状の一次エアースリット２の内径ｄは、２．５ｍｍ以上、さらには３．０ｍｍ以上であることが望ましい。ただし、６ｍｍ以上では望ましくない。ここで、紡糸ヘッド１０の下面における一次エアースリット２の周囲に、二次エアー噴出口４ａ，４ｂ側の方向に熱風を噴出する***３が複数個設けられていることがフィラメントの紡糸の安定性に貢献する。
【０１０４】
メッシュベルト１９の長さ方向で相対する二次エアー噴出口４ａ，４ｂの穴径ｒは、φ１．５ｍｍ以上であることが望ましく、さらには、φ２ｍｍ以上であることが望ましい。ただし、φ５ｍｍ以上では望ましくない。また、この二次エアー噴出口４ａ，４ｂは、紡糸ノズル１から押し出された溶融樹脂の両側にそれぞれ複数個設けることが望ましい。
【０１０５】
内部が紡糸ノズル１となる円筒状の紡糸ノズル部５のセットアップ距離Ｈ、すなわち、円環状の一次エアースリット２の外側周囲の部分から紡糸ヘッド部５の下面が突出する高さＨは、０より大きく、１．０ｍｍ以下であることが望ましく、さらには０．１ｍｍから０．５ｍｍの範囲にあることが好ましい。
【０１０６】
また、紡糸ヘッド１０の構造として、これらの紡糸ノズル部、一次エアー吹き出し部が一体になった構造であり、その紡糸ヘッド１０の内部に、一次エアーを均流化するための流路として、図３に基づいて説明したように隙間が０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の環状スリットを設けることにより、機械精度が狂うことなく、また、一次エアーも均等に出て、紡糸の安定性がよい。この場合、紡糸ヘッドに、二次エアー噴出口４ａ，４ｂが形成される二次エアー吹き出し部も一体構造に組み込むことで、紡糸ヘッド全体の精度もさらに向上する。
【０１０７】
なお、本発明の紡糸ヘッド１０に類似した装置として、塗装用のスプレーガンがあるが、そのスプレーガンにおけるノズル径等のディメンジョンは本発明の紡糸ヘッド１０におけるノズルよりも小さく、また、スプレーガンのノズルは、本発明の紡糸ヘッド１０におけるノズルと相似形でもない。
【０１０８】
本発明で高速紡糸されるフィラメントは、フィラメント径が１０μｍ以上３０μｍ以下のものであり、望ましくは１０μｍ以上２５μｍ以下のものである。通常、そのフィラメント径は２０μｍ前後である。３０μｍ以上のフィラメント径では、紡糸時の一次エアーによるフィラメントの振動が不十分なためか、紡糸が安定せず、また、出来た製品も布としての風合いが悪いものであった。１０μｍ以下のフィラメント径でも、紡糸は安定せず、また、そのような細いフィラメントで構成されたウェブの延伸性も悪い。本発明の製造方法および製造装置で高速に紡糸されたフィラメントは、分子が未配向のものであり、そのフィラメントからなるウェブを後延伸することにより、延伸倍率が５倍以上の延伸を行うことができ、延伸後のフィラメントの径が５μｍ以上１５μｍ以下となる。なお、本発明の横配列ウェブを構成するフィラメントの径はほぼ一定であり、そのフィラメント径の測定法については本発明の実施例において後述するが、本発明で称するフィラメント径は、横配列ウェブのフィラメントにおける径の平均値のことをいう。
【０１０９】
通常のマルチフィラメントの高速紡糸においては、得られるフィラメントの径が２０μｍ前後であるが、高速紡糸された時点でフィラメントは分子配向しており、紡糸された後にそのフィラメントを延伸することはほとんどできない。従って、マルチフィラメントのフィラメント径はそれ以上細くならないため、通常のマルチフィラメントは、延伸後のフィラメント径で比較すると、本発明の製造方法および製造装置で紡糸されたフィラメントよりも太いものである。
【０１１０】
また、本発明の横配列ウェブは、高速紡糸されたフィラメントをコンベア上に集積し、しかもフィラメントがコンベア進行方向に対して垂直な横方向に配列されてなる、フィラメントの集積体である点に特徴がある。
【０１１１】
本発明の横配列ウェブである、高速紡糸されて作製された不織布は、実質的に分子配向していない。このことは、通常のマルチフィラメントの高速紡糸のように、高速紡糸で最終的に直接に繊維となるほどの分子配向していることと本質的に異なる。
【０１１２】
従って、本発明の横配列ウェブは室温でも伸度があり、その横配列ウェブにおけるフィラメントが配列している方向の伸度が７０％以上、望ましくは１００％以上、さらに望ましくは１５０％以上である。このように、不織布におけるフィラメントの配列方向の伸度が大きいことは、上述したようにフィラメントの分子配向が生じていないこと、フィラメントが急冷されていること、フィラメントが良く配列されていることによるものと考えられる。
【０１１３】
本発明の製造方法および製造装置における高速紡糸で特徴的なことは、紡糸ノズルからの溶融樹脂の押出量が多いほど、得られるウェブの幅が広くなることであり、このウェブの幅方向全体に連続してフィラメントが渡っており、本発明の製造方法および製造装置によって製造される横配列ウェブとしては、その幅が３００ｍｍ以上、望ましくは３５０ｍｍ以上、さらに望ましくは４００ｍｍ以上のものが得られる。
【０１１４】
本発明は、溶融樹脂を３０ｇ／分以上で紡糸ノズル１から押し出すことで、フィラメント径が１０μｍから３０μｍのフィラメントが得られることより、そのフィラメントを３０，０００ｍ／分以上、望ましくは７０，０００ｍ／分以上、さらに望ましくは１００，０００ｍ／分以上の紡糸速度で紡糸するものである。
【０１１５】
マルチフィラメントの高速紡糸では、フィラメントの紡糸速度が工業的には７，０００ｍ／分程度が限度であり、実験室的にも１０，０００ｍ／分程度が限度であるので、本発明は、それらと比較して紡糸速度が５倍以上速い高速紡糸を達成している。また、本発明における高速紡糸と、マルチフィラメントの高速紡糸とでは、得られたフィラメントの径、フィラメントの分子配向の状態、およびフィラメントの配列状態等が、上述したように異なっている。
【０１１６】
また、不織布を製造するためにフィラメントを高速に紡糸する方法としてはメルトブロー不織布の紡糸がある。しかし、このメルトブロー紡糸方法は、１つの紡糸孔当たりの溶融樹脂の押出量として１ｇ／分程度が最大であり、通常のメルトブロー紡糸方法における押出量は、本発明における溶融樹脂の押出量３０ｇ／分の５０分の１以下である。ただ、このメルトブロー式の紡糸では、得られたフィラメントの径が３μｍと細いので、紡糸速度は速いが、それでも紡糸速度は２０，０００〜３０，０００ｍ／分程度である。
【０１１７】
本発明における高速紡糸と、メルトブロー式の高速紡糸とでは、得られたフィラメント径は異なり、上述したようにメルトブロー式の高速紡糸の方がフィラメントの径が細い。メルトブロー式の紡糸でもフィラメントの径を大きくすることもできるが、その場合には紡糸速度がさらに遅くなる。なお、メルトブロー不織布の紡糸においては、フィラメントの分子配向がほとんどない点が本発明と同じであるが、フィラメントが傷ついているためか、メルトブロー不織布の強度および伸度は小さく、本発明の横配列ウェブのような強度および延伸性を有していない。また、メルトブロー不織布のフィラメントは数十センチメータの長さで切断されていて、そのフィラメントは配列しておらず、メルトブロー不織布はランダム不織布となっている。
【０１１８】
なお、３００℃前後の熱風中では音速が約３０，０００ｍ／分であり、このことは、本発明において紡糸速度が音速以上、場合によっては音速の数倍であることを意味しており、そのような意味でも本発明における紡糸方法は特色がある。
【０１１９】
本発明の横配列ウェブを構成するフィラメントは、紡糸された後に延伸されるが、そのフィラメントに延伸適性をもたせる一つの要因として、紡糸されたフィラメントが急冷されていることが必要である。本発明では溶融樹脂の押出量が多いため、押し出された溶融樹脂の熱容量が大きく、その溶融樹脂の冷却が不十分となり易い。急冷されていないフィラメントは結晶化が進み、結晶化が進んだフィラメントを延伸する際にはその結晶構造を破壊しなければならないので、横配列ウェブの延伸応力が大きくなると共に、フィラメントの延伸切れが生じ易く、そのフィラメントを高倍率で延伸することができない。
【０１２０】
本発明では、紡出されたフィラメントがコンベアに到達する前に、そのフィラメントを、霧状の水分を含むエアーで冷却することにより、フィラメントを急冷している。このような方法が、フィラメントに高い延伸性をもたせる点で最も効果的である。
【０１２１】
本発明の横配列ウェブは、高速紡糸されたフィラメントがそのウェブの横方向に延伸されることにより横方向に強いウェブとなる。本発明においてフィラメントが横方向に配列されてなるウェブは幅が狭いので、その横配列ウェブを横方向に延伸することによりウェブの幅が広くなり、好都合である。また、横配列ウェブが高倍率で延伸されることは、それだけ広幅のウェブを得ることができるので、その点からも重要となる。
【０１２２】
本発明の横配列ウェブを横方向に延伸する横延伸手段としては、フィルムの２軸延伸に使用されているテンター式の横延伸装置、特公平３―３６９４８号公報に記載されているプーリ式の横延伸装置や、２つの溝ロールを組み合わせてそれらの間でウェブを横方向に延伸する溝ロール式の横延伸装置等を使用できるが、プーリ式および溝ロール式の装置がそれぞれ簡便で使用し易い。
【０１２３】
本発明の横配列ウェブの延伸後の強度としては、そのウェブの延伸方向の強度が、１デニール当たりの強度として少なくとも１．５ｇ／ｄ以上、望ましくは１．８ｇ／ｄ以上、さらに望ましくは２ｇ／ｄ以上である。
【０１２４】
さらに、本発明の横延伸ウェブは、他の不織布や紙、あるいはフィルム等のウェブでその横方向の強度を補強するために使用されるばかりでなく、本出願人による特公平３―３６９４８号公報に記載の直交不織布を構成する横配列ウェブとして使用される。
【０１２５】
本発明の横配列ウェブを製造する際のフィラメントの紡糸に適合する溶融樹脂、すなわちポリマーとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリアミド、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリウレタン、フッ素系樹脂等の熱可塑性樹脂、またはこれらの変性樹脂のいずれかのものを使用することができる。また、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリアクリルニトリル系樹脂等の、湿式または乾式の紡糸手段による樹脂も使用できる。
【０１２６】
上記のポリマーのうち、ポリプロピレンおよびポリエチレンテレフタレート、ナイロン６、ナイロン６６は紡糸性が良いので、これらのポリマーは本発明における高速紡糸に特に適しており、また、これらのポリマーの中でも、紡糸時の粘度が数１００ポイズ以上１０００ポイズ以下の範囲にあるポリマーが本発明における高速紡糸に特に適する。
【０１２７】
【実施例】
次に、本発明の実施例について具体的に説明する。
【０１２８】
本発明の実施例では、上述したような構成の紡糸ヘッドを備えた横配列ウェブの製造装置において、紡糸ヘッドの各部の寸法、紡糸ヘッドから押し出す溶融樹脂の材質、および横配列ウェブを製造する際の紡糸条件等を、図７および図８に示した実施例１〜４、および比較例１〜５のように変更して横配列ウェブを製造した。
【０１２９】
図７は、本発明の実施例１〜４、および比較例１〜５における溶融樹脂の材質、紡糸条件、および実験結果を示す表である。図８は、図７に示される実施例１〜４、および比較例１〜５のそれぞれで用いられる紡糸ヘッドの各部の寸法を示す表である。図７のＡ欄における▲１▼〜▲８▼のそれぞれの紡糸ヘッドの各部の寸法が図８に示されている。
【０１３０】
図７のＢ欄には、それぞれの実施例および比較例で紡糸ヘッドから押し出すポリマー、およびそのポリマーのメルトフローレイトや極限粘度が示されている。図７のＢ欄では、ＰＰがポリプロピレンであり、ＭＦＲはその樹脂のメルトフローレイトを示す。また、ＰＥＴがポリエチレンテレフタレートであり、ＩＶ値はその樹脂の極限粘度を示す。
【０１３１】
図７のＨ欄における「繊維径」は、ウェブの横方向に均等にサンプリングした１００本のフィラメントの繊維径を、拡大倍率を１０００倍にして顕微鏡によって測定し、測定して得られた繊維径の平均値と変動係数で示す。
【０１３２】
図７のＩ欄における「紡糸速度」は、溶融樹脂の押出量と、上記の平均繊維径の平均値とから下記の式によって計算する。下記の式では、紡糸速度をＹ［ｍ／分］、押出量をＱ［ｇ／分］、横配列ウェブの繊維径をＤ［μｍ］とする。なお、ρ［ｇ／ｃｍ2］は、ＰＥＴで１．３４、ＰＰで０．９０であり、πは円周率で３．１４である。
【０１３３】
【数１】
図７のＪ欄における「延伸前の強度および伸度」は、未延伸状態における温度２０度でのウェブの横方向の強度および伸度である。これらの強度および伸度を測定する際には、ウェブにおける縦方向の長さが５０ｍｍの領域の部分で、そのウェブの横方向のチャック間距離を５０ｍｍにして、速度１００ｍｍ／分でそのウェブを横方向に引っ張った。
【０１３４】
図７のＫ欄における「延伸倍率」は、ウェブの横方向に長さ５０ｍｍで幅５０ｍｍでそのウェブをチャックに挟み、そのウェブを熱水中で横方向に延伸した際に、そのウェブが切断する直前の延伸倍率を示す。その切断直前の延伸倍率は、予め実験的にウェブの予備延伸を行うことによりウェブの切断が開始する延伸倍率を求め、その延伸倍率の０．１倍近い延伸倍率を「延伸倍率」とし、次に説明する図７のＬ欄における「延伸後の強度および伸度」の測定サンプルとする。この延伸前の強度および伸度を測定するための実験室の熱水における延伸温度は、ＰＰで９８℃、ＰＥＴで７０℃とした。
【０１３５】
図７のＬ欄における「延伸後の強度および伸度」は、延伸後のウェブにおける延伸方向での強度および伸度である。これらの強度および伸度を測定する際には、ウェブにおける縦方向の長さが５０ｍｍの領域の部分で、チャック間距離を１００ｍｍにして、速度１００ｍｍ／分でそのウェブを横方向に引っ張った。
【０１３６】
図８に示すように、紡糸ヘッドにおける各部の寸法として、紡糸ノズル１のノズル径Ｎz、一次エアースリット２の内径ｄ、そのスリットの外径Ｄ、紡糸ノズル部５の突出高さＨ、***３の内径ｑ、二次エアー噴出口４ａの穴径ｒ、および紡糸ヘッド１０内で一次エアースリット２と連通した環状スリットの最小隙間Ｓを、実施例１〜４、および比較例１〜５のそれぞれで種々に変更した。
【０１３７】
図７の実施例１〜４のそれぞれでは、図１および図３に示した紡糸ヘッドの各部のディメンジョンが適切な範囲にある場合に、３０，０００ｍ／分以上の紡糸速度で紡糸されたフィラメントからなり、そのフィラメントがウェブの幅方向に連続して渡っている幅３００ｍｍ以上の横配列ウェブを製造することができた。この場合、その横配列ウェブを構成するフィラメントが、平均で１０μｍ以上３０μｍ以下のフィラメント径を有しており、その横配列ウェブの横方向の伸度が７０％以上である。
【０１３８】
この横配列ウェブが横方向に延伸されることによって、５μｍ以上１５μｍ以下のフィラメント径からなり、延伸方向のウェブ強度が１．５ｇ／ｄ以上である横配列横延伸ウェブが得られる。
【０１３９】
なお、それぞれの実施例および比較例における横延伸は実験室的な横延伸であるが、図６に示したようなプーリを用いた熱風式の横延伸装置によって横配列ウェブを延伸することにより、実施例１のＰＰからなるウェブを、１２０℃の熱風中で横方向に６．５倍に延伸することができ、その延伸方向での強度が２．５ｇ／ｄ、伸度が１２％の横延伸ウェブが得られた。また、実施例２のＰＥＴからなるウェブでは、そのウェブを図４の横延伸装置によって８７℃の熱風中で横方向に５．８倍に延伸することができ、その延伸方向での強度が１．９ｇ／ｄ、伸度が１０％の横延伸ウェブが得られた。
【０１４０】
また、紡糸ヘッド１０の内部で一次エアーを均流化するための環状スリットにおける最小隙間Ｓについては、その最小隙間Ｓが０．５ｍｍである場合に、１．０ｍｍの場合よりも、高い押出量での紡糸の安定性が良かった。比較例にはないが、最小隙間Ｓが０．１ｍｍよりも小さい場合には、環状スリットの機械的精度の影響が大きいためか、かえって紡糸の安定性が悪かった。
【０１４１】
図７の比較例１〜５のそれぞれでは、紡糸ヘッド１０の各部のディメンジョンが適当でない場合、例えば、比較例１の▲４▼の紡糸ヘッドのようにノズル径Ｎzが０．６０ｍｍに満たない場合、比較例２の▲５▼の紡糸ヘッドのようにノズル径Ｎzが０．９ｍｍ以上である場合、比較例３の▲６▼の紡糸ヘッドのように一次エアースリット２の内径ｄが６ｍｍ以上である場合、および比較例５の▲８▼の紡糸ヘッドのように二次エアー噴出口の穴径ｒが１．５ｍｍ以下である場合では、高い押出量において安定した紡糸はできず、延伸後の強度も弱く、高速紡糸には適さなかった。
【０１４２】
なお、比較例として図７および図８には示さなかったが、一次エアースリット２の内径ｄが２．０ｍｍ以下である場合でも、安定した紡糸ができなかった。
【０１４３】
実施例１〜４のそれぞれで得られた各ウェブは全て、紡糸されたフィラメントがコンベアに到達する前に、そのフィラメントを、霧状の水分を含むエアーで冷却した場合のものであるが、実施例１および２のそれぞれで、紡糸されたフィラメントを、霧状の水分を含むエアーで冷却しなかった場合には、実験室的な方法により測定した延伸倍率でも、得られた横配列ウェブを５倍以上に延伸することができず、また、その横方向の強度も１ｇ／ｄに達しなかった。
【０１４４】
なお、図７の備考の欄に示したように、これら紡糸ヘッドの各種ディメンションや紡糸条件により、ウェブ中に粒状の樹脂の塊が発生することや、後述するウェブのプロフィールが極端に異なる場合がある。ウェブ中の粒としては、大きさが０．２〜０．３ｍｍ程度の小さなもの（小粒）から、大きいものでは１ｍｍを越えるもの（大粒）まであり、粒が多い場合または大きい場合には延伸倍率が上がらず、また延伸後のウェブの強度も弱い。
【０１４５】
できた製品は、ウェブの横方向に必ずしもフィラメントの分布が均一になっておらず、通常、ウェブの横方向の両端部が若干厚くなっている。横配列ウェブにおける横方向の重さの分布をそのウェブのプロフィールといい、そのプロフィールを次のように測定する。
【０１４６】
まず、製品として作製された横配列ウェブから、縦方向に長さ１００ｍｍの部分を全幅にわたってサンプリングし、サンプリングされた横配列ウェブの幅を測定する。
【０１４７】
次に、サンプリングされた長さ１００ｍｍの横配列ウェブを、その縦方向に延びるライン、すなわちその横配列ウェブのフィラメントの配列方向に対して垂直なラインで２５ｍｍ幅づつに切断し、切断されたそれぞれの重さを測る。
【０１４８】
次に、切断された２５ｍｍ幅のもののそれぞれの重さを測ることによって得られた、横配列ウェブの横方向の重さの分布を図示する。これにより、横配列ウェブの横方向の重さの分布として、その横配列ウェブのプロフィールが得られる。
【０１４９】
図９は、横配列ウェブの横方向の重さの分布であるプロフィールとして、いくつかの代表的な例を示す図である。図９には、横配列ウェブのプロフィールとして代表的なものが３つ示されており、図９（ａ）に、かまぼこ形のプロフィール、図９（ｂ）に、鉄亜鈴形のプロフィール、図９（ｃ）に、山形のプロフィールが示されている。図９（ａ）〜図９（ｃ）のそれぞれでは、横軸が２５ｍｍ幅毎の測定点であり、縦軸が、重さ（ｇ）である。
【０１５０】
図９（ａ）に示されるかまぼこ形のプロフィールでは、横配列ウェブの横方向の重さの分布がほぼ均一である。図９（ｂ）に示される鉄亜鈴形のプロフィールでは、横配列ウェブの横方向の両端部の厚さがその中央部の厚さよりもが厚くなっていて、その両端部が中央部よりも重くなっている。図９（ｃ）に示される山形のプロフィールでは、横配列ウェブの中央部の厚さがその両端部の厚さよりも厚くなっていて、その中央部が両端部よりも重くなっている。
【０１５１】
比較例４の▲７▼の紡糸ノズルのように、紡糸ノズル部５の突出高さＨが０以下である場合、すなわち紡糸ノズル部５の先端面が、エアー噴出部６の水平面からへこんだ位置にある場合には、高速紡糸が可能であり、できたウェブの延伸後の強度も高い。しかしながら、この場合には、図７の備考の欄に記載されているように、そのウェブのプロフィールが、図９（ｂ）に示される、極端な鉄亜鈴形となり、横方向に延伸した場合の製品の歩留りが悪い。また、そのＨが、比較例３の▲６▼の紡糸ヘッドのように０．５と大きい場合では、図７の備考の欄に記載されているように、図９（ｃ）に示される山形のプロフィールのウェブとなる。
【０１５２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、フィラメントが横方向に配列されてなる横配列ウェブが、紡糸速度３０，０００ｍ／分以上という速い速度で紡糸されたフィラメントからなるものであるので、生産性が高く、コストダウンが可能な横配列ウェブを得ることができるという効果がある。また、その横配列ウェブを構成するフィラメントが、横配列ウェブの幅方向の一端部から他端部にまで幅方向に連続して渡っていることにより、横方向の強度および伸度の高い横配列ウェブを実現することができる。そして、そのような横配列ウェブは、幅が３００ｍｍ以上であることにより、横配列不織布として使用するのに適し、あるいは、原反ウェブをその横方向に延伸して横延伸不織布を製造する際に、その原反ウェブとして適したものとなる。
【０１５３】
また、本発明の横配列ウェブの製造方法および製造装置では、紡糸ノズルから糸状に押し出された溶融樹脂を、紡糸ノズルの周囲で下方に流れる高温の一次エアーによって振動させた後に、振動しつつ落下する糸状の溶融樹脂を、互いに衝突して拡散する高温の二次エアーによってコンベアの幅方向に広げることによって、３０，０００ｍ／分という速い紡糸速度でフィラメントを紡糸することができるので、横配列ウェブの生産性が高くなり、そのコストダウンを図ることができるという効果がある。また、横配列ウェブの生産性を上げるためには、多数の紡糸ヘッドをコンベアの上方で並べる必要があるが、本発明によれば、１つの紡糸ヘッドでフィラメントを高速に紡糸することができるので、並べる紡糸ヘッドの数を減らすことができる。従って、本発明の横配列ウェブの製造方法および製造装置は、設備費、設備の床面積の点で優れるばかりでなく、多数の紡糸ヘッドを調整する必要もないので、設備の調整および保前の面でも優れている。さらに、本発明は単に横配列ウェブの生産性が良くなるばかりでなく、幅の広い横配列ウェブを製造することができる等のメリットもある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る横配列ウェブの製造装置に備えられた紡糸ヘッドの断面図および平面図である。
【図２】図１に示した紡糸ヘッドを備えた紡糸装置により不織布を製造する装置について説明するための図である。
【図３】図１および図２に示した紡糸ヘッドの内部で、一次エアースリットから噴出させる熱風を均流化するための流路の一例を示す断面図である。
【図４】図１に示した紡糸ヘッドの下面における一次エアースリットの外側に配置された熱風噴出用の***の配列の変形例を示す断面図および平面図である。
【図５】図１に示した紡糸ヘッドの内部における熱風を供給するための流路の変形例を示す断面図である。
【図６】図６は、図２に基づいて説明した製造装置によって製造された帯状の不織布をその横方向に延伸する装置の一例を示す平面図および側面図である。
【図７】本発明の実施例１〜４、および比較例１〜５における溶融樹脂の材質、紡糸条件、および実験結果を示す表である。
【図８】図７に示される実施例１〜４、および比較例１〜５のそれぞれで用いられる紡糸ヘッドの各部の寸法を示す表である。
【図９】横配列ウェブの横方向の重さの分布であるプロフィールとして、いくつかの代表的な例を示す図である。
【図１０】一次エアースリットからの一次エアーによって糸状の溶融ポリマーが振動する状態について説明するための図である。
【図１１】一次エアーによって振動しつつ落下している糸状の溶融ポリマーが二次エアーによってメッシュベルトの幅方向に広げられる状態について説明するための図である。
【符号の説明】
１ 紡糸ノズル
２ 一次エアースリット
３ ***
４ａ、４ｂ 二次エアー噴出口
５ 紡糸ノズル部
６ エアー噴出部
７ 水平面
８ａ、８ｂ 斜面
１０ 紡糸ヘッド
１７ 溶融ポリマー
１８ 不織布
１９ メッシュベルト
２０ 冷却ノズル
３１ 熱風室
３２、３３ 延伸プーリ
３４ 冷却シリンダ
３５ ベルト
３６ ローラ
【発明の属する技術分野】
本発明は、超高速紡糸によるフィラメントが横方向に配列されてなる横配列ウェブ、その横配列ウェブの製造方法および製造装置や、その製造装置に用いられる紡糸ヘッドに関する。この横配列ウェブは横延伸不織布の原料ウェブとして使用され、さらに、そのように横延伸不織布の原料ウェブとして使用されることにより、横延伸不織布と縦配列不織布などとを積層して直交不織布を製造する際の原料ウェブとして使用される。
【０００２】
【従来の技術】
従来の不織布は、その不織布を構成するフィラメントの向きが揃っていないランダム不織布であるものが多く、その強度は小さく、寸法の安定性のないものが多かった。これらの従来の不織布がもつ欠点を改善した発明として、本出願人による特公平３―３６９４８号公報、特許第２６１２２０３号公報および特公平７−６１２６号公報等に記載されたものがある。それらの公報には、不織布を延伸し、延伸された不織布同士を、それらの不織布の延伸方向が互いに直交するように接合してなる積層不織布や、それらの不織布の製造方法が記載されている。
【０００３】
特公平３−３６９４８号公報には、不織布の製造方法として、未配向フィラメントを紡糸して作製された長繊維不織布を、一方向に配列されたフィラメントの成分が多くなるように延伸適温で一方向に延伸する方法や、その方法により延伸された不織布同士を、それぞれの不織布の延伸方向が互いに直交するように積層して接合する方法が記載されている。
【０００４】
また、特公平３−３６９４８号公報には、スプレー紡糸として、未配向で一方向に配列しているフィラメントよりなる長繊維不織布を製造する方法が記載されている。その長繊維不織布の製造方法では、まず、一方向に走行するスクリーンメッシュ上で、ノズルより押出されたフィラメントを、スパイラル状に旋回する加熱エアーで散らす。さらに、このノズルの下方で２つのエアーが互いに衝突するようにそれらのエアーが噴射されており、それら２つのエアーが衝突することで拡がるエアーによって、回転されてきた紡出フィラメントがさらに散らされる。ここで、互いに衝突する２つのエアーの進行方向がスクリーンメッシュの進行方向と平行な場合には、紡出フィラメントがスクリーンメッシュの進行方向に対して垂直な方向に散らされ、散らされたフィラメントが、横方向に配列された成分を多くした形でスクリーンメッシュ上に蓄積される。これにより、横方向に配列を主体とした不織布が製造される。これとは反対に、互いに衝突する２つのエアーの進行方向が、スクリーンメッシュの進行方向とほぼ直交する方向である場合には、紡出フィラメントがスクリーンメッシュの進行方向と平行な方向に散らされ、散らされたフィラメントが、縦方向に配列された成分を多くした形でスクリーンメッシュ上に蓄積される。これにより、縦方向に配列を主体とした不織布が製造される。
【０００５】
特許第２６１２２０３号公報には、不織布の製造方法として、走行するベルトコンベア上に向けて、エジェクタから流体と共に繊維を噴出し、そのベルトコンベア上で、繊維が一方向に配列されるようにその繊維を集積させることにより、繊維の配列したウェブを製造する方法が記載されている。その製造方法の一例では、コンベアベルトの少なくとも一部を、その走行方向に対して垂直方向で、かつ下方に湾曲を生ずるようにし、そのコンベアベルトにおける溝状に湾曲した部分の底部へエジェクタより流体と繊維を噴出する。そして、噴出された流体をコンベアベルトの溝の方向に飛散させることにより、その飛散する方向へ繊維を配列させている。
【０００６】
特公平７−６１２６号公報には、スプレー紡糸として、複数のフィラメントがほぼ一方向に配列されて構成された一方向配列不織布の製造方法が記載されている。その製造方法では、高分子物質を紡口から紡出させることでフィラメントを紡糸する際に、その紡出フィラメントを旋回または幅方向に振動させ、旋回または振動しているフィラメントが２倍以上のドラフト性を有する状態で、旋回または振動しているフィラメントの１本を中心に、そのフィラメントの側方よりほぼ左右対称の一対以上の流体をフィラメントに作用させる。このようにフィラメントに一対以上の流体を作用させることにより、フィラメントにドラフトをかけながらフィラメントの紡出方向と直角な方向へそのフィラメントを飛散させる。これにより、フィラメントが飛散する方向に配列されたフィラメントが層状に積層され、一方向配列不織布が製造される。
【０００７】
これらの製法により製造された不織布は、強度があるばかりでなく、その不織布を構成するフィラメントの延伸後の径が５〜１５μｍと細いため、手による触感もゴワゴワせず、フレキシブルでしなやかな不織布とすることができた。また、見た目も光沢があり、印刷特性のよい不織布とすることができ、フィラメント径が小さいことより不織布としての地合がよく、その上、強度があることより、薄くても実用性のある不織布とすることもできた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述したそれぞれの公報に記載された製法によって、強度が大きく、布としての風合いをもつ不織布を製造する際には、不織布のコストダウンを図るために生産性を向上させる必要がある。そのためには、それらの公報に記載された製造装置において、さらに生産性を良くし、コストダウンを図るためには、フィラメントが横方向に配列されてなる横配列ウェブのフィラメントを紡糸する紡糸手段をさらに改良して発展させる必要がある。また、生産性良くフィラメントを紡糸すると同時に、生産性が良いにも関わらず、得られたフィラメントからなる横配列ウェブの強度を大きくして、そのウェブを生産する必要がある。
【０００９】
最終的に出来上がった製品のフィラメントの径が決められていれば、単錐ノズルで生産性を高くすることは、端的にいって、その単錐ノズルによるフィラメントの紡糸速度を上げることを意味する。従来の技術によるフィラメントを高速で紡糸する方法では、高分子刊行会から出版されている「最新の紡糸技術」（繊維学会編）に記載されているように、工業的に１０，０００ｍ／分程度が限度とされている。幅方向にフィラメントが配列されてなる広幅の横配列ウェブを製造する際には、この従来の限界をはるかに越える紡糸速度で、最低でも３０，０００ｍ／分で、さらには１００，０００ｍ／分をも越える速度でフィラメントを紡糸する必要がある。
【００１０】
ただし、単に生産性がよいだけでは無意味であり、製造された不織布の特性もよいことも必要である。すなわち、横配列ウェブに布としての風合いを持たせるためにフィラメントの径が細いことも重要であり、紡糸された直後でのフィラメントの径が１０μｍ以上３０μｍ以下、望ましくは２５μｍ以下である必要がある。また、紡糸されたフィラメントからなる横配列ウェブをその横方向に延伸することで横延伸ウェブを作製した場合、その横延伸ウェブの延伸方向の引張強度が、１．５ｇ／ｄ以上、望ましくは１．８ｇ／ｄ以上、さらに望ましくは２．０ｇ／ｄ以上であることが要求される。また、それらの横配列ウェブや横延伸ウェブを不織布として使用するために、それらのウェブにおいてだま等のフィラメント切れに伴う欠陥部を発生させることの少ない紡糸手段が求められる。
【００１１】
本発明の目的は、紡糸されたフィラメントが横方向に配列されてなる横配列ウェブにおいて、生産性が高く、コストダウンが可能な横配列ウェブ、その横配列ウェブを製造するための方法および装置や、その製造装置に用いられる紡糸ヘッドを提供することにある。また、本発明は、生産性が高いのと同時に、生産性が高いにも関わらず、得られた横配列ウェブの横方向の強度が大きく、かつ布としての風合いをもつ横配列ウェブ、およびそのような横配列ウェブを製造するための製造方法および製造装置を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の横配列ウェブの製造方法は、一方向に走行する帯状のコンベアの上方で、開口端の内径が０．６ｍｍ以上の紡糸ノズルから溶融樹脂を下方に向けて３０ｇ／分以上で糸状に押し出す工程と、前記紡糸ノズルの開口端の周囲における該開口端と同心の直径２．５ｍｍ以上の円の外側周囲全体で、高温の一次エアーを重力方向に向けて高速で流すことで、前記紡糸ノズルから押し出された糸状の前記溶融樹脂を前記一次エアーによって振動させる工程と、前記一次エアーによって振動しつつ落下する糸状の前記溶融樹脂における前記コンベアの走行方向上流側および下流側のそれぞれから前記溶融樹脂に向けて高温の二次エアーを噴出し、前記紡糸ノズルの下方で前記上流側および下流側からの前記二次エアー同士を衝突させることにより、衝突したそれぞれの前記二次エアーの少なくとも一部を前記コンベアの幅方向に拡散させ、前記幅方向に拡散した前記二次エアーによって、振動しつつ落下する糸状の前記溶融樹脂を前記コンベアの幅方向に広げることで、糸状の前記溶融樹脂から構成されるフィラメントを３０，０００ｍ／分で紡糸する工程と、前記コンベアの幅方向に広げられて紡糸された前記フィラメントが前記コンベア上に集積することにより、前記フィラメントが前記コンベアの幅方向に配列されて前記コンベア上に集積されてなる横配列ウェブが作製される工程とを有する。
【００２０】
また、前記二次エアーによって糸状の前記溶融樹脂が前記コンベアの幅方向に広がった後、糸状の前記溶融樹脂が前記コンベアに到達する前に、霧状の水分を含むエアーで糸状の前記溶融樹脂を冷却する工程をさらに有していることが好ましい。
【００２１】
さらに、本発明は、フィラメントが横方向に配列されてなる横配列ウェブの製造装置であって、一方向に走行する帯状のコンベアと、前記コンベアの上方に配置され、溶融樹脂を下方に向けて糸状に押し出すための、開口端の内径が０．６ｍｍ以上０．８５ｍｍ以下である紡糸ノズルと、前記紡糸ノズルの周囲に形成され、前記紡糸ノズルから押し出された糸状の前記溶融樹脂が振動するように、前記紡糸ノズルの開口端の周囲における該開口端と同心の直径２．５ｍｍ以上の円の外側周囲全体で高温の一次エアーが重力方向に向かって高速で流れるように前記一次エアーを噴出する円環状のスリットと、前記一次エアーによって振動しつつ落下する糸状の前記溶融樹脂における前記コンベアの走行方向上流側および下流側にそれぞれ配置され、振動しつつ落下する糸状の前記溶融樹脂に向けて高温の二次エアーを噴出することにより、前記紡糸ノズルの下方で糸状の前記溶融樹脂における前記コンベアの走行方向上流側および下流側から前記二次エアー同士を衝突させるための少なくとも一対の二次エアー噴出口とを有する。
【００２２】
さらに、内部が前記紡糸ノズルとなる円筒状の紡糸ノズル部と、該紡糸ノズル部の外周面の外側に形成された前記円環状のスリットとを備えた紡糸ヘッドが前記コンベアの上方に配置されており、前記紡糸ノズル部の下端面が、前記紡糸ヘッドにおける前記円環状のスリットの外側周囲の部分から０．０１ｍｍ〜１ｍｍだけ突出していることが好ましい。
【００２３】
さらに、前記一次エアーを噴出する前記円環状のスリットの外側に、前記紡糸ノズルから押し出された糸状の前記溶融樹脂が固化してなるフィラメントが安定して紡糸されるように熱風を噴出する、前記二次エアー噴出口とは異なる別の噴出口が複数設けられていることが好ましい。
【００２４】
さらに、内部が前記紡糸ノズルとなる円筒状の紡糸ノズル部と、該紡糸ノズル部の外周面の外側に形成された前記円環状のスリットとを備えた紡糸ヘッドが前記コンベアの上方に配置されており、前記円環状のスリットから、速度および温度が均一化された前記一次エアーを噴出させるために、前記紡糸ヘッドの内部に、前記円環状のスリットと連通し、少なくとも一部の隙間の大きさが０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であるスリット状流路が形成されていることが好ましい。
【００２５】
上記の通りの発明に係る横配列ウェブの製造方法および製造装置では、開口端の内径が０．６ｍｍ以上の紡糸ノズルから下方に向けて糸状に押し出された溶融樹脂が、押し出された溶融樹脂の周囲で重力方向に高速に流れる高温の一次エアーによって振動する。次に、一次エアーによって振動しつつ落下する糸状の溶融樹脂に向けて、その溶融樹脂おけるコンベアの走行方向上流側および下流側のそれぞれから高温の二次エアーを噴出して、紡糸ノズルの下方でそれらの二次エアー同士を衝突させる。これにより、衝突してコンベアの幅方向に拡散する二次エアーに、振動しつつ落下する糸状の溶融樹脂がのり、その糸状の溶融樹脂がコンベアの幅方向に広がる。このように一次エアーによって振動しつつ落下している糸状の溶融樹脂を二次エアーによって広げることにより、その糸状の溶融樹脂が固化してなるフィラメントを３０，０００ｍ／分の高速で紡糸することが可能となる。次に、糸状の溶融樹脂がコンベアの幅方向に広げられることで紡糸されたフィラメントが、コンベアの幅方向に配列された状態でそのコンベア上に集積される。これにより、フィラメントがコンベアの幅方向に配列されて構成された、そのコンベアの走行方向に沿って一方向に延びる横配列ウェブが製造される。このような横配列ウェブの製造工程では、フィラメントが３０，０００ｍ／分の高速で紡糸されるので、横配列ウェブの生産性が向上し、その横配列ウェブのコストダウンを図ることが可能となる。また、フィラメントが横配列ウェブの幅方向の一端部から他端部にまでその幅方向に渡っていて、幅が３００ｍｍ以上の横配列ウェブを製造することができる。
【００２６】
さらに、本発明は、溶融樹脂を糸状に押し出すことにより、糸状の前記溶融樹脂が固化してなるフィラメントを紡糸するための紡糸ヘッドであって、前記溶融樹脂を下方に向けて糸状に押し出すための、開口端の内径が０．６ｍｍ以上０．８５ｍｍ以下である紡糸ノズルと、前記紡糸ノズルの周囲に形成され、前記紡糸ノズルから押し出された糸状の前記溶融樹脂が振動するように、前記紡糸ノズルの開口端の周囲における該開口端と同心の直径２．５ｍｍ以上の円の外側周囲全体で高温の一次エアーが重力方向に向かって高速で流れるように前記一次エアーを噴出する円環状のスリットと、前記一次エアーによって振動しつつ落下する糸状の前記溶融樹脂の両側にそれぞれ配置され、振動しつつ落下するする糸状の前記溶融樹脂に向けて高温の二次エアーを噴出することにより、前記紡糸ノズルの下方で糸状の前記溶融樹脂の両側から前記二次エアー同士を衝突させるための少なくとも一対の二次エアー噴出口とを有する。
【００２７】
上記の発明では、上述した横配列ウェブの製造方法および製造装置と同様に、開口端の内径が０．６ｍｍ以上の紡糸ノズルから下方に向けて糸状に押し出された溶融樹脂が、押し出された溶融樹脂の周囲で重力方向に高速に流れる高温の一次エアーによって振動する。次に、一次エアーによって振動しつつ落下する糸状の溶融樹脂に向けて、その溶融樹脂おけるコンベアの両側から高温の二次エアーを噴出して、紡糸ノズルの下方でそれらの二次エアー同士を衝突させる。これにより、衝突した二次エアーが拡散し、拡散した二次エアーに、振動しつつ落下する糸状の溶融樹脂がのって広がる。このように一次エアーによって振動しつつ落下している糸状の溶融樹脂を二次エアーによって広げることにより、その糸状の溶融樹脂が固化してなるフィラメントを３０，０００ｍ／分の高速で紡糸することが可能となる。この紡糸ヘッドは、上述したような横配列ウェブの製造装置だけでなく、通常の不織布の製造装置や、紡糸装置等、フィラメントを紡糸する工程を有する様々な装置で使用することができる。それらの製造装置で本発明の紡糸ヘッドを用いることによって生産性が向上し、それらの製造装置によって生産される製品のコストダウンを図ることが可能となる。
【００２８】
本発明者らは、高速紡糸について鋭意研究した結果、以下の手段により、高速紡糸における課題を解決するに到った。すなわち、紡糸手段については、紡糸ノズル、一次エアー吹き出し口、二次エアー吹き出し口、および紡糸ヘッドの内部構造等、また、紡糸条件、出来た製品との関連等について総合的に検討し、下記の手段によってその課題を解決することができた。
【００２９】
通常のマルチフィラメントの紡糸、特に延伸後のフィラメントの径を１５μｍ以下にすることを目的とする紡糸においては、紡糸ノズルの径は、０．２〜０．３ｍｍが通常であり、このような細いフィラメントを紡糸するには、紡糸ノズルの径が０．５ｍｍを上回ることはない。しかし、本発明における高速紡糸では、紡糸ノズルの径（発明の実施の形態で後述する、図１に示したＮz）が、０．６０ｍｍ以上、望ましくは０．６５ｍｍ以上であり、さらに望ましくは０．７ｍｍ以上である。ただし、０．８５ｍｍ以上では望ましくないことがわかった。
【００３０】
一次エアーが吹き出す円環状のスリットの内径（発明の実施の形態で後述する、図１に示したｄ）は、２．５ｍｍ以上、さらには３．０ｍｍ以上であることが望ましい。ただし、６ｍｍ以上では望ましくない。
【００３１】
また、紡糸ヘッドの下面における一次エアー用の円環状スリットの周囲に、二次エアー噴出口側の方向に熱風を噴出する噴出口としての***が複数個設けられていることがフィラメントの紡糸の安定性に貢献することもわかった。
【００３２】
コンベアの長さ方向で相対する一対の熱風（二次エアー）噴出口の穴径（発明の実施の形態で後述する、図１に示したｒ）は、φ１．５ｍｍ以上、望ましくはφ２ｍｍ以上である。ただし、φ５ｍｍ以上では望ましくない。また、この二次エアー噴出口は、紡糸ノズルから押し出された溶融樹脂の両側のそれぞれに複数個設けることが望ましい。
【００３３】
内部が紡糸ノズルとなる円筒状の紡糸ノズル部のセットアップ距離（発明の実施の形態で後述する、図１に示したＨ）、すなわち、円環状スリットの外側周囲の部分より、その紡糸ヘッド部の下面が突出する高さは、０より大きく、１．０ｍｍ以下であることが望ましく、さらには０．１ｍｍから０．５ｍｍの範囲にあることが好ましい。
【００３４】
また、紡糸ヘッドの構造として、これらの紡糸ノズル部、一次エアー吹き出し部が一体になった構造であり、その紡糸ヘッドの内部に、一次エアーを均流化するための流路として、隙間が０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の環状スリットを設けることにより、機械精度が狂うことなく、また、一次エアーも均等に出て、紡糸の安定性がよい。この場合、紡糸ヘッドに、二次エアー吹き出し部も一体構造に組み込むことで、紡糸ヘッド全体の精度もさらに向上する。
【００３５】
なお、本発明の紡糸ヘッドに類似した装置として、塗装用のスプレーガンがあるが、そのスプレーガンにおけるノズル径等のディメンジョンは本発明の紡糸ヘッドにおけるノズルよりも小さく、また、スプレーガンのノズルは、本発明の紡糸ヘッドにおけるノズルと相似形でもない。
【００３６】
本発明で高速紡糸されるフィラメントは、フィラメント径が１０μｍ以上３０μｍ以下のものであり、望ましくは１０μｍ以上２５μｍ以下のものである。通常、そのフィラメント径は２０μｍ前後である。３０μｍ以上のフィラメント径では、紡糸時の一次エアーによるフィラメントの振動が不十分なためか、紡糸が安定せず、また、出来た製品も布としての風合いが悪いものであった。１０μｍ以下のフィラメント径でも、紡糸は安定せず、また、そのような細いフィラメントで構成されたウェブの延伸性も悪い。本発明の製造方法および製造装置で高速に紡糸されたフィラメントは、分子が未配向のものであり、そのフィラメントからなるウェブを後延伸することにより、延伸倍率が５倍以上の延伸を行うことができ、延伸後のフィラメントの径が５μｍ以上１５μｍ以下となる。なお、本発明の横配列ウェブを構成するフィラメントの径はほぼ一定であり、そのフィラメント径の測定法については本発明の実施例において後述するが、本発明で称するフィラメント径は、横配列ウェブのフィラメントにおける径の平均値のことをいう。
【００３７】
通常のマルチフィラメントの高速紡糸においては、得られるフィラメントの径が２０μｍ前後であるが、高速紡糸された時点でフィラメントは分子配向しており、紡糸された後にそのフィラメントを延伸することはほとんどできない。従って、マルチフィラメントのフィラメント径はそれ以上細くならないため、通常のマルチフィラメントは、延伸後のフィラメント径で比較すると、本発明の製造方法および製造装置で紡糸されたフィラメントよりも太いものである。
【００３８】
また、本発明の横配列ウェブは、高速紡糸されたフィラメントをコンベア上に集積し、しかもフィラメントがコンベア進行方向に対して垂直な横方向に配列されてなる、フィラメントの集積体である点に特徴がある。
【００３９】
本発明の横配列ウェブである、高速紡糸されて作製された不織布は、実質的に分子配向していない。このことは、通常のマルチフィラメントの高速紡糸のように、高速紡糸で最終的に直接に繊維となるほどの分子配向していることと本質的に異なる。
【００４０】
従って、本発明の横配列ウェブとしての横配列不織布は室温でも伸度があり、その不織布におけるフィラメントが配列している方向の伸度が７０％以上、望ましくは１００％以上、さらに望ましくは１５０％以上である。このように、不織布におけるフィラメントの配列方向の伸度が大きいことは、上述したようにフィラメントの分子配向が生じていないこと、フィラメントが急冷されていること、フィラメントが良く配列されていることによるものと考えられる。
【００４１】
本発明の製造方法および製造装置における高速紡糸で特徴的なことは、紡糸ノズルからの溶融樹脂の押出量が多いほど、得られるウェブの幅が広くなることであり、このウェブの幅方向全体に連続してフィラメントが渡っており、本発明の製造方法および製造装置によって製造される横配列ウェブとしては、その幅が３００ｍｍ以上、望ましくは３５０ｍｍ以上、さらに望ましくは４００ｍｍ以上のものが得られる。
【００４２】
本発明は、溶融樹脂を３０ｇ／分以上で紡糸ノズルから押し出すことで、フィラメント径が１０μｍから３０μｍのフィラメントが得られることより、そのフィラメントを３０，０００ｍ／分以上、望ましくは７０，０００ｍ／分以上、さらに望ましくは１００，０００ｍ／分以上の紡糸速度で紡糸するものである。
【００４３】
マルチフィラメントの高速紡糸では、フィラメントの紡糸速度が工業的には７，０００ｍ／分程度が限度であり、実験室的にも１０，０００ｍ／分程度が限度であるので、本発明は、それらと比較して紡糸速度が５倍以上速い高速紡糸を達成している。また、本発明における高速紡糸と、マルチフィラメントの高速紡糸とでは、得られたフィラメントの径、フィラメントの分子配向の状態、およびフィラメントの配列状態等が、上述したように異なっている。
【００４４】
また、不織布を製造するためにフィラメントを高速に紡糸する方法としてはメルトブロー不織布の紡糸がある。しかし、このメルトブロー紡糸方法は、１つの紡糸孔当たりの溶融樹脂の押出量として１ｇ／分程度が最大であり、通常のメルトブロー紡糸方法における押出量は、本発明における溶融樹脂の押出量３０ｇ／分の５０分の１以下である。ただ、このメルトブロー式の紡糸では、得られたフィラメントの径が３μｍと細いので、紡糸速度は速いが、それでも紡糸速度は２０，０００〜３０，０００ｍ／分程度である。
【００４５】
本発明における高速紡糸と、メルトブロー式の高速紡糸とでは、得られたフィラメント径は異なり、上述したようにメルトブロー式の高速紡糸の方がフィラメントの径が細い。メルトブロー式の紡糸でもフィラメントの径を大きくすることもできるが、その場合には紡糸速度がさらに遅くなる。なお、メルトブロー不織布の紡糸においては、フィラメントの分子配向がほとんどない点が本発明と同じであるが、フィラメントが傷ついているためか、メルトブロー不織布の強度および伸度は小さく、本発明の横配列ウェブのような強度および延伸性を有していない。また、メルトブロー不織布のフィラメントは数十センチメータの長さで切断されていて、そのフィラメントは配列しておらず、メルトブロー不織布はランダム不織布となっている。
【００４６】
なお、３００℃前後の熱風中では音速が約３０，０００ｍ／分であり、このことは、本発明において紡糸速度が音速以上、場合によっては音速の数倍であることを意味しており、そのような意味でも本発明における紡糸方法は特色がある。
【００４７】
本発明の横配列ウェブを構成するフィラメントは、紡糸された後に延伸されるが、そのフィラメントに延伸適性をもたせる一つの要因として、紡糸されたフィラメントが急冷されていることが必要である。本発明では溶融樹脂の押出量が多いため、押し出された溶融樹脂の熱容量が大きく、その溶融樹脂の冷却が不十分となり易い。急冷されていないフィラメントは結晶化が進み、結晶化が進んだフィラメントを延伸する際にはその結晶構造を破壊しなければならないので、横配列ウェブの延伸応力が大きくなると共に、フィラメントの延伸切れが生じ易く、そのフィラメントを高倍率で延伸することができない。
【００４８】
本発明では、紡出されたフィラメントがコンベアに到達する前に、そのフィラメントを、霧状の水分を含むエアーで冷却することにより、フィラメントを急冷している。このような方法が、フィラメントに高い延伸性をもたせる点で最も効果的である。
【００４９】
本発明の横配列ウェブは、高速紡糸されたフィラメントがそのウェブの横方向に延伸されることにより横方向に強いウェブとなる。本発明においてフィラメントが横方向に配列されてなるウェブは幅が狭いので、その横配列ウェブを横方向に延伸することによりウェブの幅が広くなり、好都合である。また、横配列ウェブが高倍率で延伸されることは、それだけ広幅のウェブを得ることができるので、その点からも重要となる。
【００５０】
本発明の横配列ウェブを横方向に延伸する横延伸手段としては、フィルムの２軸延伸に使用されているテンター式の横延伸装置、特公平３―３６９４８号公報に記載されているプーリ式の横延伸装置や、２つの溝ロールを組み合わせてそれらの間でウェブを横方向に延伸する溝ロール式の横延伸装置等を使用できるが、プーリ式および溝ロール式の装置がそれぞれ簡便で使用し易い。
【００５１】
本発明の横配列ウェブの延伸後の強度としては、そのウェブの延伸方向の強度が、１デニール当たりの強度として少なくとも１．５ｇ／ｄ以上、望ましくは１．８ｇ／ｄ以上、さらに望ましくは２ｇ／ｄ以上である。
【００５２】
さらに、本発明の横延伸ウェブは、他の不織布や紙、あるいはフィルム等のウェブでその横方向の強度を補強するために使用されるばかりでなく、本出願人による特公平３―３６９４８号公報に記載の直交不織布を構成する横配列ウェブとして使用される。
【００５３】
本発明の横配列ウェブを製造する際のフィラメントの紡糸に適合する溶融樹脂、すなわちポリマーとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリアミド、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリウレタン、フッ素系樹脂等の熱可塑性樹脂、またはこれらの変性樹脂のいずれかのものを使用することができる。また、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリアクリルニトリル系樹脂等の、湿式または乾式の紡糸手段による樹脂も使用できる。
【００５４】
上記のポリマーのうち、ポリプロピレンおよびポリエチレンテレフタレート、ナイロン６、ナイロン６６は紡糸性が良いので、これらのポリマーは本発明における高速紡糸に特に適しており、また、これらのポリマーの中でも、紡糸時の粘度が数１００ポイズ以上１０００ポイズ以下の範囲にあるポリマーが本発明における高速紡糸に特に適する。
【００５５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００５６】
本発明において、不織布の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、不織布を製造する際における不織布の送り方向を意味し、「横方向」とは、縦方向と直角な方向、すなわち不織布の幅方向を意味する。また、不織布の引張強度としては、ＪＩＳ Ｌ１０９６では切断強度を５センチメートル当たりの切断荷重で表示するが、本発明では、不織布の重さをデニールに換算して、１デニール当たりの強度（ｇ／ｄ）で表わしている。
【００５７】
図１は、本発明の一実施形態に係る横配列ウェブの製造装置に備えられた紡糸ヘッドの断面図および平面図である。図１（ａ）が、紡糸ヘッドに形成された紡糸ノズルの中心線に沿った断面図であり、図１（ｂ）が、図１（ａ）に示される紡糸ヘッドを矢印Ａの方向、すなわち下側から見た平面図である。本実施形態の横配列ウェブの製造装置は、一方向に走行するメッシュベルトと、そのメッシュベルトの上方に配置された紡糸ヘッドを有する紡糸装置とから構成されている。その製造装置では、紡糸装置によってフィラメントを高速で紡糸し、紡糸されたフィラメントがメッシュベルトの幅方向に配列されるようにそのフィラメントをメッシュベルト上に集積させることにより横配列ウェブが製造される。
【００５８】
図１に示すように本実施形態の横配列ウェブの製造装置に備えられた紡糸ヘッド１０は、エアー噴出部６や、エアー噴出部６の内部に配置された円筒状の紡糸ノズル部５等から構成されている。紡糸ノズル部５の内部には、紡糸ノズル部５の少なくとも先端部で一方向に延びる紡糸ノズル１が形成されている。紡糸ノズル１のノズル径、すなわち紡糸ノズル１の開口端の内径はＮzであり、使用状態で紡糸ノズル１の長さ方向が重力方向と平行になるように紡糸ヘッド１０が紡糸装置に取り付けられている。この紡糸ノズル１内にその上側から、溶融樹脂である溶融ポリマーが供給され、供給された溶融ポリマーが、紡糸ノズル１を通って紡糸ノズル１の下側の開口端から下方へ糸状に押し出されて紡出される。
【００５９】
一方、エアー噴出部６の下面には、２つの斜面８ａ，８ｂが形成されるように凹部が形成されており、エアー噴出部６におけるその凹部の底面が、使用状態で重力方向に対して垂直になる水平面７となっている。水平面７の一方の端部側に斜面８ａが配置され、水平面７の他方の端部側に斜面８ｂが配置されており、斜面８ａと８ｂとが、水平面７と直交して紡糸ノズル１の中心線を通る一平面に関して左右対称となっている。２つの斜面８ａ，８ｂはそれぞれ、それらの斜面８ａ，８ｂ同士の間の距離が下方に向かって徐々に広くなるように傾斜している。
【００６０】
このエアー噴出部６の水平面７の中央部で、紡糸ノズル部５の下端面が紡糸ヘッド１０の外部に露出している。そして、紡糸ノズル部５の外周面の外側周囲全体、すなわち紡糸ノズル部５の外周面とエアー噴出部６との間に、一次エアーとしての熱風を噴出する一次エアースリット２が形成されている。紡糸ノズル部５の外側の直径、すなわち円環状の一次エアースリット２の内径がｄであり、その一次エアースリット２の外径がＤとなっている。紡糸ノズル部５の下側の先端面は、エアー噴出部６における一次エアースリット２の周囲の部分、すなわち水平面７から、図１（ａ）に示される高さＨだけ突出している。
【００６１】
一次エアースリット２の上部から一次エアースリット２内に高温の一次エアーが供給され、供給された一次エアーが一次エアースリット２内を通って一次エアースリット２の水平面７側の開口端から下方へと高速で噴出される。このように一次エアースリット２から一次エアーを高速で噴出させることで、紡糸ノズル部５の下面の下方で減圧部分が生じ、この減圧によって紡糸ノズル１からの糸状の溶融ポリマーが振動する。紡糸ノズル部５の下面と、一次エアースリット２からの一次エアーの噴出面、すなわち水平面７との高さの差Ｈが、紡糸ノズル部５の軸方向のセットアップ距離となっている。
【００６２】
紡糸ノズル１のノズル径Ｎzは０．６ｍｍ〜０．８５ｍｍ以上であり、紡糸ノズル部５の外径ｄ、すなわち一次エアーが吹き出す円環状の一次エアースリット２の内径ｄは２．５〜６ｍｍである。紡糸ノズル１の周囲に形成された円環状の一次エアースリット２から高温の一次エアーを噴出することにより、紡糸ノズル１の開口端における紡糸ノズル１の長さ方向の中心線を中心とした直径２．５ｍｍ以上の円の外側周囲全体、すなわち紡糸ノズル１の下側の開口端と同心の直径２．５ｍｍ以上の円の外側周囲全体で、一次エアースリット２からの一次エアーが重力方向に向かって高速で流れる。
【００６３】
さらに、エアー噴出部６には、一次エアースリット２からの一次エアーによって振動する糸状の溶融ポリマーが一方向に配列されるようにその溶融ポリマーを広げるための二次エアーとしての熱風を噴出する二次エアー噴出口４ａ，４ｂがそれぞれ複数形成されている。二次エアー噴出口４ａの開口端が斜面８ａに形成され、二次エアー噴出口４ｂの開口端が斜面８ｂに形成されている。二次エアー噴出口４ａ，４ｂのそれぞれの深さ方向の断面形状は円形で全て同じであり、その円の直径がｒとなっている。それぞれの二次エアー噴出口４ａは、斜面８ａから、その斜面８ａに対して垂直な方向にエアー噴出部６の内部に向かって延びている。同様に、それぞれの二次エアー噴出口４ｂは、斜面８ｂから、その斜面８ｂに対して垂直な方向にエアー噴出部６の内部に向かって延びている。
【００６４】
複数の二次エアー噴出口４ａおよび複数の二次エアー噴出口４ｂのそれぞれの中心線と、紡糸ノズル１の中心線とが、水平面７および斜面８ａ，８ｂと直交する一平面内に全て配置されている。そして、複数の二次エアー噴出口４ａと４ｂとが、水平面７と直交し、斜面８ａと８ｂとの中間、すなわち紡糸ノズル１の中心線を通る一平面に関して左右対称となっている。
【００６５】
本実施形態では、一対の二次エアー噴出口４ａ，４ｂが二組形成されているが、二次エアー噴出口４ａ，４ｂがそれぞれ１つずつ形成されていて、二次エアー噴出口４ａ，４ｂが一対だけであっても良い。しかしながら、二次エアー噴出口４ａ，４ｂが複数組設けられていることが好ましい。
【００６６】
この紡糸ヘッド１０では、二次エアー噴出口４ａ，４ｂのそれぞれから、水平な方向より下側に若干斜めに傾いた方向に二次エアーが噴出される。そして、二次エアー噴出口４ａから噴出された二次エアーと、二次エアー噴出口４ｂから噴出された二次エアーとが、紡糸ノズル１から紡出された糸状の溶融ポリマーの両側から紡糸ノズル１の下方で衝突する。このように、二次エアー噴出口４ａ，４ｂからの二次エアー同士を紡糸ノズル１の下方で衝突させることにより、衝突したそれぞれの二次エアーの一部が、二次エアー噴出口４ａ，４ｂおよび紡糸ノズル１のそれぞれの中心線が通る一平面に対して垂直、かつ水平面７と平行な方向に拡散する。そのような方向に拡散する二次エアーに、紡糸ノズル１からの糸状の溶融ポリマーがのることで、その溶融ポリマーが、斜面８ａまたは８ｂ側から見て紡糸ノズル１の中心線の延長線を中心に左右に広がる。
【００６７】
また、エアー噴出部６の水平面７における紡糸ノズル部５の周辺には、紡糸ノズル１と平行な方向、すなわち水平面７に対して垂直な方向に延びる噴出口としての***３が複数形成されている。それぞれの***３の、深さ方向に対して垂直な方向の断面形状は、直径ｑの円形で一定となっている。***３は、紡糸ノズル部５の２次エアー噴出口４ａ側および４ｂ側のそれぞれで、紡糸ノズル１の中心線と直交する一直線上に一列に並んでいる。そして、***３は、紡糸ノズル部５の２次エアー噴出口４ａ側および４ｂ側のそれぞれで同じ数だけ形成されており、二次エアー噴出口４ａ，４ｂと同様に、水平面７と直交し、斜面８ａと８ｂとの中間、すなわち紡糸ノズル１の中心線を通る一平面に関して左右対称となるようにそれぞれの***３が配置されている。
【００６８】
本実施形態では、紡糸ノズル部５と一方の斜面８ａとの間に３つの***３が形成され、紡糸ノズル部５と他方の斜面８ｂとの間にも３つの***３が形成されている。それぞれの***３の水平面７側の開口端より熱風を下方へと噴出することによってフィラメントの紡糸が安定する。それぞれの***３から噴射させる熱風は、一次エアースリット２から噴出させるための一次エアーの発生源から導かれていても、二次エアー噴出口４ａ，４ｂから噴出させるための二次エアーの発生源から導かれていてもよく、あるいは、一次および二次エアーとは別の第３の熱風を、それぞれの***３へと供給してもよい。
【００６９】
図２は、本実施形態の横配列ウェブの製造装置として、図１に示した紡糸ヘッド１０を備えた紡糸装置により不織布を製造する装置について説明するための図である。図２（ａ）は、不織布の製造装置に備えられたメッシュベルトの走行方向に対して垂直な方向からその製造装置を見た図であり、図２（ｂ）は、メッシュベルトの走行方向下流側からその製造装置を見た図である。
【００７０】
図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように本実施形態の横配列ウェブの製造装置には、フィラメントが集積されることで製造された不織布を搬送するためのコンベアである、帯状のメッシュベルト１９が備えられている。メッシュベルト１９の少なくとも一部は、紡糸ヘッド１０の下方で、水平面内を図２（ａ）の矢印Ａの一方向に走行している。紡糸ヘッド１０は、メッシュベルト１９の上方で、紡糸ノズル１がメッシュベルト１０の幅方向のほぼ中央に位置するように不図示の筐体に固定されている。そして、メッシュベルト１９の進行方向に平行、かつメッシュベルト１９の表面に対して垂直な一平面内に、紡糸ノズル１、***３および二次エアー噴出口４ａ，４ｂのそれぞれの中心線が配置されている。すなわち、メッシュベルト１９の進行方向に沿って紡糸ノズル１および複数の***３が並んでおり、メッシュベルト１９の進行方向における紡糸ノズル部５の上流側に複数の二次エアー噴出口４ａが配置され、紡糸ノズル部５の下流側に複数の二次エアー噴出口４ｂが配置されている。従って、二次エアー噴出口４ａ，４ｂは、紡糸ノズル１の中心線を通り、メッシュベルト１９の走行方向およびメッシュベルト１９の表面に対して垂直な面に関して、紡糸ノズル１の中心線を中心にメッシュベルト１９の進行方向に対称な位置に配置されている。
【００７１】
さらに、本実施形態の横配列ウェブの製造装置には、紡糸ヘッド１０の下方で、紡糸ノズル１から紡出された溶融ポリマー１７におけるメッシュベルト１９の走行方向上流側および下流側のそれぞれに配置された、冷却手段である冷却ノズル２０が複数備えられている。それぞれの冷却ノズル２０は、紡糸ノズル１からの溶融ポリマー１７がメッシュベルト１９に到達する前に、霧状の水分を含むエアーを溶融ポリマー１７に吹き付けることにより、その溶融ポリマー１７を冷却するためのものである。本実施形態では、溶融ポリマー１７の両側に冷却ノズル２０が配置されているが、溶融ポリマー１７の上流側または下流側のいずれか一方のみに冷却ノズル２０を配置してもよい。
【００７２】
紡糸ヘッド１０は、上述したように紡糸ノズル部、一次エアー噴出部、二次エアー噴出部等、種々の構成部分からなっている。これらの構成部分を個々に製作し、それらの構成部分を組み合わせて紡糸ヘッドを組み立てることは、紡糸ヘッド１０の各部のディメンジョン、およびそれらの最適な組み合わせを求める意味では重要である。しかし、本発明の紡糸ヘッドは、組み上げ後における各部分の芯同士の機械精度が重要であり、これらの構成部分を組み合わせて製作すると、芯の精度が出ないことが多い。そこでこれらの構成部分を一体加工したり、または芯を出して組み立てた後に溶接加工を行ったりすることにより、安定した紡糸ヘッド１０が得られることがわかった。
【００７３】
そのようにして作製された紡糸ヘッド１０には、一次エアースリット２から噴出させるための一次エアーが供給されるが、紡糸ヘッド１０内では、一次エアースリット２へと一次エアーが均等に供給される必要がある。この場合の均等とは、一次エアースリット２から噴出する熱風の速度が均一であることばかりでなく、その熱風の温度も均一であることを必要とする。
【００７４】
図３は、図１および図２に示した紡糸ヘッド１０の内部で、一次エアースリット２から噴出させる熱風を均流化するための流路の一例を示す断面図である。
【００７５】
紡糸ヘッド１０の内部で一次エアースリット２と連通した流路の一例としては、図３に示すように、スリット状流路である環状スリット１１〜１４から構成されたものがある。環状スリット１１〜１４はそれぞれ、エアー噴出部６における一次エアースリット２よりも上方の部分に、紡糸ノズル１の中心線を中心として環状に形成されている。環状スリット１１は、その隙間の幅Ｓ1が一定となって重力方向に延びており、環状スリット１１内を熱風が下方へと流れる。環状スリット１１内の下部には、その下部から紡糸ノズル１の中心線に向かって、水平面内で環状スリット１１の内側へと延びる環状スリット１２が連通している。環状スリット１２の隙間の大きさＳ2は一定になっていて、その環状スリット１２内では、環状スリット１１からの熱風が紡糸ノズル１の中心線に向かって内側に流れる。
【００７６】
また、環状スリット１２における内側の部分は、環状スリット１１の内側で重力方向に延びる環状スリット１３の下部と連通している。環状スリット１３の隙間の大きさＳ3は一定であり、環状スリット１３の上部に、その上部から紡糸ノズル１の中心線に向かって内側に延びる環状スリット１４が連通している。環状スリット１４の隙間の大きさＳ4は一定になっていて、その環状スリット１４内では、環状スリット１３からの熱風が、紡糸ノズル１の中心線に向かって内側に流れる。
【００７７】
これらの環状スリット１１〜１４のそれぞれの隙間Ｓ1〜Ｓ4の大きさとしては、環状スリット１１〜１４のうち少なくともいずれか１つの環状スリットの隙間が０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下となっていればよい。これにより、環状スリット１１〜１４からなる流路を熱風が通過する際に、その流路によって熱風の速度および温度が均一化され、いわゆる熱風の均流化が行われる。
【００７８】
このような流路を有する紡糸ヘッド１０では、紡糸ヘッド１０に供給された一次エアーとしての熱風が環状スリット１１内にその上部から導かれる。環状スリット１１内に導かれた熱風は、環状スリット１１，１２，１３，１４のそれぞれの内部をその順番で通過して均流化される。環状スリット１４内に流れ込んだ熱風は、環状スリット１４内の内側部分から、環状スリット１４の内側中心部に位置する一次エアースリット２の上部へと導かれる。これにより、均流化されて速度および温度が均一化された熱風が一次エアースリット２内に供給されるので、一次エアースリット２から、速度および温度が均一化された熱風を噴出させることが可能となる。
【００７９】
上述したような、一次エアースリット２から噴出させるための熱風を均流化する流路の構成を、二次エアー噴出口４ａ，４ｂおよび***３のそれぞれの上流側の流路に適用してもよい。これにより、二次エアー噴出口４ａ，４ｂおよび***３のそれぞれから、均流化された熱風を噴出させることができる。
【００８０】
次に、このような構成の製造装置によって横配列ウェブを製造する工程について、図２や図１０および図１１を参照して説明する。
【００８１】
まず、紡糸ノズル部５の上部から紡糸ノズル１内に溶融ポリマーを供給することにより、紡糸ノズル１内の溶融ポリマー１７が、紡糸ノズル１の下側の開口端からメッシュベルト１９の上面に向けて下方に糸状に押し出される。ここで、一次エアースリット２からは高温の一次エアーが下方に向けて噴出されているので、その熱風によって紡糸ノズル部５の下面の近傍で減圧部分が生じ、その減圧部分によって、紡糸ノズル１から押し出された糸状の溶融ポリマー１７が振動する。その溶融ポリマー１７は、一次エアースリット２からの一次エアーによって振動しつつ重力によって下方に落下する。
【００８２】
図１０は、一次エアースリット２からの一次エアーによって糸状の溶融ポリマー１７が振動する状態について説明するための図である。図１０（ａ）が、メッシュベルト１９の走行方向に対して垂直な方向から紡糸ヘッド１０および糸状の溶融ポリマー１７を見た図であり、図１０（ｂ）が、メッシュベルトの走行方向下流側から紡糸ヘッド１０および糸状の溶融ポリマー１７を見た図である。
【００８３】
一次エアースリット２からの一次エアーによる紡糸ノズル部５の下面近傍での減圧部分の発生によって糸状の溶融ポリマー１７が振動する現象としては、図１０（ａ）および図１０（ｂ）に示すように、重力方向に対して垂直な複数の方向の振動や上下方向の振動が組み合わされたようになって、糸状の溶融ポリマー１７が重力方向に対して垂直な様々な方向や上下方向に不規則に揺動する形態となっている。
【００８４】
さらに、上述したように紡糸ノズル１の下方では、メッシュベルト１９の走行方向上流側に配置された二次エアー噴出口４ａからの高温の二次エアーと、その走行方向下流側に配置された二次エアー噴出口４ｂからの高温の二次エアーとが衝突している。よって、これら二次エアー噴出口４ａ，４ｂからの二次エアー同士が、振動しつつ落下している糸状の溶融ポリマー１７におけるメッシュベルト１９の上流側および下流側の左右から衝突する。これにより、衝突したそれぞれの二次エアーの一部がメッシュベルト１９の幅方向に拡散し、その幅方向に拡散した二次エアーに、振動しつつ落下する糸状の溶融ポリマー１７がのることで、図２（ｂ）に示されるように、その溶融ポリマー１７がメッシュベルト１９の幅方向に広がる。
【００８５】
図１１は、一次エアーによって振動しつつ落下している糸状の溶融ポリマー１７が二次エアーによってメッシュベルト１９の幅方向に広げられる状態について説明するための図である。図１１（ａ）が、メッシュベルト１９の走行方向に対して垂直な方向から紡糸ヘッド１０および糸状の溶融ポリマー１７を見た図であり、図１１（ｂ）が、メッシュベルトの走行方向下流側から紡糸ヘッド１０および糸状の溶融ポリマー１７を見た図である。
【００８６】
一次エアーによって振動しつつ落下している糸状の溶融ポリマー１７が二次エアーによってメッシュベルト１９の幅方向に広げられる現象としては、図１１（ｂ）に示すようにメッシュベルト１９の幅方向や上下方向において、一次エアーによる糸状の溶融ポリマー１７の不規則な振動がさらに大きくなりながら、糸状の溶融ポリマー１７がメッシュベルト１９の幅方向に広がっている。また、メッシュベルト１９の幅方向への糸状の溶融ポリマー１７の広がりに伴って、図１１（ａ）に示すようにメッシュベルト１９の移送方向でも糸状の溶融ポリマー１７の振幅の幅が若干大きくなっている。
【００８７】
次に、二次エアーによってメッシュベルト１９の幅方向に広がりつつ下方に落下する糸状の溶融ポリマー１７は、冷却ノズル２０から噴出された、霧状の水分を含むエアーによって冷却される。このように、糸状の溶融ポリマー１７が急冷されることにより、糸状の溶融ポリマー１７が固化してなるフィラメントが形成され、そのフィラメントがメッシュベルト１９の幅方向に配列されてメッシュベルト１９上に集積される。これにより、紡糸ノズル１から溶融ポリマー１７が糸状に押し出されて紡糸されたフィラメントが、メッシュベルト１９の幅方向に配列されてそのメッシュベルト１９上に集積されてなり、メッシュベルト１９の走行方向に延びる、横配列ウェブとしての帯状の不織布１８が製造される。
【００８８】
上述した工程では、紡糸ノズル１から糸状に押し出された溶融ポリマー１７を、一次エアースリット２からの一次エアーによって振動させた後に二次エアー噴出口４ａ，４ｂからの二次エアーによってメッシュベルト１９の幅方向に広げることにより、糸状に押し出された溶融ポリマー１７が固化してなるフィラメントが、３０，０００ｍ／分以上という高速な紡糸速度で紡糸される。よって、そのように高速で紡糸されたフィラメントをメッシュベルト１９上に集積させて不織布１８を製造することにより、生産が高く、コストダウンを図ることが可能な横配列ウェブが得られる。また、不織布１８としては、紡糸ヘッド１０の各部の寸法や、種々の紡糸条件によって、幅が３００ｍｍ以上で、横方向の伸度が７０％以上のものを製造することができる。さらに、それらの条件によって、その不織布１８を構成するフィラメントの径を１０μｍ以上３０μｍ以下にすることができる。
【００８９】
また、不織布１８を構成するフィラメントは、その帯状の不織布１８の幅方向の一端部から他端部にまでその幅方向に連続して渡っており、その不織布１８の幅を３００ｍｍ以上にすることにより、その不織布１８は、だま等のフィラメント切れに伴う欠陥部を有するウェブとは異なり、横配列不織布として使用するのに適したものとなる。さらには、フィラメントが不織布１８の幅方向の一端部から他端部にまでその幅方向に連続して渡っていることにより、生産性が高いにも関わらずに、横方向の強度が高い広幅の横配列ウェブを得ることができる。
【００９０】
その上、このような不織布１８は、原反ウェブをその横方向に延伸して横延伸不織布を製造する際に、その原反ウェブとして適したものとなる。上記のように、不織布１８のフィラメントの径を１０μｍ以上３０μｍ以下にすると、不織布１８をその横方向に延伸した際に、延伸された不織布のフィラメントの径を５μｍ以上１５μｍ以下にすることができ、そのような径のフィラメントからなる不織布は、布としての風合いをもち、しなやかで広幅の横延伸不織布となる。さらに、そのような横延伸不織布は、縦配列不織布などと積層して直交不織布を製造する際の原料ウェブとして適したものとなる。
【００９１】
ここで、横配列ウェブの生産性を上げるためには、多数の紡糸ヘッドをコンベアの上方で並べる必要があるが、本発明の横配列ウェブの製造方法および製造装置によれば、１つの紡糸ヘッドでフィラメントを高速に紡糸することができるので、並べる紡糸ヘッドの数を減らすことができる。従って、本発明の横配列ウェブの製造方法および製造装置は、設備費、設備の床面積の点で優れるばかりでなく、多数の紡糸ヘッドを調整する必要もないので、設備の調整および保前の面でも優れている。
【００９２】
図４は、図１に示した紡糸ヘッド１０の下面における一次エアースリットの外側に配置された熱風噴出用の***３の配列の変形例を示す断面図および平面図である。図４（ａ）が、紡糸ノズル１および二次エアー噴出口４ａ，４ｂの中心線に沿った断面図であり、図４（ｂ）が、紡糸ノズル１０を下側から見た平面図である。また、図４（ｃ）が、紡糸ノズル１の中心線に沿った、図４（ａ）の断面に対して垂直な方向の断面図である。
【００９３】
図４（ａ）〜図４（ｂ）に示される変形例では、エアー噴出部６の水平面７における一次エアースリット２の周囲で、複数の***３の開口端が、紡糸ノズル１の中心線を中心とした円周上に等間隔で並ぶように、エアー噴出部６にそれぞれの***３が形成されている。それぞれの***３は、水平面７に若干斜めに開けられており、***３の深さ方向、すなわち***３の中心線が水平面７に対して傾斜している。このようなそれぞれの***３から熱風を噴出させることによっても、フィラメントの紡糸が安定して行われる。
【００９４】
図５は、図１に示した紡糸ヘッド１０の内部における熱風を供給するための流路の変形例を示す断面図である。
【００９５】
図５に示されるように、紡糸ヘッド１０の内部で一次エアースリット２がそれぞれの***３と連通し、一次エアースリット２から噴出させるための熱風の発生源と、それぞれの***３から噴出させるための熱風の発生源とが同じであってもよい。このように紡糸ヘッド１０内の流路の構成はどのようなものであってもよく、特に、速度および温度が均一化された熱風を一次エアースリット２から噴出させることができるように紡糸ヘッド１０内の流路が構成されていればよい。
【００９６】
図６は、図２に基づいて説明した製造装置によって製造された、横配列ウェブである帯状の不織布１８をその横方向に延伸する装置の一例を示す平面図および側面図である。図６に示される装置は、一対のプーリを用いて帯状の不織布１８をその横方向に延伸するプーリ式の横延伸装置であり、図６（ａ）がその横延伸装置の平面図、図６（ｂ）が横延伸装置の側面図である。
【００９７】
図６に示される横延伸装置は、内部で熱風が循環している熱風室３１と、熱風室３１内に配置された左右一対の延伸プーリ３２，３３およびベルト３５と、熱風室３１内で延伸された不織布１８を冷却するための冷却シリンダ３４等とから構成されている。左右一対の延伸プーリ３２，３３は、同一の周速をもっていて、不織布１８の移送方向に対して上流から下流に向かって広がる軌道、すなわち末広がりの軌道を左右一対の延伸プーリ３２，３３の外周が持つように、中心線を隔てて左右対称に配置されている。
【００９８】
一対の延伸プーリ３２，３３のそれぞれの外周面にはベルト溝が形成されており、延伸プーリ３２，３３のそれぞれのベルト溝に循環ベルト３５の一部がはめ込まれている。この循環ベルト３５は、図６（ａ）において省略されている。一対の延伸プーリ３２，３３の作る末広がり軌道における延伸プーリ３２，３３のそれぞれの外周面の軌道上を循環ベルト３５の一部が循環するように、それぞれの循環ベルト３５が４つのローラ３６によって張られている。
【００９９】
このような横延伸装置では、未配向フィラメントよりなる不織布１８が熱風室３１内に移送され、移送された不織布１８が一対の延伸プーリ３２，３３における延伸プーリ３２と３３との間隔が一番狭くなっている個所に導入される。延伸プーリ３２，３３に導かれた不織布１８は、不織布１８の横方向一端部が延伸プーリ３２の外周面と、その外周面のベルト溝にはめ込まれた循環ベルト３５との間に把持され、他端部が延伸プーリ３３の外周面と、その外周面のベルト溝にはめ込まれた循環ベルト３５との間に把持されて搬送される。このように延伸プーリ３２，３３および循環ベルト３５によって原反ウェブ１の幅方向両端部が挟まれて不織布１８が送られつつ、延伸プーリ３２，３３の作る末広がり軌道上で、不織布１８の両端部の間の距離が大きくなるようにそれらの両端部が引張られることにより、熱風室３１内で不織布１８がその横方向に延伸される。
【０１００】
そして、横方向に延伸された不織布１８は、延伸プーリ３２，３３の軌道の一番広がった所で延伸プーリ３２，３３および循環ベルト３６から離れ、必要に応じて冷却シリンダ３４によって冷却された後に熱風室３１の外部へと移送される。このような工程によって、不織布１８が横方向に延伸されてなる、横配列ウェブである横延伸不織布４０が製造される。
【０１０１】
次に、本発明の横配列ウェブの製造方法および製造装置における好ましい形態について説明する。
【０１０２】
通常のマルチフィラメントの紡糸、特に延伸後のフィラメントの径を１５μｍ以下にすることを目的とする紡糸においては、紡糸ノズルの径は、０．２〜０．３ｍｍが通常であり、このような細いフィラメントを紡糸するには、紡糸ノズルの径が０．５ｍｍを上回ることはない。しかし、本発明における高速紡糸では、紡糸ノズルの径Ｎzが、０．６０ｍｍ以上、望ましくは０．６５ｍｍ以上であり、さらに望ましくは０．７ｍｍ以上である。ただし、０．８５ｍｍ以上では望ましくない。
【０１０３】
一次エアーが吹き出す円環状の一次エアースリット２の内径ｄは、２．５ｍｍ以上、さらには３．０ｍｍ以上であることが望ましい。ただし、６ｍｍ以上では望ましくない。ここで、紡糸ヘッド１０の下面における一次エアースリット２の周囲に、二次エアー噴出口４ａ，４ｂ側の方向に熱風を噴出する***３が複数個設けられていることがフィラメントの紡糸の安定性に貢献する。
【０１０４】
メッシュベルト１９の長さ方向で相対する二次エアー噴出口４ａ，４ｂの穴径ｒは、φ１．５ｍｍ以上であることが望ましく、さらには、φ２ｍｍ以上であることが望ましい。ただし、φ５ｍｍ以上では望ましくない。また、この二次エアー噴出口４ａ，４ｂは、紡糸ノズル１から押し出された溶融樹脂の両側にそれぞれ複数個設けることが望ましい。
【０１０５】
内部が紡糸ノズル１となる円筒状の紡糸ノズル部５のセットアップ距離Ｈ、すなわち、円環状の一次エアースリット２の外側周囲の部分から紡糸ヘッド部５の下面が突出する高さＨは、０より大きく、１．０ｍｍ以下であることが望ましく、さらには０．１ｍｍから０．５ｍｍの範囲にあることが好ましい。
【０１０６】
また、紡糸ヘッド１０の構造として、これらの紡糸ノズル部、一次エアー吹き出し部が一体になった構造であり、その紡糸ヘッド１０の内部に、一次エアーを均流化するための流路として、図３に基づいて説明したように隙間が０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の環状スリットを設けることにより、機械精度が狂うことなく、また、一次エアーも均等に出て、紡糸の安定性がよい。この場合、紡糸ヘッドに、二次エアー噴出口４ａ，４ｂが形成される二次エアー吹き出し部も一体構造に組み込むことで、紡糸ヘッド全体の精度もさらに向上する。
【０１０７】
なお、本発明の紡糸ヘッド１０に類似した装置として、塗装用のスプレーガンがあるが、そのスプレーガンにおけるノズル径等のディメンジョンは本発明の紡糸ヘッド１０におけるノズルよりも小さく、また、スプレーガンのノズルは、本発明の紡糸ヘッド１０におけるノズルと相似形でもない。
【０１０８】
本発明で高速紡糸されるフィラメントは、フィラメント径が１０μｍ以上３０μｍ以下のものであり、望ましくは１０μｍ以上２５μｍ以下のものである。通常、そのフィラメント径は２０μｍ前後である。３０μｍ以上のフィラメント径では、紡糸時の一次エアーによるフィラメントの振動が不十分なためか、紡糸が安定せず、また、出来た製品も布としての風合いが悪いものであった。１０μｍ以下のフィラメント径でも、紡糸は安定せず、また、そのような細いフィラメントで構成されたウェブの延伸性も悪い。本発明の製造方法および製造装置で高速に紡糸されたフィラメントは、分子が未配向のものであり、そのフィラメントからなるウェブを後延伸することにより、延伸倍率が５倍以上の延伸を行うことができ、延伸後のフィラメントの径が５μｍ以上１５μｍ以下となる。なお、本発明の横配列ウェブを構成するフィラメントの径はほぼ一定であり、そのフィラメント径の測定法については本発明の実施例において後述するが、本発明で称するフィラメント径は、横配列ウェブのフィラメントにおける径の平均値のことをいう。
【０１０９】
通常のマルチフィラメントの高速紡糸においては、得られるフィラメントの径が２０μｍ前後であるが、高速紡糸された時点でフィラメントは分子配向しており、紡糸された後にそのフィラメントを延伸することはほとんどできない。従って、マルチフィラメントのフィラメント径はそれ以上細くならないため、通常のマルチフィラメントは、延伸後のフィラメント径で比較すると、本発明の製造方法および製造装置で紡糸されたフィラメントよりも太いものである。
【０１１０】
また、本発明の横配列ウェブは、高速紡糸されたフィラメントをコンベア上に集積し、しかもフィラメントがコンベア進行方向に対して垂直な横方向に配列されてなる、フィラメントの集積体である点に特徴がある。
【０１１１】
本発明の横配列ウェブである、高速紡糸されて作製された不織布は、実質的に分子配向していない。このことは、通常のマルチフィラメントの高速紡糸のように、高速紡糸で最終的に直接に繊維となるほどの分子配向していることと本質的に異なる。
【０１１２】
従って、本発明の横配列ウェブは室温でも伸度があり、その横配列ウェブにおけるフィラメントが配列している方向の伸度が７０％以上、望ましくは１００％以上、さらに望ましくは１５０％以上である。このように、不織布におけるフィラメントの配列方向の伸度が大きいことは、上述したようにフィラメントの分子配向が生じていないこと、フィラメントが急冷されていること、フィラメントが良く配列されていることによるものと考えられる。
【０１１３】
本発明の製造方法および製造装置における高速紡糸で特徴的なことは、紡糸ノズルからの溶融樹脂の押出量が多いほど、得られるウェブの幅が広くなることであり、このウェブの幅方向全体に連続してフィラメントが渡っており、本発明の製造方法および製造装置によって製造される横配列ウェブとしては、その幅が３００ｍｍ以上、望ましくは３５０ｍｍ以上、さらに望ましくは４００ｍｍ以上のものが得られる。
【０１１４】
本発明は、溶融樹脂を３０ｇ／分以上で紡糸ノズル１から押し出すことで、フィラメント径が１０μｍから３０μｍのフィラメントが得られることより、そのフィラメントを３０，０００ｍ／分以上、望ましくは７０，０００ｍ／分以上、さらに望ましくは１００，０００ｍ／分以上の紡糸速度で紡糸するものである。
【０１１５】
マルチフィラメントの高速紡糸では、フィラメントの紡糸速度が工業的には７，０００ｍ／分程度が限度であり、実験室的にも１０，０００ｍ／分程度が限度であるので、本発明は、それらと比較して紡糸速度が５倍以上速い高速紡糸を達成している。また、本発明における高速紡糸と、マルチフィラメントの高速紡糸とでは、得られたフィラメントの径、フィラメントの分子配向の状態、およびフィラメントの配列状態等が、上述したように異なっている。
【０１１６】
また、不織布を製造するためにフィラメントを高速に紡糸する方法としてはメルトブロー不織布の紡糸がある。しかし、このメルトブロー紡糸方法は、１つの紡糸孔当たりの溶融樹脂の押出量として１ｇ／分程度が最大であり、通常のメルトブロー紡糸方法における押出量は、本発明における溶融樹脂の押出量３０ｇ／分の５０分の１以下である。ただ、このメルトブロー式の紡糸では、得られたフィラメントの径が３μｍと細いので、紡糸速度は速いが、それでも紡糸速度は２０，０００〜３０，０００ｍ／分程度である。
【０１１７】
本発明における高速紡糸と、メルトブロー式の高速紡糸とでは、得られたフィラメント径は異なり、上述したようにメルトブロー式の高速紡糸の方がフィラメントの径が細い。メルトブロー式の紡糸でもフィラメントの径を大きくすることもできるが、その場合には紡糸速度がさらに遅くなる。なお、メルトブロー不織布の紡糸においては、フィラメントの分子配向がほとんどない点が本発明と同じであるが、フィラメントが傷ついているためか、メルトブロー不織布の強度および伸度は小さく、本発明の横配列ウェブのような強度および延伸性を有していない。また、メルトブロー不織布のフィラメントは数十センチメータの長さで切断されていて、そのフィラメントは配列しておらず、メルトブロー不織布はランダム不織布となっている。
【０１１８】
なお、３００℃前後の熱風中では音速が約３０，０００ｍ／分であり、このことは、本発明において紡糸速度が音速以上、場合によっては音速の数倍であることを意味しており、そのような意味でも本発明における紡糸方法は特色がある。
【０１１９】
本発明の横配列ウェブを構成するフィラメントは、紡糸された後に延伸されるが、そのフィラメントに延伸適性をもたせる一つの要因として、紡糸されたフィラメントが急冷されていることが必要である。本発明では溶融樹脂の押出量が多いため、押し出された溶融樹脂の熱容量が大きく、その溶融樹脂の冷却が不十分となり易い。急冷されていないフィラメントは結晶化が進み、結晶化が進んだフィラメントを延伸する際にはその結晶構造を破壊しなければならないので、横配列ウェブの延伸応力が大きくなると共に、フィラメントの延伸切れが生じ易く、そのフィラメントを高倍率で延伸することができない。
【０１２０】
本発明では、紡出されたフィラメントがコンベアに到達する前に、そのフィラメントを、霧状の水分を含むエアーで冷却することにより、フィラメントを急冷している。このような方法が、フィラメントに高い延伸性をもたせる点で最も効果的である。
【０１２１】
本発明の横配列ウェブは、高速紡糸されたフィラメントがそのウェブの横方向に延伸されることにより横方向に強いウェブとなる。本発明においてフィラメントが横方向に配列されてなるウェブは幅が狭いので、その横配列ウェブを横方向に延伸することによりウェブの幅が広くなり、好都合である。また、横配列ウェブが高倍率で延伸されることは、それだけ広幅のウェブを得ることができるので、その点からも重要となる。
【０１２２】
本発明の横配列ウェブを横方向に延伸する横延伸手段としては、フィルムの２軸延伸に使用されているテンター式の横延伸装置、特公平３―３６９４８号公報に記載されているプーリ式の横延伸装置や、２つの溝ロールを組み合わせてそれらの間でウェブを横方向に延伸する溝ロール式の横延伸装置等を使用できるが、プーリ式および溝ロール式の装置がそれぞれ簡便で使用し易い。
【０１２３】
本発明の横配列ウェブの延伸後の強度としては、そのウェブの延伸方向の強度が、１デニール当たりの強度として少なくとも１．５ｇ／ｄ以上、望ましくは１．８ｇ／ｄ以上、さらに望ましくは２ｇ／ｄ以上である。
【０１２４】
さらに、本発明の横延伸ウェブは、他の不織布や紙、あるいはフィルム等のウェブでその横方向の強度を補強するために使用されるばかりでなく、本出願人による特公平３―３６９４８号公報に記載の直交不織布を構成する横配列ウェブとして使用される。
【０１２５】
本発明の横配列ウェブを製造する際のフィラメントの紡糸に適合する溶融樹脂、すなわちポリマーとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリアミド、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリウレタン、フッ素系樹脂等の熱可塑性樹脂、またはこれらの変性樹脂のいずれかのものを使用することができる。また、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリアクリルニトリル系樹脂等の、湿式または乾式の紡糸手段による樹脂も使用できる。
【０１２６】
上記のポリマーのうち、ポリプロピレンおよびポリエチレンテレフタレート、ナイロン６、ナイロン６６は紡糸性が良いので、これらのポリマーは本発明における高速紡糸に特に適しており、また、これらのポリマーの中でも、紡糸時の粘度が数１００ポイズ以上１０００ポイズ以下の範囲にあるポリマーが本発明における高速紡糸に特に適する。
【０１２７】
【実施例】
次に、本発明の実施例について具体的に説明する。
【０１２８】
本発明の実施例では、上述したような構成の紡糸ヘッドを備えた横配列ウェブの製造装置において、紡糸ヘッドの各部の寸法、紡糸ヘッドから押し出す溶融樹脂の材質、および横配列ウェブを製造する際の紡糸条件等を、図７および図８に示した実施例１〜４、および比較例１〜５のように変更して横配列ウェブを製造した。
【０１２９】
図７は、本発明の実施例１〜４、および比較例１〜５における溶融樹脂の材質、紡糸条件、および実験結果を示す表である。図８は、図７に示される実施例１〜４、および比較例１〜５のそれぞれで用いられる紡糸ヘッドの各部の寸法を示す表である。図７のＡ欄における▲１▼〜▲８▼のそれぞれの紡糸ヘッドの各部の寸法が図８に示されている。
【０１３０】
図７のＢ欄には、それぞれの実施例および比較例で紡糸ヘッドから押し出すポリマー、およびそのポリマーのメルトフローレイトや極限粘度が示されている。図７のＢ欄では、ＰＰがポリプロピレンであり、ＭＦＲはその樹脂のメルトフローレイトを示す。また、ＰＥＴがポリエチレンテレフタレートであり、ＩＶ値はその樹脂の極限粘度を示す。
【０１３１】
図７のＨ欄における「繊維径」は、ウェブの横方向に均等にサンプリングした１００本のフィラメントの繊維径を、拡大倍率を１０００倍にして顕微鏡によって測定し、測定して得られた繊維径の平均値と変動係数で示す。
【０１３２】
図７のＩ欄における「紡糸速度」は、溶融樹脂の押出量と、上記の平均繊維径の平均値とから下記の式によって計算する。下記の式では、紡糸速度をＹ［ｍ／分］、押出量をＱ［ｇ／分］、横配列ウェブの繊維径をＤ［μｍ］とする。なお、ρ［ｇ／ｃｍ2］は、ＰＥＴで１．３４、ＰＰで０．９０であり、πは円周率で３．１４である。
【０１３３】
【数１】
【０１３４】
図７のＫ欄における「延伸倍率」は、ウェブの横方向に長さ５０ｍｍで幅５０ｍｍでそのウェブをチャックに挟み、そのウェブを熱水中で横方向に延伸した際に、そのウェブが切断する直前の延伸倍率を示す。その切断直前の延伸倍率は、予め実験的にウェブの予備延伸を行うことによりウェブの切断が開始する延伸倍率を求め、その延伸倍率の０．１倍近い延伸倍率を「延伸倍率」とし、次に説明する図７のＬ欄における「延伸後の強度および伸度」の測定サンプルとする。この延伸前の強度および伸度を測定するための実験室の熱水における延伸温度は、ＰＰで９８℃、ＰＥＴで７０℃とした。
【０１３５】
図７のＬ欄における「延伸後の強度および伸度」は、延伸後のウェブにおける延伸方向での強度および伸度である。これらの強度および伸度を測定する際には、ウェブにおける縦方向の長さが５０ｍｍの領域の部分で、チャック間距離を１００ｍｍにして、速度１００ｍｍ／分でそのウェブを横方向に引っ張った。
【０１３６】
図８に示すように、紡糸ヘッドにおける各部の寸法として、紡糸ノズル１のノズル径Ｎz、一次エアースリット２の内径ｄ、そのスリットの外径Ｄ、紡糸ノズル部５の突出高さＨ、***３の内径ｑ、二次エアー噴出口４ａの穴径ｒ、および紡糸ヘッド１０内で一次エアースリット２と連通した環状スリットの最小隙間Ｓを、実施例１〜４、および比較例１〜５のそれぞれで種々に変更した。
【０１３７】
図７の実施例１〜４のそれぞれでは、図１および図３に示した紡糸ヘッドの各部のディメンジョンが適切な範囲にある場合に、３０，０００ｍ／分以上の紡糸速度で紡糸されたフィラメントからなり、そのフィラメントがウェブの幅方向に連続して渡っている幅３００ｍｍ以上の横配列ウェブを製造することができた。この場合、その横配列ウェブを構成するフィラメントが、平均で１０μｍ以上３０μｍ以下のフィラメント径を有しており、その横配列ウェブの横方向の伸度が７０％以上である。
【０１３８】
この横配列ウェブが横方向に延伸されることによって、５μｍ以上１５μｍ以下のフィラメント径からなり、延伸方向のウェブ強度が１．５ｇ／ｄ以上である横配列横延伸ウェブが得られる。
【０１３９】
なお、それぞれの実施例および比較例における横延伸は実験室的な横延伸であるが、図６に示したようなプーリを用いた熱風式の横延伸装置によって横配列ウェブを延伸することにより、実施例１のＰＰからなるウェブを、１２０℃の熱風中で横方向に６．５倍に延伸することができ、その延伸方向での強度が２．５ｇ／ｄ、伸度が１２％の横延伸ウェブが得られた。また、実施例２のＰＥＴからなるウェブでは、そのウェブを図４の横延伸装置によって８７℃の熱風中で横方向に５．８倍に延伸することができ、その延伸方向での強度が１．９ｇ／ｄ、伸度が１０％の横延伸ウェブが得られた。
【０１４０】
また、紡糸ヘッド１０の内部で一次エアーを均流化するための環状スリットにおける最小隙間Ｓについては、その最小隙間Ｓが０．５ｍｍである場合に、１．０ｍｍの場合よりも、高い押出量での紡糸の安定性が良かった。比較例にはないが、最小隙間Ｓが０．１ｍｍよりも小さい場合には、環状スリットの機械的精度の影響が大きいためか、かえって紡糸の安定性が悪かった。
【０１４１】
図７の比較例１〜５のそれぞれでは、紡糸ヘッド１０の各部のディメンジョンが適当でない場合、例えば、比較例１の▲４▼の紡糸ヘッドのようにノズル径Ｎzが０．６０ｍｍに満たない場合、比較例２の▲５▼の紡糸ヘッドのようにノズル径Ｎzが０．９ｍｍ以上である場合、比較例３の▲６▼の紡糸ヘッドのように一次エアースリット２の内径ｄが６ｍｍ以上である場合、および比較例５の▲８▼の紡糸ヘッドのように二次エアー噴出口の穴径ｒが１．５ｍｍ以下である場合では、高い押出量において安定した紡糸はできず、延伸後の強度も弱く、高速紡糸には適さなかった。
【０１４２】
なお、比較例として図７および図８には示さなかったが、一次エアースリット２の内径ｄが２．０ｍｍ以下である場合でも、安定した紡糸ができなかった。
【０１４３】
実施例１〜４のそれぞれで得られた各ウェブは全て、紡糸されたフィラメントがコンベアに到達する前に、そのフィラメントを、霧状の水分を含むエアーで冷却した場合のものであるが、実施例１および２のそれぞれで、紡糸されたフィラメントを、霧状の水分を含むエアーで冷却しなかった場合には、実験室的な方法により測定した延伸倍率でも、得られた横配列ウェブを５倍以上に延伸することができず、また、その横方向の強度も１ｇ／ｄに達しなかった。
【０１４４】
なお、図７の備考の欄に示したように、これら紡糸ヘッドの各種ディメンションや紡糸条件により、ウェブ中に粒状の樹脂の塊が発生することや、後述するウェブのプロフィールが極端に異なる場合がある。ウェブ中の粒としては、大きさが０．２〜０．３ｍｍ程度の小さなもの（小粒）から、大きいものでは１ｍｍを越えるもの（大粒）まであり、粒が多い場合または大きい場合には延伸倍率が上がらず、また延伸後のウェブの強度も弱い。
【０１４５】
できた製品は、ウェブの横方向に必ずしもフィラメントの分布が均一になっておらず、通常、ウェブの横方向の両端部が若干厚くなっている。横配列ウェブにおける横方向の重さの分布をそのウェブのプロフィールといい、そのプロフィールを次のように測定する。
【０１４６】
まず、製品として作製された横配列ウェブから、縦方向に長さ１００ｍｍの部分を全幅にわたってサンプリングし、サンプリングされた横配列ウェブの幅を測定する。
【０１４７】
次に、サンプリングされた長さ１００ｍｍの横配列ウェブを、その縦方向に延びるライン、すなわちその横配列ウェブのフィラメントの配列方向に対して垂直なラインで２５ｍｍ幅づつに切断し、切断されたそれぞれの重さを測る。
【０１４８】
次に、切断された２５ｍｍ幅のもののそれぞれの重さを測ることによって得られた、横配列ウェブの横方向の重さの分布を図示する。これにより、横配列ウェブの横方向の重さの分布として、その横配列ウェブのプロフィールが得られる。
【０１４９】
図９は、横配列ウェブの横方向の重さの分布であるプロフィールとして、いくつかの代表的な例を示す図である。図９には、横配列ウェブのプロフィールとして代表的なものが３つ示されており、図９（ａ）に、かまぼこ形のプロフィール、図９（ｂ）に、鉄亜鈴形のプロフィール、図９（ｃ）に、山形のプロフィールが示されている。図９（ａ）〜図９（ｃ）のそれぞれでは、横軸が２５ｍｍ幅毎の測定点であり、縦軸が、重さ（ｇ）である。
【０１５０】
図９（ａ）に示されるかまぼこ形のプロフィールでは、横配列ウェブの横方向の重さの分布がほぼ均一である。図９（ｂ）に示される鉄亜鈴形のプロフィールでは、横配列ウェブの横方向の両端部の厚さがその中央部の厚さよりもが厚くなっていて、その両端部が中央部よりも重くなっている。図９（ｃ）に示される山形のプロフィールでは、横配列ウェブの中央部の厚さがその両端部の厚さよりも厚くなっていて、その中央部が両端部よりも重くなっている。
【０１５１】
比較例４の▲７▼の紡糸ノズルのように、紡糸ノズル部５の突出高さＨが０以下である場合、すなわち紡糸ノズル部５の先端面が、エアー噴出部６の水平面からへこんだ位置にある場合には、高速紡糸が可能であり、できたウェブの延伸後の強度も高い。しかしながら、この場合には、図７の備考の欄に記載されているように、そのウェブのプロフィールが、図９（ｂ）に示される、極端な鉄亜鈴形となり、横方向に延伸した場合の製品の歩留りが悪い。また、そのＨが、比較例３の▲６▼の紡糸ヘッドのように０．５と大きい場合では、図７の備考の欄に記載されているように、図９（ｃ）に示される山形のプロフィールのウェブとなる。
【０１５２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、フィラメントが横方向に配列されてなる横配列ウェブが、紡糸速度３０，０００ｍ／分以上という速い速度で紡糸されたフィラメントからなるものであるので、生産性が高く、コストダウンが可能な横配列ウェブを得ることができるという効果がある。また、その横配列ウェブを構成するフィラメントが、横配列ウェブの幅方向の一端部から他端部にまで幅方向に連続して渡っていることにより、横方向の強度および伸度の高い横配列ウェブを実現することができる。そして、そのような横配列ウェブは、幅が３００ｍｍ以上であることにより、横配列不織布として使用するのに適し、あるいは、原反ウェブをその横方向に延伸して横延伸不織布を製造する際に、その原反ウェブとして適したものとなる。
【０１５３】
また、本発明の横配列ウェブの製造方法および製造装置では、紡糸ノズルから糸状に押し出された溶融樹脂を、紡糸ノズルの周囲で下方に流れる高温の一次エアーによって振動させた後に、振動しつつ落下する糸状の溶融樹脂を、互いに衝突して拡散する高温の二次エアーによってコンベアの幅方向に広げることによって、３０，０００ｍ／分という速い紡糸速度でフィラメントを紡糸することができるので、横配列ウェブの生産性が高くなり、そのコストダウンを図ることができるという効果がある。また、横配列ウェブの生産性を上げるためには、多数の紡糸ヘッドをコンベアの上方で並べる必要があるが、本発明によれば、１つの紡糸ヘッドでフィラメントを高速に紡糸することができるので、並べる紡糸ヘッドの数を減らすことができる。従って、本発明の横配列ウェブの製造方法および製造装置は、設備費、設備の床面積の点で優れるばかりでなく、多数の紡糸ヘッドを調整する必要もないので、設備の調整および保前の面でも優れている。さらに、本発明は単に横配列ウェブの生産性が良くなるばかりでなく、幅の広い横配列ウェブを製造することができる等のメリットもある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る横配列ウェブの製造装置に備えられた紡糸ヘッドの断面図および平面図である。
【図２】図１に示した紡糸ヘッドを備えた紡糸装置により不織布を製造する装置について説明するための図である。
【図３】図１および図２に示した紡糸ヘッドの内部で、一次エアースリットから噴出させる熱風を均流化するための流路の一例を示す断面図である。
【図４】図１に示した紡糸ヘッドの下面における一次エアースリットの外側に配置された熱風噴出用の***の配列の変形例を示す断面図および平面図である。
【図５】図１に示した紡糸ヘッドの内部における熱風を供給するための流路の変形例を示す断面図である。
【図６】図６は、図２に基づいて説明した製造装置によって製造された帯状の不織布をその横方向に延伸する装置の一例を示す平面図および側面図である。
【図７】本発明の実施例１〜４、および比較例１〜５における溶融樹脂の材質、紡糸条件、および実験結果を示す表である。
【図８】図７に示される実施例１〜４、および比較例１〜５のそれぞれで用いられる紡糸ヘッドの各部の寸法を示す表である。
【図９】横配列ウェブの横方向の重さの分布であるプロフィールとして、いくつかの代表的な例を示す図である。
【図１０】一次エアースリットからの一次エアーによって糸状の溶融ポリマーが振動する状態について説明するための図である。
【図１１】一次エアーによって振動しつつ落下している糸状の溶融ポリマーが二次エアーによってメッシュベルトの幅方向に広げられる状態について説明するための図である。
【符号の説明】
１ 紡糸ノズル
２ 一次エアースリット
３ ***
４ａ、４ｂ 二次エアー噴出口
５ 紡糸ノズル部
６ エアー噴出部
７ 水平面
８ａ、８ｂ 斜面
１０ 紡糸ヘッド
１７ 溶融ポリマー
１８ 不織布
１９ メッシュベルト
２０ 冷却ノズル
３１ 熱風室
３２、３３ 延伸プーリ
３４ 冷却シリンダ
３５ ベルト
３６ ローラ
Claims (6)
- 一方向に走行する帯状のコンベアの上方で、開口端の内径が０．６ｍｍ以上の紡糸ノズルから溶融樹脂を下方に向けて３０ｇ／分以上で糸状に押し出す工程と、
前記紡糸ノズルの開口端の周囲における該開口端と同心の直径２．５ｍｍ以上の円の外側周囲全体で、高温の一次エアーを重力方向に向けて高速で流すことで、前記紡糸ノズルから押し出された糸状の前記溶融樹脂を前記一次エアーによって振動させる工程と、
前記一次エアーによって振動しつつ落下する糸状の前記溶融樹脂における前記コンベアの走行方向上流側および下流側のそれぞれから前記溶融樹脂に向けて高温の二次エアーを噴出し、前記紡糸ノズルの下方で前記上流側および下流側からの前記二次エアー同士を衝突させることにより、衝突したそれぞれの前記二次エアーの少なくとも一部を前記コンベアの幅方向に拡散させ、前記幅方向に拡散した前記二次エアーによって、振動しつつ落下する糸状の前記溶融樹脂を前記コンベアの幅方向に広げることで、糸状の前記溶融樹脂から構成されるフィラメントを３０，０００ｍ／分で紡糸する工程と、
前記コンベアの幅方向に広げられて紡糸された前記フィラメントが前記コンベア上に集積することにより、前記フィラメントが前記コンベアの幅方向に配列されて前記コンベア上に集積されてなる横配列ウェブが作製される工程とを有する横配列ウェブの製造方法。 - 前記二次エアーによって糸状の前記溶融樹脂が前記コンベアの幅方向に広がった後、糸状の前記溶融樹脂が前記コンベアに到達する前に、霧状の水分を含むエアーで糸状の前記溶融樹脂を冷却する工程をさらに有する請求項１に記載の横配列ウェブの製造方法。
- フィラメントが横方向に配列されてなる横配列ウェブの製造装置であって、
一方向に走行する帯状のコンベアと、
前記コンベアの上方に配置され、溶融樹脂を下方に向けて糸状に押し出すための、開口端の内径が０．６ｍｍ以上０．８５ｍｍ以下である紡糸ノズルと、
前記紡糸ノズルの周囲に形成され、前記紡糸ノズルから押し出された糸状の前記溶融樹脂が振動するように、前記紡糸ノズルの開口端の周囲における該開口端と同心の直径２．５ｍｍ以上の円の外側周囲全体で高温の一次エアーが重力方向に向かって高速で流れるように前記一次エアーを噴出する円環状のスリットと、
前記一次エアーによって振動しつつ落下する糸状の前記溶融樹脂における前記コンベアの走行方向上流側および下流側にそれぞれ配置され、振動しつつ落下する糸状の前記溶融樹脂に向けて高温の二次エアーを噴出することにより、前記紡糸ノズルの下方で糸状の前記溶融樹脂における前記コンベアの走行方向上流側および下流側から前記二次エアー同士を衝突させるための少なくとも一対の二次エアー噴出口とを有する横配列ウェブの製造装置。 - 内部が前記紡糸ノズルとなる円筒状の紡糸ノズル部と、該紡糸ノズル部の外周面の外側に形成された前記円環状のスリットとを備えた紡糸ヘッドが前記コンベアの上方に配置されており、
前記紡糸ノズル部の下端面が、前記紡糸ヘッドにおける前記円環状のスリットの外側周囲の部分から０．０１ｍｍ〜１ｍｍだけ突出している請求項３に記載の横配列ウェブの製造装置。 - 前記一次エアーを噴出する前記円環状のスリットの外側に、前記紡糸ノズルから押し出された糸状の前記溶融樹脂が固化してなるフィラメントが安定して紡糸されるように熱風を噴出する、前記二次エアー噴出口とは異なる別の噴出口が複数設けられている請求項３に記載の横配列ウェブの製造装置。
- 内部が前記紡糸ノズルとなる円筒状の紡糸ノズル部と、該紡糸ノズル部の外周面の外側に形成された前記円環状のスリットとを備えた紡糸ヘッドが前記コンベアの上方に配置されており、前記円環状のスリットから、速度および温度が均一化された前記一次エアーを噴出させるために、前記紡糸ヘッドの内部に、前記円環状のスリットと連通し、少なくとも一部の隙間の大きさが０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であるスリット状流路が形成されている請求項３に記載の横配列ウェブの製造装置。
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