(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ナノファイバメルトブローン紡糸装置であって、
溶融ポリマー材料の少なくとも１つの源と、
前記源から前記ポリマー材料を送給するためのポンプユニットと、
流出縁部と、そこに画定される流れ領域のパターンとを有する、少なくとも第１の流量分布プレートであって、流れ領域の前記パターンは、前記ポンプユニットから送給されるポリマーを受容するための容器部と、それぞれが長く、狭く、平行な流路として画定される複数の紡糸オリフィスとを備え、前記紡糸オリフィスは、前記容器と流体連通するように位置付けられ、前記ポリマーのナノファイバが前記紡糸オリフィスから押し出されるように、前記流出縁部まで延在している、少なくとも第１の流量分布プレートと
を備え、
前記紡糸オリフィスは、長さＬと最大横断面寸法Ｄとを有し、比率Ｌ／Ｄは、２０以上である、ナノファイバメルトブローン紡糸装置。
【請求項２】
ポリマーは、１分間につき、１つの紡糸オリフィス毎に０．０１グラム以下の、１つの紡糸オリフィス毎の流速で、前記ポンプユニットから前記容器に送給される、請求項１に記載の紡糸装置。
【請求項３】
前記流出縁部の前記紡糸オリフィスは、１インチにつき少なくとも１００個のホールの密度を有する、略線形の配列で配置される、請求項１に記載の紡糸装置。
【請求項４】
前記流出縁部の前記紡糸オリフィスは、１インチにつき少なくとも２００個のホールの密度を有する、略線形の配列で配置される、請求項１に記載の紡糸装置。
【請求項５】
Ｌ／Ｄは、１００〜１，０００である、請求項１に記載の紡糸装置。
【請求項６】
前記プレートは、第１のプレートと第２の反対のプレート面との間で画定されるプレート厚さを有し、前記流れ領域は、前記紡糸オリフィスを含む溝であり、前記厚さ未満の深さまで、前記第１の面に埋め込まれ、前記紡糸オリフィスの前記溝は、０．００５インチの幅、および０．００４インチの深さよりも小さい、断面を有する、請求項１に記載の紡糸装置。
【請求項７】
ナノファイバメルトブローン紡糸装置であって、
溶融ポリマー材料の少なくとも１つの源と、
前記源から前記ポリマー材料を送給するためのポンプユニットと、
流出縁部と、そこに画定される流れ領域のパターンとを有する、少なくとも第１の流量分布プレートであって、流れ領域の前記パターンは、前記ポンプユニットから送給されるポリマーを受容するための容器部と、それぞれが長く、狭く、平行な流路として画定される複数の紡糸オリフィスとを備え、前記紡糸オリフィスは、前記容器と流体連通するように位置付けられ、前記ポリマーのナノファイバが前記紡糸オリフィスから押し出されるように、前記流出縁部に延在している、少なくとも第１の流量分布プレートと
を備え、
前記流出縁部の前記紡糸オリフィスは、１インチにつき少なくとも１００個のホールの密度を有する、略線形の配列で配置される、
ここで、前記紡糸オリフィスは、長さＬと最大横断面寸法Ｄとを有し、比率Ｌ／Ｄは、１００以上である、
ナノファイバメルトブローン紡糸装置。
【請求項８】
前記流出縁部の前記紡糸オリフィスは、１インチにつき少なくとも２００個のホールの密度を有する、略線形の配列で配置される、請求項７に記載の紡糸装置。
【請求項９】
ナノファイバメルトブローン紡糸の方法であって、
（ａ）源からプレートを含む分配経路に、溶融ポリマー材料を送給するステップと、
（ｂ）前記分配経路の少なくとも一部内で、プレート内に画定される流れ領域のパターンに沿って、前記ポリマー材料を流すステップと、
（ｃ）前記流れ領域の一部として形成される、それぞれの複数の紡糸オリフィスから、０．５ミクロン未満の直径を有する複数のナノファイバの形で、流動ポリマーを押し出し、前記プレートの流出縁部で終端するステップと
を含み、
ここで、前記紡糸オリフィスはそれぞれ、長さＬと最大横断面寸法Ｄとを有し、ここで、比率Ｌ／Ｄは、少なくとも２０である、
方法。
【請求項１０】
ステップ（ａ）は、１分間につき、１つの紡糸オリフィス毎に０．０１グラム以下の、１つの紡糸オリフィス毎の流速で、溶融ポリマー材料を送給するステップを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
１インチにつき少なくとも１００個のホールの密度を有する配列で、前記複数の紡糸オリフィスを配置するステップをさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
１インチにつき少なくとも２００個のホールの密度を有する配列で、前記複数の紡糸オリフィスを配置するステップをさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
ステップ（ｃ）は、前記それぞれの複数の紡糸オリフィスから、流動ポリマーを押し出すステップを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
Ｌ／Ｄは、２００〜１，０００である、請求項９に記載の方法。
【請求項１５】
ナノファイバメルトブローン紡糸の方法であって、
（ａ）源からプレートを含む分配経路に、溶融ポリマー材料を送給するステップと、
（ｂ）前記分配経路の少なくとも一部内で、プレート内に画定される流れ領域のパターンに沿って、前記ポリマー材料を流すステップと、
（ｃ）前記流れ領域パターンの一部として形成される、それぞれの複数の紡糸オリフィスから、複数のナノファイバの形で流動ポリマーを押し出し、前記プレートの流出縁部で終端するステップと
を含み、
ここで、ステップ（ａ）は、１分間につき、１つの紡糸オリフィス毎に０．０１グラム以下の、１つの紡糸オリフィス毎の流速で、溶融ポリマー材料を送給するステップを含み、
ここで、前記それぞれの複数の紡糸オリフィスが長さＬと最大横断面寸法Ｄとを有し、ここで、比率Ｌ／Ｄは、少なくとも２０である、
方法。
【請求項１６】
１インチにつき少なくとも２００個のホールの密度を有する配列で、前記複数の紡糸オリフィスを配置するステップをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高分子ナノファイバを生産するための改良方法および器具に関し、より具体的には、工業操作に適した速度で、高分子ナノファイバと、小断面ファイバとの生産を可能にする、メルトブローン技術の改良に関する。本発明はまた、前述の方法および器具により生産される、織布（ｗｅｂ）および布（ｆａｂｒｉｃ）を含む。
【背景技術】
【０００２】
ポリマーファイバの考察で一般的に使用されるとき、「ナノファイバ」は、０．５ミクロン（すなわち、０．５×１０−６メートル）未満の「直径」（すなわち、最大横断面寸法）を有するファイバを意味する。一般の高分子ナノファイバは、５０〜３００ナノメートル（すなわち、０．０５×１０−６〜０．３×１０−６メートル）の直径を有する。ナノファイバは、衣類、および濾過等の他の用途のための、改良されたバリア布（ｂａｒｒｉｅｒ  ｆａｂｒｉｃ）を提供する。メルトブローン布の表面上のわずかなナノファイバが、液体保持を大いに強化し、水接触角を減少させる。ナノファイバを不織布に添加すると、空気抵抗および通気性等の他の要因もまた、好ましい影響を受ける。これらの利点にもかかわらず、主に生産費が非常に高いことから、ナノファイバは工業的用途が制限されていた。
【０００３】
ナノファイバの工業的な生産に現在使用される最も一般的な技術は、電界紡糸（ｅｌｅｃｔｒｏｓｐｉｎｎｉｎｇ）である。この技術では、一般にポリマーを溶媒に溶解し（ポリマー溶解もまた使用可能であるが）、上流側端部で密閉され、下流側端部の括れ部に小さい開口部を有する、ガラスピペット管内に配置する。次に、ポリマー溶液と、ピペットの開口下流側端部付近のコレクタとの間に、高電圧（＞５０ｋＶ）が加圧される。織布の集合（ｃｏｌｌｅｃｔｅｄ  ｗｅｂ）は通常、５０ナノメートル〜２ミクロンの種々の直径を有するファイバを含むが、このプロセスは、５０ナノメートルほどの小さい直径を有するナノファイバを生産することができる。このプロセスの生産率は非常に低く、一般に一時間あたりのグラム数で計測され、広い工業的用途を得るにはあまりに低過ぎる。さらに、溶媒中のポリマー濃度は、低い（約１０％）傾向があり、それにより実効生産率をさらに減少させ、システムを大容量で操作する場合は、オペレータは、かなりの量の溶媒と有毒オフガス副産物に対処せざるを得ない。さらに、このプロセスで使用可能なポリマーの種類の切り替えは、一般に大幅な機械改良を必要とする。
【０００４】
高分子ナノファイバを生産するためには、メルトブローン技術を使用することがより望ましいであろう。しかしながら、従来のメルトブローン織布は、約１ミクロン〜１０ミクロンのファイバ直径を有する。これらの織布は、一般に濾過用途に使用されるが、よりよい濾過効率性を提供することから、可能な限り小さいファイバ直径が望ましい。十分に小さいスピンホール（すなわち、紡糸オリフィス）の製造が不可能なため、従来のメルトブローン紡糸技術は、２ミクロンまでに限られる。一般には、スピンホール直径を約０．００５インチよりも小さく製造することができず、約１０未満のＬ／Ｄ（長さ対直径）比率を有する。
【０００５】
メルトブローン技術の有効利用は、特許文献１（Ｂｅｒｇｅｒ）に開示される。該特許の開示全体は、参照することにより本明細書に明示的に組み込まれる。該特許に開示されるスピナレットは、その面にエッチングされる、あるいは画定されるチャネルを有するプレートを含み、各チャネルは、プレートの縁部に延在する下流側端部を有する。プレート面は、同様に構成されたプレート（すなわち、対応して画定された通路）、または閉流路を画定するためのフラットプレートで被覆され、下流側端部は、プレート縁部で線配列の紡糸オリフィスとしての機能を果たす。フィルタを通じてポリマー源から通路の上流側端部に、溶融ポリマーを送達する。流出ポリマーフィラメントまたはファイバは、紡糸オリフィスが画定されるプレート面に平行に流動する。本明細書の説明および請求項の目的で、フィラメントが、それらが放射するスピナレットプレート面に対して垂直に紡糸される、特許文献２（Ｈｉｌｌｓ）に開示されるようなスピナレットの種類と区別するために、この種類のスピナレットは、プレート縁オリフィススピナレット（すなわち、線形配列でプレート縁紡糸オリフィスを有する）と呼ばれる。プレート縁オリフィススピナレットは、約０．８ミクロンよりも小さい直径を有するファイバの生産が不可能であった。工業的に実用的な生産率で、プレート縁オリフィススピナレットを使用して、メルトブローンプロセスからナノファイバを生産可能であることは、工業上非常に有益となるであろう。
【特許文献１】米国特許第６，８３３，１０４号明細書
【特許文献１】米国特許第５，１６２，０７４号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
工業的に実用的な生産率で高分子ナノファイバを生産するために、メルトブローン技術を使用するための、改良方法と器具を提供することが、本発明の目的である。
【０００７】
電界紡糸技術を使用して生産されるものと同等のサイズ、および同等以上の品質のナノファイバを、より高い生産率、より低いコストで、有毒ガスに対処する必要なく生産できる、改良されたプレート縁オリフィススピナレットを提供することが、本発明の別の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によると、プレート縁オリフィススピナレット（すなわち、米国特許第６，８３３，１０４号に開示される、一般的な種類のシステム）は、非常に小さい紡糸オリフィス直径により、大きいＬ／Ｄ（直径で割った長さ）比率を有する、紡糸オリフィスを提供するために大幅に改良され、非常に低いスループット、またはポリマー流速で操作される。低スループットに起因する生産性の低下を補償するために、小さいスピナレットオリフィス（または「スピンホール」）の密度を増加させることができ、小さいスピンホール直径により可能となる特性である。スピンホールの断面は、一般に円形ではなく、本明細書で使用される「Ｄ」寸法は、スピンホールの最大横断面寸法を意味するように意図されるということが、理解されるべきである。
【０００９】
より具体的には、本発明は、プレート縁オリフィススピナレットを利用し、ここで、
スピンホールのＬ／Ｄ比率は、２０／１以上、好ましくは２００／１程度に高く、さらには１，０００／１であり、
流速は、０．０１ｇｈｍ（１分につき、１個のホールあたりのグラム）未満であり、
スピンホールは、１インチあたり９９個のホールの密度、場合によっては、１インチあたり１９９個以上のホールを有する、線形配列で配置される。
【００１０】
本発明は、電界紡糸プロセスにより生産されるものと同等のサイズのナノファイバを有する、不織布の生産を可能にするために、前述のＢｅｒｇｅｒの特許に記載される種類のメルトブローン技術を強化する。最終生産物は同等であるが、生産率ははるかに高く、コストははるかに低く、副生有毒ガスはない。さらに、大幅な機械改良なしで、より多くの種類のポリマーを使用することができる。本発明では、１．５ｋｇ／メートル／時間以上の生産率で、大部分が０．５ミクロン未満の直径のファイバで、織布を製造することができる。
【００１１】
本発明の上記の特性および利点、ならびにさらなる特性および利点は、その具体的な実施形態の以下の定義、説明、および説明用の図面を考慮した上で明らかとなり、種々の図面における同様の参照番号は、同様のコンポーネントを示すために利用される。これらの説明は、本発明の具体的詳細を考察しているが、変更形態が存在してもよく、また実際に存在していることは理解されるべきであり、本明細書の説明に基づき、当業者には明らかとなるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図面および好ましい実施形態の以下の詳細な説明は、本発明の方法と器具を明らかにする。
【００１３】
図面をより詳しく参照すると、ポンプ１０は、ポリマー入口１１から受容した溶融ポリマーを、ポリマーを測定してメルトブローンスピナレットパック１７の入口マニホルド１５に送達する、ポンプブロック１３に送達する。メルトブローンスピナレットパック１７は、それぞれの面に沿って互いに、かつユニットの下流側または流出端に近接する、それぞれの空気ジェットブロック２３、２４に密接して固定される、第１のブロック１９と第２のブロック２０とを備える。
【００１４】
ブロック１９と２０との間には、薄プレートスピナレット２１があり、図解された好ましい実施形態では、あらゆる好適な方法で互いにぴったりと接合される、２枚の薄プレート２１ａおよび２１ｂを備える。薄プレート２１ａおよび２１ｂは、エッチングされた、あるいは両方のプレートに対して同一のパターンで、合わせ面で形成された、浅いチャネルおよび通路を有する。したがって、プレートが順に重ね合わせられるとき、各プレートは、薄プレートスピナレット全体に対して、各流れ領域または通路の半分を提供する。好ましい実施形態では、プレート２１ａと２１ｂとの間の唯一の著しい違いは、マニホルド１５の下流側端部にわたって延在するフィルタ１６を通じて、入口マニホルド１５から溶融ポリマーを受容するように、薄プレートスピナレットの入口のような機能を果たす、プレート２１ａに画定される、スルーホールまたは開口部２６である。図３に図解されるような、プレート２１ａに形成されるチャネルおよび通路は、フィルタ１６から細長い開口部２６でポリマーを受容するための、スピナレット容器領域２５を含む（図２）。開口部２６は、プレート２１ａの長さの大部分に延在し、流入ポリマーは、開口部２６の長さ寸法に対して横方向に、容器領域２５内に方向付けられる。凹型容器領域の底面から立つ分流器２７は、スピナレットプレートの出口縁部２８に向かって進むときの流量を、均等に分布する。容器領域２５の下流側には、容器領域２５からプレート縁部２８に平行配列で、開口部２６および縁部２８の長さ寸法に直角に延在する、複数の長く狭いスピンホール３０が、各プレート２１ａおよび２１ｂの重ね合わせた凹部によって画定される。各スピンホール３０は、プレート２１ａおよび２１ｂ内の、２つの重ね合わせた半円筒状の長方形または他の形状の凹部によって形成される。スピナレットプレートは、接合、締め付け、溶接等のあらゆる従来の方法により、互いに固定される。
【００１５】
空気供給（図示せず）から、従来の方法で加圧された吸込空気を受容するために、それぞれの容器３５および３６を画定するように、縁部２８の上流側で、スピナレットブロック１９と空気ジェットブロック２３との間、およびスピナレットブロック２０と空気ジェットブロック２４との間に、比較的大きい空間が提供される。これらの容器は、図１および図２における図面の平面に延在する、幅広の空気ノズル３７、３８としての機能を果たす、ブロック間の著しく狭い空間を通じて、吸込空気を送達する。ノズル３７、３８は、線形配列のスピンホール３０と同様の合流角度で方向付けられており、ファイバがスピンホール３０から放射するとき、紡糸ナノファイバに向かって一定の角度で吸込空気を流出させるために、その線形配列のそれぞれの側に沿った、縁部２８で終端する下流側端部を有する。
【００１６】
上述のコンポーネントは、前述のＢｅｒｇｅｒの特許に記載されるものと多くの点で同様であるが、該特許に開示される好ましい実施形態が、ナノファイバよりも大きい厚さの複合ファイバを生産するのに対し、本発明の好ましい実施形態は、ホモポリマーナノファイバの生産に関するということに、留意すべきである。したがって、Ｂｅｒｇｅｒの特許のスピナレットが、その部分の反対側から紡糸部分に送給される２つのポリマーを含む場合、本明細書に開示される第１の実施形態は、一般に、単一ポリマーが薄プレート２１に送達されるホモポリマースピナレットである。複合または多成分ナノファイバを生産するためにも、本発明が使用可能であり、その場合に、異なるポリマーをスピナレットプレートに送達するために、アセンブリを改良し得ることに、留意すべきである。
【００１７】
本発明の重要な態様は、各スピンホールの長さＬの、該ホールの直径（または最大横断面寸法）Ｄに対する比率（Ｌ／Ｄ）が、従来技術のユニットに用いられる比率と比較して、非常に大きいことである。特に、少なくとも２０のＬ／Ｄ比率が用いられる。本発明の好ましい実施形態では、Ｌ／Ｄ比率は２００を超え、さらには１，０００である。
【００１８】
本発明の別の重要な特性は、ユニットを通じるポリマーの流速が、従来のシステムに使用されるものよりも、はるかに低いことである。ポンプブロック１３は、０．０１ｇｈｍ未満の、１個のスピンホールあたりの流速で、溶融ポリマーをスピナレットに送達する。この低流速に起因するポリマーの低スループットは、非常に小さいスピンホール直径が、スピンホール３０の高線密度を可能にするという事実により、補償される。具体的に、１インチあたり約１００個以上のスピンホールの密度を、容易に達成することができ、それにより、妥当なサイズの機械から、工業的に実現可能な生産性を可能にする。場合によっては、１インチあたり約２００のホールの、スピンホール密度を達成することができる。
【００１９】
好ましい一実施形態では、以下のパラメータが用いられる。
【００２０】
ポリマー流速：０．００７ｇｈｍ（グラム／ホール／分）
スピンホールサイズ：Ｄ＝０．１２ｍｍ（０．００４７インチ）；Ｌ＝１８ｍｍ（０．７１インチ）長さ（またはそれ以上）−（Ｌ／Ｄ＞１５０）
ポリマー：１８００ＭＦＩ（メルトフローインデックス）を有するＰＰ（ポリプロピレン）
動作温度：２５０℃
空気ジェット空隙：０．３５ｍｍ（０．０１３８インチ）
別の例示的な実施形態では、ユニットは、１インチあたり約１００個のスピンホールの密度、０．００７ｇｈｍの流速を有し、Ｄは約０．００５インチ（０．１２７ｍｍ）、Ｌは約０．３インチ
【００２１】
【化１】
0005439170.tif 000002
であり、ポリマーは、ＰＰ−１８００ＭＦＩであり、動作温度は２５０℃である。
【００２２】
これらは、本発明の許容可能な動作パラメータの例示的な組に過ぎず、これらのパラメータの変動範囲は、望ましいナノファイバ生産物に応じて、広くあってもよいが、それでもなお本発明の範囲にあることが、当然理解される。具体的に、許容可能なパラメータ範囲は、少なくとも以下である。
【００２３】
ポリマー流速：０．０１ｇｈｍ未満
スピンホールサイズ：Ｌ／Ｄ＞２０；ここで、断面寸法は、約０．００５インチ幅、および０．００４インチ深さ（０．１２７ｍｍ幅および０．１０２ｍｍ）程度、またはそれ以下である
ポリマー：ＰＰ；ＰＥＴ；ＰＡ−６；ＰＡ６−６；ＰＥ；ＨＤＰＥ；ＵＨＭＷＰＥ；ＴＰＵ；ＬＣＰ；ＰＦＥ；Ｃｏ−ＰＥＴ；Ｃｏ−ＰＡ；ＰＬＡを含むが、これらに限定されない、融解紡糸可能ポリマー
動作温度：ポリマーを流動性に融解するために必要に応じて、一般に２５０℃以上。
【００２４】
スピンホール３０を形成する流路は、一般に、薄いスピナレットプレート２１ａおよび２１ｂの面に、光化学的にエッチングされる。しかしながら、金属または他の固体面に小通路を画定するための、他の既知の技術も用いることができる。
【００２５】
本発明の原理に従うと、スピンホール３０は、均等な流量分布のための背圧を発生させるために、長くなくてはならない。説明目的で、スピンホール長さ対ポリマー圧力の比較を提供する、以下の表を参照する。
【００２６】
【化２】
0005439170.tif 000003
最適な不織布の均一性を確実にするために、好ましくは、少なくとも約４００ｐｓｉのポリマー動作圧力が必要とされる。
【００２７】
本発明の器具は、広い意味で、ポリマーがプレートの縁部から流出する、プレートの面の溝により形成される、スピンホールを有するメルトブローンスピナレットダイとして考えられ得る。溝は、０．００５インチ幅×０．００４インチ深さよりも小さく、少なくとも２０：１の大きさのＬ／Ｄを有する。好ましい実施形態では、縁部２８において、スピンホールの先端は、スピンホールにわたって、０．００２インチ×０．０３０インチの平坦部分を有する。
【００２８】
本発明の方法は、広い意味で、上述のメルトブローンダイ内にポリマーを押し出すことにより、大部分が０．５ミクロン未満の直径のファイバの織布を製造するための、メルトブローンプロセスとして考えられ得る。あらゆる融解紡糸可能ポリマーを用いてもよい。
【００２９】
また本発明は、好ましくは、上述の方法と器具を使用して製造される、大部分が０．５ミクロン未満の直径のファイバを有する、メルトブローン布を含むと考えられ得る。また、大部分が０．５ミクロン未満の直径のファイバを有する、メルトブローン布である、メルトブローン層の１つ以上を有する、スパンボンドおよびメルトブローン層を含む布も、本発明に含まれる。
【００３０】
上記のように、本発明を使用したナノファイバの生産率は、従来のメルトブローン技術を使用した、従来のより大きいファイバを生産するための生産率と比較して、低い場合がある。しかしながら、ナノファイバを生産するための他の既知の方法（例えば、電界紡糸）と比較して、本発明は、非常に高いナノファイバ生産率を有する。具体的に、電界紡糸は、ポリマー濃度が、溶媒において一般に約１０パーセントと低い傾向がある、溶媒紡糸プロセスである。したがって、生産量は低く、大量生産のために実行される場合、結果として生じる溶媒および有毒オフガス副産物に、対処しなければならない。高分子ナノファイバを生産するために電界紡糸を用いる、あるメーカーは、１日あたり約１０，０００平方メートルの生産率を報告している。本発明は、その率を桁で超過する。
【００３１】
本明細書に記載される好ましい実施形態では、２枚のエッチングされたプレート２１ａおよび２１ｂを用いる。一般に、プレートは、流れチャネルおよび領域を整列させル用に配置され、そして、単一のスピナレットプレート２１を形成するように、互いに接合される。しかしながら、プレートは必ずしも互いに接合しなくてもよく、代わりに、締め付け、ボルト締め、接着、あるいは互いに固定してもよい。プレートが接合されない場合、流れチャネルの清浄は、プレートを分離することにより、より容易に実現される。この点で、本明細書に使用されるものと同じくらい小さいスピンホールは、従来のサイズのスピンホールよりも、より容易に詰まる傾向があり、清浄の目的で、非接合方法がより魅力的となる。したがって、本発明は、いずれの方法（接合、または非接合プレートのいずれか）によって具体化されてもよい。
【００３２】
スピンプレートアセンブリ２１を備えるものとして２枚の同一のプレート２１ａおよび２１ｂが本明細書に記載されてきたが、流路は１枚のプレートのみの面に画定され得、該面は、そこに固定されるフラットプレートにより被覆される場合があることに、留意すべきである。また、２枚のエッチングされたプレートを使用する場合、各チャネルが２つのスピンホールの一部になり、それにより、スピンホール密度が約２倍になるように、横方向にわずかに斜めのスピンホールを形成するチャネルと、重ね合わせることができる。押し出されたファイバを加熱するために、各配列は、共通の組のエアナイフを共有、または好ましくは、それぞれの組のエアナイフを有する場合がある。
【００３３】
単一線形配列のスピンホールを好ましい実施形態に示すが、用途による必要に応じて、２つ以上の平行配列を用いることができることが、理解されるであろう。
【００３４】
１枚以上のプレートの面に画定される、凹型チャネルまたは溝の観点から、好ましい実施形態が記載されている。しかしながら、プレート全体に画定されるスルーホールとして、流れ領域および通路を形成することが可能であり、反対のプレート面に隣接して配置された追加のプレート面により、密閉することができることを、当業者は認識するであろう。
【００３５】
高分子ナノファイバを生産するための、新しい、かつ改良方法と器具の好ましい実施形態を記載してきたが、本明細書に記載される内容を考慮して、他の修正、変更、および変化が当業者に示唆されると考えられる。したがって、そのようなすべての修正および変化が、添付の請求項により定義されるように、本発明の範囲内に入ると考えられることが、理解されるものとする。本明細書では、特定の用語が用いられているが、それらは一般的かつ説明的な意味で使用され、限定の目的で使用されるものではない。
本発明の好ましい実施形態においては、以下が提供される。
（項１）
ナノファイバメルトブローン紡糸装置であって、
溶融ポリマー材料の少なくとも１つの源と、
前記源から前記ポリマー材料を送給するためのポンプユニットと、
流出縁部と、そこに画定される流れ領域のパターンとを有する、少なくとも第１の流量分布プレートであって、流れ領域の前記パターンは、前記ポンプユニットから送給されるポリマーを受容するための容器部と、それぞれが長く、狭く、平行な流路として画定される複数の紡糸オリフィスとを備え、前記紡糸オリフィスは、前記容器と流体連通するように位置付けられ、前記ポリマーのナノファイバが前記紡糸オリフィスから押し出されるように、前記流出縁部まで延在している、少なくとも第１の流量分布プレートと
を備え、
前記紡糸オリフィスは、長さＬと最大横断面寸法Ｄとを有し、比率Ｌ／Ｄは、２０以上である、ナノファイバメルトブローン紡糸装置。
（項２）
ポリマーは、１分間につき、１つの紡糸オリフィス毎に約０．０１グラム以下の、１つの紡糸オリフィス毎の流速で、前記ポンプユニットから前記容器に送給される、上記項１に記載の紡糸装置。
（項３）
前記流出縁部の前記紡糸オリフィスは、１インチにつき少なくとも１００個のホールの密度を有する、略線形の配列で配置される、上記項２に記載の紡糸装置。
（項４）
前記流出縁部の前記紡糸オリフィスは、１インチにつき少なくとも２００個のホールの密度を有する、略線形の配列で配置される、上記項２に記載の紡糸装置。
（項５）
Ｌ／Ｄは、１００〜１，０００である、上記項１に記載の紡糸装置。
（項６）
前記プレートは、第１のプレートと第２の反対のプレート面との間で画定されるプレート厚さを有し、前記流れ領域は、前記紡糸オリフィスを含む溝であり、前記厚さ未満の深さまで、前記第１の面に埋め込まれ、前記紡糸オリフィスの前記溝は、０．００５インチの幅、および０．００４インチの深さよりも小さい、断面を有する、上記項１に記載の紡糸装置。
（項７）
ナノファイバメルトブローン紡糸装置であって、
溶融ポリマー材料の少なくとも１つの源と、
前記源から前記ポリマー材料を送給するためのポンプユニットと、
流出縁部と、そこに画定される流れ領域のパターンとを有する、少なくとも第１の流量分布プレートであって、流れ領域の前記パターンは、前記ポンプユニットから送給されるポリマーを受容するための容器部と、それぞれが長く、狭く、平行な流路として画定される複数の紡糸オリフィスとを備え、前記紡糸オリフィスは、前記容器と流体連通するように位置付けられ、前記ポリマーのナノファイバが前記紡糸オリフィスから押し出されるように、前記流出縁部に延在している、少なくとも第１の流量分布プレートと
を備え、
前記流出縁部の前記紡糸オリフィスは、１インチにつき少なくとも１００個のホールの密度を有する、略線形の配列で配置される、ナノファイバメルトブローン紡糸装置。
（項８）
前記流出縁部の前記紡糸オリフィスは、１インチにつき少なくとも２００個のホールの密度を有する、略線形の配列で配置される、上記項７に記載の紡糸装置。
（項９）
前記紡糸オリフィスは、長さＬと最大横断面寸法Ｄとを有し、比率Ｌ／Ｄは、１００以上である、上記項７に記載の紡糸装置。
（項１０）
ナノファイバメルトブローン紡糸の方法であって、
（ａ）源からプレートを含む分配経路に、溶融ポリマー材料を送給するステップと、
（ｂ）前記分配経路の少なくとも一部内で、プレート内に画定される流れ領域のパターンに沿って、前記ポリマー材料を流すステップと、
（ｃ）前記流れ領域の一部として形成される、それぞれの複数の紡糸オリフィスから、０．５ミクロン未満の直径を有する複数のナノファイバの形で、流動ポリマーを押し出し、前記プレートの流出縁部で終端するステップと
を含む、方法。
（項１１）
ステップ（ａ）は、１分間につき、１つの紡糸オリフィス毎に約０．０１グラム以下の、１つの紡糸オリフィス毎の流速で、溶融ポリマー材料を送給するステップを含む、上記項１０に記載の方法。
（項１２）
１インチにつき少なくとも１００個のホールの密度を有する配列で、前記複数の紡糸オリフィスを配置するステップをさらに含む、上記項１１に記載の方法。
（項１３）
１インチにつき少なくとも２００個のホールの密度を有する配列で、前記複数の紡糸オリフィスを配置するステップをさらに含む、上記項１１に記載の方法。
（項１４）
ステップ（ｃ）は、長さＬと最大横断面寸法Ｄとを有する前記それぞれの複数の紡糸オリフィスから、流動ポリマーを押し出すステップを含み、比率Ｌ／Ｄは、少なくとも２０である、上記項１１に記載の方法。
（項１５）
Ｌ／Ｄは、２００〜１，０００である、上記項１４に記載の方法。
（項１６）
ナノファイバメルトブローン紡糸の方法であって、
（ａ）源からプレートを含む分配経路に、溶融ポリマー材料を送給するステップと、
（ｂ）前記分配経路の少なくとも一部内で、プレート内に画定される流れ領域のパターンに沿って、前記ポリマー材料を流すステップと、
（ｃ）前記流れ領域パターンの一部として形成される、それぞれの複数の紡糸オリフィスから、複数のナノファイバの形で流動ポリマーを押し出し、前記プレートの流出縁部で終端するステップと
を含み、
ステップ（ａ）は、１分間につき、１つの紡糸オリフィス毎に約０．０１グラム以下の、１つの紡糸オリフィス毎の流速で、溶融ポリマー材料を送給するステップを含む、方法。
（項１７）
ステップ（ｃ）は、長さＬと最大横断面寸法Ｄとを有する前記それぞれの複数の紡糸オリフィスから、流動ポリマーを押し出すステップを含み、比率Ｌ／Ｄは、少なくとも２０である、上記項１６に記載の方法。
（項１８）
１インチにつき少なくとも２００個のホールの密度を有する配列で、前記複数の紡糸オリフィスを配置するステップをさらに含む、上記項１７に記載の方法。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】図１は、本発明の一態様に従う、プレート縁オリフィススピナレットを用いる紡糸アセンブリの好ましい実施形態の、縦断面部分概略図である。
【図２】図２は、図１のアセンブリの出口端の縦断面拡大詳細図である。
【図３】図３は、図１のアセンブリに用いるプレート縁オリフィススピナレットの、プレートの１つのチャネリング面の上平面図である。
【図４】図４は、図３のチャネリング面の一部の平面拡大詳細図である。
【図５】図５は、スピンホールの配列を示す、図３のプレート縁オリフィススピナレットの縁部の一部の立面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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