(57)【要約】 【課題】  極細繊維の径が１μｍ以下の極細繊維不織布を効率的に得ることのできる製造装置を提供する。【解決手段】  この製造装置は、幅方向に一列に間隔を置いて配置され、溶融した熱可塑性重合体を噴出して繊維群を形成するためのオリフィス１２列と、オリフィス列１２の両側に設けられた熱風を噴出するための一対の第一スリット８ａ，８ｂとを具備する。噴出された熱風は、オリフィス１２列の先端で合流するように導入されている。合流した熱風を直進させるために、熱風の両側に一対の第一壁２０ａ，２０ｂが平行に設けられている。第一壁の外側に平行に第二壁２１ａ，２１ｂが設けられている。第一壁と第二壁の間に気体を噴出するための一対の第二スリット２２ａ，２２ｂが形成されている。一対の第二スリットから噴出された各気体は、熱風の両側において平行に噴出するように導入されている。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
幅方向に一列に間隔を置いて配置され、溶融した熱可塑性重合体を噴出して繊維群を形成するためのオリフィス列と、
前記オリフィス列の両側に設けられた熱風を噴出するための一対の第一スリットとを具備し、
前記噴出された熱風は、前記オリフィス列の先端で合流するように導入されて前記繊維群を細化しながら極細繊維群として、前記オリフィス列に対向して配置された担持体に吹き飛ばすと共に集積して極細繊維不織布を製造する装置において、
合流した前記熱風を前記担持体に直進させるために、前記熱風の両側に平行に設けられた一対の第一壁と、
前記第一壁の外側に前記第一壁と平行に第二壁を設けて、第一壁と第二壁の間に気体を噴出するための一対の第二スリットを形成し、前記一対の第二スリットから噴出された各気体は、前記熱風の両側において平行に噴出するように導入されていることを特徴とする極細繊維不織布の製造装置。
【請求項２】
一対の第一壁の幅は２〜５ｍｍであり、一対の第一壁の担持体側へ延びる長さは３〜８ｍｍである請求項１記載の極細繊維不織布の製造装置。
【請求項３】
第二壁は、第一壁よりもさらに担持体側に延びて存在しており、その長さが３〜１５ｍｍである請求項１記載の極細繊維不織布の製造装置。
【請求項４】
第二スリットの幅は０．２〜１．５ｍｍである請求項１記載の極細繊維不織布の製造装置。
【請求項５】
第二スリットから噴出する気体の噴出量及び噴出速度は、熱風の噴出量及び噴出速度よりも低い請求項１記載の極細繊維不織布の製造装置。
【請求項６】
第二スリットから噴出する気体の温度は、熱風の温度よりも低い請求項１記載の極細繊維不織布の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、極細繊維群を集積してなる極細繊維不織布の製造装置に関し、いわゆるメルトブローン不織布を製造するための装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
いわゆるメルトブローン不織布の製造装置は、幅方向に一列に間隔を置いて配置され、溶融した熱可塑性重合体を噴出して繊維群を形成するためのオリフィス列と、このオリフィス列の両側に設けられた熱風を噴出するための一対のスリットとを具備するものである。そして、噴出された熱風は、オリフィス列の先端で合流するように導入されると共に、オリフィス列から噴出した繊維群に当てられて、この繊維群を細化しながら極細繊維群とし、オリフィス列に対向して配置された担持体に吹き飛ばし、極細繊維群を集積して極細繊維不織布を製造している。
【０００３】
かかる極細繊維不織布の製造装置において、繊維群を効率的に細化するために種々の工夫が施されている。たとえば、特許文献１では、一対のスリット３１ａ及び３１ｂから噴出された熱風をオリフィス３２列の先端で合流させた後に、熱風を外側に徐々に拡開させるため一対の壁３０ａ及び３０ｂを末広がりに設けることにより、スリット３１ａ及び３１ｂから噴出され合流した熱風の極端な圧力低下及び速度低下を防止して、繊維群を効率的に細化する技術が開示されている。すなわち、この末広がりの一対の壁３０ａ及び３０ｂが存在しないと、スリット３１ａ及び３１ｂから噴出した熱風は一気に圧力及び速度が低下し、もはや繊維群を細化する牽引力を持たなくなってしまうのである。
【０００４】
しかしながら、特許文献１記載の技術においてもなお、繊維群の細化は十分なものではなかった。極細繊維不織布は、従来から高性能フィルター材として用いられているが、特に近年、その高精度化が要求されており、極細繊維の径が１μｍ以下の極細繊維不織布が求められている。かかる極細繊維不織布を効率的に得るには、特許文献１記載の技術では限界があった。すなわち、特許文献１記載の技術では、生産速度を遅くすれば極細繊維の径が１μｍ以下の極細繊維不織布を得ることができるが、生産速度を速くして、かかる極細繊維不織布を得ることは困難であった。
【０００５】
【特許文献１】特開昭５１−９７４１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、極細繊維の径が１μｍ以下の極細繊維不織布を効率的に得ることのできる製造装置を提供することにある。かかる課題を解決するため、本発明は、オリフィス列の先端近傍の構造を工夫して、スリットから噴出した熱風に圧力低下及び速度低下が生じにくいようにしたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
すなわち、本発明は、幅方向に一列に間隔を置いて配置され、溶融した熱可塑性重合体を噴出して繊維群を形成するためのオリフィス１２列と、オリフィス列１２の両側に設けられた熱風を噴出するための一対の第一スリット８ａ，８ｂとを具備し、噴出された熱風は、オリフィス１２列の先端で合流するように導入されて繊維群を細化しながら極細繊維群として、オリフィス１２列に対向して配置された担持体に吹き飛ばすと共に集積して極細繊維不織布を製造する装置において、合流した熱風を担持体に直進させるために、熱風の両側に平行に設けられた一対の第一壁２０ａ，２０ｂと、第一壁２０ａ，２０ｂの外側に第一壁２０ａ，２０ｂと平行に第二壁２１ａ，２１ｂを設けて、第一壁２０ａ，２１ｂと第二壁２１ａ，２１ｂの間に気体を噴出するための一対の第二スリット２２ａ，２２ｂを形成し、一対の第二スリット２２ａ，２２ｂから噴出された各気体は、熱風の両側において平行に噴出するように導入されていることを特徴とする極細繊維不織布の製造装置に関するものである。
【０００８】
一対の第一壁２０ａ，２０ｂの幅１３は２〜５ｍｍであるのが好ましい。また、一対の第一壁２０ａ，２０ｂの担持体側へ延びる長さ１４は３〜８ｍｍであるのが好ましい。さらに、第二壁２１ａ，２１ｂは、第一壁２０ａ，２０ｂよりもさらに担持体側に延びて存在しているのが好ましく、その延びている長さ１５は３〜１５ｍｍであるのが好ましい。また、第二スリット２２ａ，２２ｂの幅１７ａ，１７ｂは０．２〜１．５ｍｍであるのが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る製造装置は、オリフィス列の先端で合流した熱風は、一対の第一壁によって直進した後、一対の第二スリットから噴出した気体によって挟み込まれ、この状態で担持体に至る。すなわち、合流した熱風は大気と殆ど接触せずに、担持体まで進行することになり、熱風の圧力及び速度は低下しにくい。このため、オリフィス列から噴出した繊維群の細化が促進され、繊度の小さい極細繊維群よりなる極細繊維不織布が効率的に得られるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】従来の製造装置のオリフィス列近傍の構造を示した横断面図である。
【図２】本発明の一例に係る製造装置を示した横断面図である。
【図３】図２に示した製造装置のオリフィス列近傍の構造を示した横断面図である。
【図４】図３を更に拡大したオリフィス列近傍の構造を示した横断面図である。
【図５】本発明の他の例に係る製造装置を示した横断面図である。
【図６】実施例１記載の装置を用いて得られた極細繊維不織布の電子顕微鏡写真である。
【図７】第一壁及び第二壁を具備しない従来の製造装置の横断面図である。
【図８】図７記載の装置を用いて得られた極細繊維不織布の電子顕微鏡写真である。
【図９】第二壁を具備しない製造装置の横断面図である。
【図１０】図９記載の装置を用いて得られた極細繊維不織布の電子顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図２は本発明の一例に係る製造装置を示した横断面図である。図３及び図４は、図２に示した製造装置のオリフィス列近傍の拡大横断面図である。１はメルトブローンダイと指称されるもので、極細繊維群を形成するための装置である。メルトブローンダイ１は、２分割された一対のダイ２ａ，２ｂをボルトで結合したものである。メルトブローンダイ１の下方には極細繊維群を集積するための担持体（図示せず）が配置される。また、メルトブローンダイ１の上端には、ポリオレフィン、ポリエステル又はポリアミド等の熱可塑性重合体の溶融体を供給するための供給口９が設けられている。メルトブローンダイ１の下端にはメルトブローンノズル３が設けられており、供給口９からメルトブローンノズル３へは、溶融した熱可塑性重合体がコートハンガー形状又はトーナメント形状をした流路１０を経由して、ノズル流路１１に供給される。メルトブローンノズル３の下端縁には溶融した熱可塑性重合体を噴出して繊維群を形成するためのオリフィス１２列が設けられており、ノズル流路１１からオリフィス１２に溶融した熱可塑性重合体が導入される。
【００１２】
ダイ２ａ，２ｂには、第一エアーマニホールド５ａ，５ｂが設けられており、ここから熱風がエアー流路６ａ，６ｂ及び空間７ａ，７ｂを経路して、第一スリット８ａ，８ｂから噴出され、オリフィス１２列から吐出された繊維群に当てられる。第一スリット８ａ，８ｂは、いずれもオリフィス１２列の先端に向けられており、第一スリット８ａ，８ｂから噴出した熱風はこの先端で合流する。空間７ａ，７ｂ及び第一スリット８ａ，８ｂは、メルトブローンノズル３とプレート４ａ，４ｂ間に形成されている。プレート４ａ，４ｂによって形成された第一スリット８ａ，８ｂの先端において、プレート４ａ，４ｂは下方に垂下して、第一壁２０ａ，２０ｂが形成されている。第一壁２０ａ，２０ｂは、オリフィス１２列が吐出される繊維群とほぼ平行に、すなわち、担持体に対してほぼ直交するように形成されている。
【００１３】
プレート４ａ，４ｂの直下にはブロック１６ａ，１６ｂが設けられており、プレート４ａ，４ｂの下面とブロック１６ａ，１６ｂの上面の間には空間２３ａ，２３ｂが設けられている。ブロック１６ａ，１６ｂのオリフィス１２列側の側面は第二壁２１ａ，２１ｂとなり、この第二壁２１ａ，２１ｂは第一壁２０ａ，２０ｂよりも外側に設けられており、第一壁２０ａ，２０ｂと第二壁２１ａ，２１ｂの間に第二スリット２２ａ，２２ｂが形成されている。第二壁２１ａ，２１ｂは第一壁２０ａ，２０ｂとほぼ平行に設けられている。第二エアーマニホールド１８ａ，１８ｂがメルトブローンダイ１の外部に設けられており、ここから空気等の気体が供給管１９ａ，１９ｂ及び空間２３ａ，２３ｂを経由して、第二スリット２２ａ，２２ｂから噴出する。
【００１４】
プレート４ａ，４ｂが下方に垂下して形成された第一壁２０ａ，２０ｂの長さ１４は、３〜８ｍｍであるのが好ましい。この長さ１４が３ｍｍ未満になると、熱風を直進させにくくなる傾向が生じる。この長さ１４が８ｍｍを超えると、繊維群が第一壁２０ａ，２０ｂに付着する傾向を生じる。また、第一壁２０ａ，２０ｂの幅（間隔）１３は、２〜５ｍｍであるのが好ましい。この幅１３が２ｍｍ未満になると、繊維群が第一壁２０ａ，２０ｂに付着する傾向を生じる。この幅１３が５ｍｍを超えると、合流した熱風が圧力低下及び速度低下を起こす傾向が生じる。
【００１５】
ブロック１６ａ，１６ｂの側面で形成された第二壁２１ａ，２１ｂは、第一壁２０ａ，２０ｂよりもさらに下方に垂下して配置されているのが好ましい。さらに、第一壁２０ａ，２０ｂよりも下方に垂下する長さ１５は、３〜１５ｍｍであるのが好ましい。この長さ１５が３ｍｍ未満であると、熱風を気体によって挟み込みにくくなる傾向が生じる。この長さ１５が１５ｍｍを超えると、繊維群が第二壁２１ａ，２１ｂに付着する傾向が生じる。第一壁２０ａ，２０ｂと第二壁２１ａ，２１ｂの間に形成された第二スリット２２ａ，２２ｂの幅（間隔）１７ａ，１７ｂは、０．２〜１．５ｍｍであるのが好ましい。この幅１７ａ，１７ｂが０．２ｍｍ未満になると、気体の噴出量が少なくなり、熱風を挟み込む能力が低下する傾向が生じる。この幅１７ａ，１７ｂが１．５ｍｍを超えると、気体の均一な分配が難しくなり、熱風を挟み込む能力が低下する傾向が生じる。
【００１６】
第二スリット２２ａ，２２ｂから噴出する気体の噴出量及び噴出速度は、熱風の噴出量及び噴出速度よりも低い方が好ましい。気体の噴出量及び噴出速度が熱風の噴出量及び噴出速度よりも高くなると、熱風の流れを乱し、安定して繊維群を噴出しにくくなる傾向が生じる。なお、第二スリット２２ａ，２２ｂから気体を噴出させないと、コアンダ効果によって、噴出した繊維群が第二壁２１ａ，２１ｂに付着するので、好ましくない。
【００１７】
第一スリット８ａ，８ｂから噴出する熱風の温度は、熱可塑性重合体の溶融温度程度であるが、第二スリット２２ａ，２２ｂから噴出する気体の温度は、熱風の温度よりも低い方が好ましい。たとえば、熱可塑性重合体がポリオレフィンのような融点の低いものであれば、常温で差し支えない。また、熱可塑性重合体がポリエステルのような比較的融点の高いものであれば、熱風の温度を急速に低下させないため、５０℃以上に加熱された気体を用いるのが好ましい。
【００１８】
図５は、本発明に係る製造装置の他の例を示した横断面図である。この他の例は、前記した例のように、プレート４ａ，４ｂを下方に垂下して第一壁２３ａ，２３ｂを形成したものではなく、プレート４ａ，４ｂの下面に横断面Ｌ字型の板２４ａ，２４ｂを貼着し、第一壁２３ａ，２３ｂを形成したものである。この場合は、板２４ａ，２４ｂの下面とブロック１６ａ，１６ｂの上面の間に空間２３ａ，２３ｂが設けられる。その他は、前記した例と同様である。
【００１９】
本発明の例に係るこれらの製造装置は、いずれも、溶融した熱可塑性重合体がメルトブローンダイ１の供給口９から供給され、オリフィス１２列から噴出した繊維群に、第一スリット８ａ，８ｂから噴出した熱風が当てられると共に、直ちに、第二スリット２２ａ，２２ｂから噴出した気体によって、熱風が挟み込まれ、担持体に向けて直進する。この際、繊維群は細化されて極細繊維群となって担持体に集積され、極細繊維不織布が得られるのである。
【実施例】
【００２０】
以下、本発明を実施例に基づいて説明するが、それに限定されるものではない。本発明は、繊維群と共に噴出した熱風の両側から気体を噴出させ、熱風を気体に挟み込むことにより、細化した極細繊維群よりなる極細繊維不織布が得られるとの知見に基づくものとして解釈されるべきである。
【００２１】
実施例１
図２に示した製造装置を用いて極細繊維不織布を得た。製造条件は、以下のとおりである。得られた極細繊維不織布の電子顕微鏡写真は図６に示したとおりであり、この極細繊維群の平均繊維径は０．５６μｍであった。なお、平均繊維径は、極細繊維不織布を電子顕微鏡写真により観察し、その中の１００本を無作為に抽出して繊維径を測定して算出したものである。
熱可塑性重合体：ポリプロピレン（メルトフローレート１３００ｇ／１０ｍｉｎ）
オリフィス列の構成：３００オリフィス／１０ｉｎｃｈ
オリフィスの孔径：０．１５ｍｍ
オリフィスの孔長：３．０ｍｍ
熱可塑性重合体の溶融温度：２６０℃
オリフィスからの熱可塑性重合体の噴出量：０．１ｇ／ｍｉｎ
第一壁２０ａ，２０ｂの幅１３：２．８ｍｍ
第一壁２０ａ，２０ｂの長さ１４：７ｍｍ
第一壁２０ａ，２０ｂよりも下方に垂下する第二壁２１ａ，２１ｂの長さ：８ｍｍ
熱風の流量：幅１３から噴出する熱風量４５０Ｎｍ3／ｈｒ・ｍ
熱風温度：２６０℃
第二スリット１７ａ，１７ｂの幅：１．０ｍｍ
気体の流量：第二スリット１７ａ，１７ｂから噴出する気体量８０Ｎｍ3／ｈｒ・ｍ
【００２２】
比較例１
図７に示した製造装置を用いて極細繊維不織布を得た。図７に示した製造装置は、第一壁及び第二壁の両者を有しないものである。なお、熱可塑性重合体、オリフィス列の構成、オリフィスの孔径、オリフィスの孔長、熱可塑性重合体の溶融温度、オリフィスからの熱可塑性重合体の噴出量、熱風の流量及び熱風温度は、実施例１と同一の条件である。得られた極細繊維不織布の電子顕微鏡写真は図８に示したとおりであり、この極細繊維群の平均繊維径は１．０８μｍであった。
【００２３】
比較例２
図９に示した製造装置を用いて極細繊維不織布を得た。図９に示した製造装置は、第一壁は有するものの第二壁を有しないものである。なお、熱可塑性重合体、オリフィス列の構成、オリフィスの孔径、オリフィスの孔長、熱可塑性重合体の溶融温度、オリフィスからの熱可塑性重合体の噴出量、第一壁２０ａ，２０ｂの幅１３、第一壁２０ａ，２０ｂの長さ、熱風の流量及び熱風温度は、実施例１と同一の条件である。得られた極細繊維不織布の電子顕微鏡写真は図１０に示したとおりであり、この極細繊維群の平均繊維径は０．８３μｍであった。
【００２４】
実施例１、比較例１及び２の結果から明らかなように、実施例１に係る製造装置を用いれば、繊維径の細い極細繊維不織布が得られることが分かる。
【符号の説明】
【００２５】
１              メルトブローンダイ
２ａ，２ｂ      ダイ
３              メルトブローンノズル
４ａ，４ｂ      プレート
５ａ，５ｂ      第一エアーマニホールド
６ａ，６ｂ      エアー流路
７ａ，７ｂ      空間
８ａ，８ｂ      第一スリット
９              供給口
１０            流路
１１            ノズル流路
１２            オリフィス
１３            第一壁２０ａ，２０ｂの幅
１４            第一壁２０ａ，２０ｂの長さ
１５            第二壁２１ａ，２１ｂが第一壁２０ａ，２０ｂよりも下方に垂下する                長さ
１６ａ，１６ｂ  ブロック
１７ａ，１７ｂ  第二スリット
１８ａ，１８ｂ  第二エアーマニホールド
１９ａ，１９ｂ  供給管
２０ａ，２０ｂ  第一壁
２１ａ，２１ｂ  第二壁
２２ａ，２２ｂ  第二スリット
２３ａ，２３ｂ  空間
２４ａ，２４ｂ  板
【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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【図７】
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【図９】
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【図６】
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【図８】
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【図１０】
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