(57)【要約】【課題】紡糸ダイスから噴出される高速気流を有効に利用してフィラメントを効率良く振動させる。【解決手段】フィラメント振動装置１０は、フィラメント４を押し出すノズル２と、フィラメント４を案内するための熱風を噴射するスリット６ａ，６ｂとを有するメルトブローダイス３の下部に取り付けられる。フィラメント振動装置１０は、ノズル２を間において対向配置された、第１流路部１１ａ，１１ｂ、その開口端面から下向きに延びる壁部１２ａ，１２ｂ、および壁部１２ａ，１２ｂの中間部に接続された第２流路部１３ａ，１３ｂを有する。壁部１２ａ，１２ｂの中間部には、熱風の一部を第２流路部１３ａ，１３ｂに導入するための開口部１４ａ，１４ｂが形成されている。ノズル２に対して同じ側の第１流路部１１ａ，１１ｂと第２流路部１３ａ，１３ｂとが互いに接続されている。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融ポリマーをフィラメントとして押し出す少なくとも１つのノズルから押し出されたフィラメントを案内するための高速流体を噴射する噴射部と、
前記ノズルを間において対向配置されるとともに前記噴射部の外側に位置している開口端を有する２つの第１流路部と、
前記２つの第１流路部の開口端面から延出し互いの距離が大きくなるように対向する内面を持つとともに、延出方向の中間部に前記高速流体の一部を導入するための開口部が形成された２つの壁部と、
前記開口部においてそれぞれ前記壁部に接続された２つの第２流路部とを有し、
前記ノズルに対して同じ側の前記第１流路部と前記第２流路部とが互いに接続されている、フィラメント振動装置。
【請求項２】
互いに接続されている前記第１流路部と前記第２流路部との間にエア溜めが設けられている、請求項１に記載のフィラメント振動装置。
【請求項３】
互いに接続されている前記第１流路部と前記第２部流路との間に、前記第２部流路に生じた正圧を増幅して前記第１流路部にフィードバックする正圧増幅器が設けられている、請求項１に記載のフィラメント振動装置。
【請求項４】
溶融ポリマーをフィラメントとして押し出す少なくとも１つのノズルから押し出されたフィラメントを案内するための高速流体を噴射する噴射部と、
前記ノズルを間において対向配置されるとともに前記噴射部の外側に位置している開口端を有する２つの第１流路部と、
前記２つの第１流路部の開口端面から延出し互いの距離が大きくなるように対向する内面を持つとともに、延出方向の中間部に前記高速流体により負圧を生じさせるための開口部が形成された２つの壁部と、
前記開口部においてそれぞれ前記壁部に接続された２つの第２流路部とを有し、
前記ノズルに対して反対側の前記第１流路部と前記第２流路部とが互いに接続されている、フィラメント振動装置。
【請求項５】
互いに接続されている前記第１流路部と前記第２流路部との間にエア溜めが設けられている、請求項４に記載のフィラメント振動装置。
【請求項６】
互いに接続されている前記第１流路部と前記第２流路部との間に、前記第２流路部に生じた負圧を増幅して前記第１流路部にフィードバックする負圧増幅器が設けられている、請求項４に記載のフィラメント振動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フィラメントが一方向に配列されたウェブの製造装置などに用いられるフィラメント振動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
不織布の製法としては、ポリマーから紡糸したフィラメント群からウェブを形成し直ちにフィラメント間が接合される、スパンボンド法、メルトブロー法、フラッシュ紡糸法（以下、これらの製法を広義のスパンボンド法と呼び、また、これらの製法によって製造された不織布を広義のスパンボンド不織布と呼ぶ）がある。広義のスパンボンド不織布は、経済性および量産性に優れることから、不織布の主流をなしている。
【０００３】
従来の広義のスパンボンド不織布はフィラメントがランダムな方向に配列されたランダム不織布であるため、強度が小さく、寸法安定性の無いものが多かった。そこで、フィラメントの配列性を向上させるための種々の提案がなされている。
【０００４】
例えば、フィラメントを縦方向に配列させる方法として、特公昭６０−２５５４１号公報には、フィラメントの射出方向に対してコンベアを傾斜させることによってフィラメントを高度に一方向に配列させる方法が記載されている。また、特開平７−３６０４号公報には、気流とともに噴出させたフィラメントを通気性のあるコンベア上に堆積させ、このコンベアの裏側に気流遮断手段を設けて気流の制御を行うことにより、フィラメントを縦方向に広げ、配列性を向上させる方法が記載されている。
【０００５】
一方、フィラメントを横方向に配列させる方法としては、特公平３−３６９５８号公報および特許第１９９２５８４号に、紡糸ノズルの周囲に、それぞれノズルの円周方向成分を持ってエアを噴射する複数のエアノズルを備え、それによって、フィラメントをスパイラル状に放出し、さらにその外周に、ウェブの搬送方向と平行な方向で互いに衝突するように配された２つのエアノズルを配し、これによって、スパイラル状に放出されたフィラメントを横方向に広げることで、フィラメントを横方向に配列させる方法が開示されている。また、特許第２６１２２０３号には、コンベアに工夫を施すことでフィラメントを横方向に配列させる方法が開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
近年の不織布工業の発展により、不織布の適用範囲が急速に拡大しており、不織布には更なる強度および寸法安定性が要求されている。一般に、不織布の強度および寸法安定性を向上させるには、フィラメントを延伸するのが最も効果的である。フィラメントの延伸は、コンベア上にウェブとして堆積した状態でウェブをフィラメントの配列方向に延伸するのが簡易な方法である。しかし、ウェブの延伸前においてフィラメントが一方向に配列されていないと、ウェブを延伸してもフィラメントのランダム状態がほぐれて間隔が広がるだけでフィラメントが実質的に延伸される確率が低くなり、延伸後の十分な強度および寸法安定性が得られなくなる。従来の不織布の製造方法では、フィラメントを高度に配列させる程度が不十分であり、近年要求されているような高い強度および寸法安定性を有する不織布を製造するのは困難であった。つまり、更なる高い強度および寸法安定性を有する不織布を製造するには、ウェブに対しても更に高度にフィラメントが一方向に配列されていることが要求される。
【０００７】
本出願人らは、フィラメントの配列性を向上させる方法として、断面が楕円形のロッド部材を広義のスパンボンド法による紡糸ダイスの近傍に配置し、ロッド部材を一方向に回転させることで紡糸ダイスから噴出される高速流体の流れの向きを周期的に変動させ、これによってフィラメントを周期的に振動させる方法を提案している（特開２００１−１４０１５９号公報）。しかし、この方法ではロッド部材を一方向に回転させているため、ロッド部材を適切な位置に配置しないと、紡糸ダイスから放出されたフィラメントがロッド部材に絡み付いてしまうことがあった。フィラメントの絡み付きを防止するためにはロッド部材を紡糸ダイスからある程度離して配置すればよいが、紡糸ダイスから離れた位置では高速流体の流速が低下してしまい、フィラメントを振動させる程度が小さくなってしまう。また、フィラメントの絡み付きを防止するために、ロッド部材をフィラメントの流れから離して配置することも考えられるが、この場合もやはり、ロッド部材による高速流体の流れの向きを変動させる効果が低下してしまうので、フィラメントを振動させる程度が小さくなってしまう。
【０００８】
そこで、本発明は、フィラメントが一方向に配列されたウェブを製造するために、紡糸ダイスから噴出される高速気流を有効に利用してフィラメントを効率良く振動させることのできる、フィラメント振動装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明のフィラメント振動装置は、溶融ポリマーをフィラメントとして押し出す少なくとも１つのノズルから押し出されたフィラメントを案内するための高速流体を噴射する噴射部と、ノズルを間において対向配置されるとともに噴射部の外側に位置している開口端を有する２つの第１流路部と、２つの第１流路部の開口端面から延出し互いの距離が大きくなるように対向する内面を持つとともに、延出方向の中間部に開口部が形成された２つの壁部と、開口部においてそれぞれ壁部に接続された２つの第２流路部とを基本的な構成として有している。
【００１０】
そして、本発明の第１の態様によれば、フィラメント振動装置は、壁部に形成された開口部は高速流体の一部を導入するためのものであり、ノズルに対して同じ側の第１流路部と第２流路部とが互いに接続されている。この第１の態様では、壁部の中間部に上述のような開口部が形成されているので、噴射部から噴射された高速流体が一方の壁部に付着すると、その壁部に接続されている第２流路部に正圧が発生する。第２流路部はノズルに対して同じ側の第１流路部と接続されているので、第２流路部に発生した正圧は、ノズルに対して同じ側の第１流路部にフィードバックされる。それによって、高速流体は他方の壁部に付着し、それに伴ってフィラメントがその壁部側に引き寄せられる。高速流体が他方の壁部に付着すると、上述したのと同じ現象が他方の側の第２流路部および第１流路部に生じ、今度は一方の壁部側にフィラメントが引き寄せられる。これが交互に繰り返され、結果的に、フィラメントは壁部の対向する方向に振動する。
【００１１】
また、本発明の第２の態様によれば、フィラメント振動装置は、壁部に形成された開口部は高速流体により負圧を発生させるためのものであり、ノズルに対して反対側の第１流路部と第２流路部とが互いに接続されている。この第２の態様では、壁部の中間部に上述のような開口部が形成されているので、噴射部から噴射された高速流体が一方の壁部に付着すると、その壁部に接続されている第２流路部に負圧が発生する。第２流路部はノズルに対して反対側の第１流路部と接続されているので、第２流路部に発生した負圧は、ノズルに対して反対側の第１流路部にフィードバックされる。それによって、高速流体は他方の壁部に付着し、それに伴ってフィラメントがその壁部側に引き寄せられる。高速流体が他方の壁部に付着すると、上述したのと同じ現象が他方の側の第２流路部および第１流路部に生じ、今度は一方の壁部側にフィラメントが引き寄せられる。これが交互に繰り返され、結果的に、フィラメントは壁部の対向する方向に振動する。
【００１２】
このように、本発明のフィラメント振動装置では、機械的な駆動機構を用いることなく高速流体を振動させるので、簡易な装置構成で、しかもフィラメントが巻き付くといった事故も発生せず安定してフィラメントを振動させることができる。したがって、本発明のフィラメント振動装置の下方にコンベアを設置し、振動しているフィラメントをコンベアで捕集することで、フィラメントが一方向に配列したウェブが得られる。
【００１３】
本発明のフィラメント振動装置において、フィラメントの振動周期を調整するために、互いに接続されている第１流路部と第２流路部との間にエア溜めを設けてもよい。また、互いに接続されている第１流路部と第２流路部との間に、第２流路部に生じた正圧または負圧を増幅して第１流路部にフィードバックする増幅器を設けてもよい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１５】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態による、メルトブロー法によるウェブの製造装置の概略正面図である。図１に示す装置は、フィラメント４が縦方向に配列されたウェブ８を製造するものであり、フィラメント４を紡糸するメルトブローダイス３と、紡糸されたフィラメント４を捕集し搬送するコンベア１と、メルトブローダイス３から紡糸されたフィラメント４を縦方向（コンベア１による搬送方向と平行な方向）に周期的に振らせるためのフィラメント振動装置１０とを有する。なお、図１において、メルトブローダイス３およびフィラメント振動装置１０は内部構造が分かるように断面で示している。また、「縦方向」とは、ウェブ８などを製造する際の機械方向すなわちウェブ８などの送り方向を意味し、「横方向」とは、縦方向と直角な方向すなわちウェブ８などの幅方向を意味する。これは以下の説明においても同様である。
【００１６】
メルトブローダイス３は、その先端（下端）に、コンベア１の幅方向と平行な方向に並列に配列された、噴射部としての多数のノズル２を有する。ギアポンプ（不図示）から送られてきた溶融樹脂がそれぞれノズル２から下向きに押し出されることで、コンベア１の幅方向に多数のフィラメント４が形成される。メルトブローダイス３のノズル２の両側、詳しく言えば、各ノズル２の中心線を通る平面に垂直な方向についてノズル２の両側には、それぞれノズル２の列方向であるメルトブローダイス３の幅方向（コンベア１の幅方向）に沿って設けられ、メルトブローダイス３の先端のノズル２に隣接する位置に開口するスリット６ａ，６ｂが形成されている。各スリット６ａ，６ｂはそれぞれメルトブローダイス３の内部に設けられたエア供給路５ａ，５ｂに連通している。エア供給路５ａ，５ｂには、フィラメント４の原料となる樹脂の融点以上に加熱された高圧エアが送入され、エア供給路５ａ，５ｂに送入された高圧エアは、スリット６ａ，６ｂから熱風（高速流体）としてフィラメント４に向けて噴出される。スリット６ａ，６ｂから噴出した熱風は、ノズル２の下方で合流してノズル２の中心線に沿って流れ、ノズル２から押出されたフィラメントを案内する。熱風の流域の中心はノズル２の中心線とほぼ一致する。
【００１７】
本発明において「高速流体」とは、１０ｍ／ｓｅｃ以上、好ましくは２０ｍ／ｓｅｃ以上、最も好ましくは３０ｍ／ｓｅｃ以上の流速を有する流体を意味する。また、「流体」は、通常は空気を意味するが、酸化を防止するために窒素ガスを使用したり、水分蒸発を防ぐためなどに水蒸気を使用したりする場合も含む。
【００１８】
スリット６ａ，６ｂから噴出された熱風により、ノズル２から押し出されたフィラメント４は溶融状態に維持され、熱風との摩擦力によりフィラメント４に張力が与えられ、フィラメント４が細化される。上記のメルトブローダイス３の構造は、通常のメルトブロー法に用いられるダイスと同様である。熱風の温度は、フィラメント４の紡糸温度よりも８０℃以上、望ましくは１２０℃以上高くする。
【００１９】
メルトブローダイス３を用いてフィラメント４を紡糸する方法では、熱風の温度を高くすることにより、ノズル２から押し出された直後のフィラメント４の温度をフィラメント４の融点よりも十分に高くすることができるため、フィラメント４の結晶化度を小さくすることができる。
【００２０】
コンベア１は、メルトブローダイス３の下方に配置される。コンベア１は、不図示の駆動源により回転されるコンベアローラ１ａやその他のローラに掛け回されている。これらのローラの回転によりコンベア１を駆動することで、ノズル２から押し出されたフィラメント４がコンベア１上に捕集されて得られるウェブ８は、図１において左側から右側へ搬送される。
【００２１】
フィラメント振動装置１０は、メルトブローダイス３の下面に取り付けられて、スリット６ａ，６ｂから噴出された熱風の流れの向きを周期的に制御する装置である。フィラメント振動装置１０は、各ノズル２の中心線を通る平面を間において対向配置された２つの第１流路部１１ａ，１１ｂと、それぞれ各第１流路部１１ａ，１１ｂの開口端から対向して下向きに延びた２つの壁部１２ａ，１２ｂと、壁部１２ａ，１２ｂの高さ方向中間部にそれぞれ接続された２つの第２流路部１３ａ，１３ｂとを、メルトブローダイス３の下面に取り付けられる構造部材として有する。
【００２２】
第１流路部１１ａ，１１ｂは、メルトブローダイス３の下面に接して配置されており、メルトブローダイス３によって紡糸されるフィラメント群の幅、すなわちノズル２の配列幅以上の幅を有する。また、第１流路部１１ａ，１１ｂの開口端は、スリット６ａ，６ｂの内壁面に対して引っ込んだ位置にオフセットして配置されている。すなわち、第１流路部１１ａ，１１ｂの開口端は、スリット６ａ，６ｂの開口端より外側に位置している。
【００２３】
壁部１２ａ，１２ｂは、第１流路部１１ａ，１１ｂの幅と等しいかそれ以上の幅を有し、その内面（互いの対向面）が、第１流路部１１ａ，１１ｂの開口端面と連続した面を構成するとともに、互いの距離が下にいくにつれて大きくなるように形成されている。壁部１２ａ，１２ｂの高さ方向中間部には、第１流路部１１ａ，１１ｂの幅と等しい幅の開口部１４ａ，１４ｂが形成されており、第２流路部１３ａ，１３ｂは、開口部１４ａ，１４ｂで壁部１２ａ，１２ｂと接続されている。壁部１２ａ，１２ｂの内面は、開口部１４ａ，１４ｂの下縁部が上縁部よりも内側すなわちノズル２の中心線側に位置するような形状となっており、熱風の一部を導入するように構成されている。また、開口部１４ａ，１４ｂの上縁部は、第２流路部１３ｂの上内壁面となだらかな曲面で接続されている。
【００２４】
また、第１流路部１１ａ，１１ｂ、第２流路部１３ａ，１３ｂおよび壁部１２ａ，１２ｂで構成される構造部材の幅方向両端にはそれぞれカバー１６が取り付けられており、これら構造部材およびカバー１６によって、ノズル２の直下の空間が取り囲まれている。
【００２５】
ノズル２の中心線を通る平面に対して同じ側の第１流路部１１ａ，１１ｂと第２流路部１３ａ，１３ｂとは、エア溜め１５ａ，１５ｂを介して接続されている。
【００２６】
次に、本実施形態の動作について、図２（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。
【００２７】
メルトブローダイス３では、ノズル２からフィラメント４が押し出されるとともに、スリット６ａ，６ｂから熱風が噴出される。ここで、スリット６ａ，６ｂから噴出した熱風は、コアンダ効果により壁部１２ａ，１２ｂのいずれかに付着する。熱風が左側の壁部１２ａに付着すると、付着した熱風の一部は、左側の第２流路部１３ａに動圧として取り込まれる。熱風の一部が第２流路部１３ａに取り込まれると第２流路部１３ａに正圧が発生し、これが、エア溜め１５ａを介して第１流路部１１ａにフィードバックされる。第１流路部１１ａにフィードバックされた正圧は、第１流路部１１ａの開口端で開放され、熱風を右側へ偏向させる。これにより、図２（ａ）に示すように、スリット６ａ，６ｂから噴出している熱風は右側の壁部１２ｂに付着し、それに伴いフィラメント４は壁部１２ｂ側に引き寄せられる。
【００２８】
熱風が右側の壁部１２ｂに付着すると、上述したのとは逆に、右側の第２流路部１３ｂに正圧が発生し、これが、エア溜め１５ｂを介して第１流路部１１ｂにフィードバックされる。これにより、図２（ｂ）に示すように、スリット６ａ，６ｂから噴出している熱風は左側の壁部１２ａに付着し、それに伴いフィラメント４は壁部１２ａ側に引き寄せられる。
【００２９】
以上説明した一連の動作は自動的に繰り返され、これにより、フィラメント４は、コンベア１による搬送方向すなわち縦方向に周期的に振られ、コンベア１上で折り畳まれて捕集される。したがって、コンベア１上でのフィラメント４の縦方向への配列性を向上させ、かつ、コンベア１上でのフィラメント４の振れ幅Ｓを大きくすることができる。フィラメント４の縦方向への配列性を向上させることは、ウェブ８の縦方向の強度を向上させるのに効果がある。
【００３０】
このように、フィラメント４の配列性の向上を、機械的な駆動機構を用いることなく、フィラメント振動装置１０の構成そのものに起因する熱風の振動だけで実現することができるので、装置構成も簡単なものとなる。また、従来のように、ロッド部材のような回転する部材も存在しないので、フィラメント４が巻き付くといった事故も発生しない。
【００３１】
フィラメント振動装置１０は、熱風を噴出するスリット６ａ，６ｂと熱風が付着する壁部１２ａ，１２ｂとの間に、第１流路部１１ａ，１１ｂが存在しているだけであるので、壁部１２ａ，１２ｂをメルトブローダイス３に接近させて配置することができる。このことは、フィラメント振動装置１０は、熱風の流速の速い領域を有効に利用してフィラメント４の振れ幅Ｓをより大きくすることができるということを意味する。
【００３２】
熱風のスムーズな流れのためには、第１流路部１１ａ，１１ｂの開口端と壁部１２ａ，１２ｂとは連続した面であることが望ましい。また、フィラメント４をバランス良く振らせるためには、第１流路部１１ａ，１１ｂ、第２流路部１３ａ，１３ｂおよび壁部１２ａ，１２ｂは、ノズル２の中心線に対して対称となるように配置することが好ましい。
【００３３】
熱風の振動周期は、正圧が第２流路部１３ａ，１３ｂから第１流路部１１ａ，１１ｂにフィードバックされるのに要する時間で決められる。この時間は、第２流路部１３ａ，１３ｂの開口端から第１流路部１１ａ，１１ｂの開口端までの、エア溜め１５ａ，１５ｂも含めた流路の容量に依存する。本実施形態のようにエア溜め１５ａ，１５ｂを設けることで、熱風の振動周期の設定を容易に行うことができる。すなわち、熱風の振動周期を大きくしたければエア溜め１５ａ，１５ｂの容量を大きくすればよいし、熱風の振動周期を小さくしたければエア溜め１５ａ，１５ｂの容量を小さくすればよい。なお、エア溜め１５ａ，１５ｂを設けなくても所望の振動周期が得られる場合は、エア溜め１５ａ，１５ｂは不要である。
【００３４】
図１ではフィラメント４が縦方向に配列されたウェブ８を製造するための装置を示したが、メルトブローダイス３およびフィラメント振動装置１０の配置を変えることによって、フィラメント４が横方向に配列されたウェブ８を製造することもできる。図３に、フィラメントが横方向に配列されたウェブの製造装置の一例を示す。図３において、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図を示している。また、図３ではメルトブローダイスおよびフィラメント振動装置の配置が図１と異なるだけであるので、図１と同様の構成については図１と同じ符号を付している。
【００３５】
図３に示すように、フィラメント４を横方向に配列させるためには、メルトブローダイス３を、そのノズル２の配列の長手方向がコンベア１によるウェブ８の搬送方向と平行になるように配置するとともに、フィラメント振動装置１０も、その構造部材の長手方向がメルトブローダイス３と平行になるように配置する。これにより、ノズル２から押し出されたフィラメント４は横方向に振られながらコンベア１上に捕集され、横方向へのフィラメント４の配列性が向上したウェブ８を得ることができる。
【００３６】
図１に示した配置では、ウェブ８の幅はノズル２の配列の長手方向の長さに依存するが、図３に示した配置では、ウェブ８の幅はフィラメント４の振れ幅Ｓに依存する。したがって、図３に示した配置では、フィラメント４の振れ幅Ｓを適宜設定することによって、ウェブ８の幅を自由に変更することができる。つまり、フィラメント４の振れ幅Ｓをより大きくすることによって、より幅広のウェブ８を製造することができる。
【００３７】
なお、フィラメント４を横方向に振らせる場合は、コンベア１の速度を遅くすることによって、１本のフィラメント４からでもウェブ８を得ることができるので、ノズル２の数は１つであってもよい。
【００３８】
本実施形態では、メルトブローダイス３の下面に取り付けられる構造部材、すなわち流路部１１ａ，１１ｂおよび壁部１２ａ，１２ｂの幅方向両端にカバー１６を取り付けた例を示した。これは、上述した、フィラメント４を振らせながらの紡糸の際に、壁部１２ａ，１２ｂの側方からエアが流入し、それによってフィラメント４の挙動が不安定になるのを防止するためである。したがって、壁部１２ａ，１２ｂの幅が、壁部１２ａ，１２ｂの側方からエアが流入してもそれがフィラメント４の挙動に影響を与えないような十分に大きい幅を有していれば、カバー１６は必ずしも設けなくてもよい。また、本実施形態では、壁部１２ａ，１２ｂを、ノズル２の中心線に向かって凸となる曲面で構成した例を示したが、壁部１２ａ，１２ｂの形状はこれに限られるものではなく、下にいくにつれてノズル２の中心線からの距離が大きくなる形状であれば、平面であっても、フィラメント４を振らせる効果を得ることができる。
【００３９】
ところで、本実施形態では、第２流路部１３ａ，１３ｂに正圧を生じさせ、これを第１流路部１１ａ，１１ｂにフィードバックさせて熱風を振動させている。したがって、第２流路部１３ａ，１３ｂに生じる正圧が小さすぎると、熱風の振動が乱れる場合がある。このような場合には、第２流路部１３ａ，１３ｂに生じた正圧を増幅して第１流路部１１ａ，１１ｂにフィードバックする正圧増幅器を設けるのが好ましい。
【００４０】
図４に、本実施形態に用いることのできる正圧増幅器の一例の断面図を示す。図４に示す正圧増幅器２０は、互いに接続されている第１流路部１１ａ，１１ｂ（図１参照）と第２流路部１３ａ，１３ｂ（図１参照）との間に設けられており、接続管２５を介して第２流路部１３ａ，１３ｂと接続されている入力室２１と、接続管２６を介して第１流路部１１ａ，１１ｂと接続されているヘッド部２３とを有する。
【００４１】
ヘッド部２３は、先端が開放し他端が正圧源２４に接続された管状の部材であり、開放端からは、正圧源２４から供給されたエアが放出されている。また、ヘッド部２３は、その中間部において、エアの流路が絞り部２３ａによって絞られている。接続管２６は、ヘッド部２３の開放端と絞り部２３ａとの間に接続されている。接続管２６の断面積は、ヘッド部２３の開放端が開放されている限りは正圧源２４からのエアが接続管２６に流入しない程度に、ヘッド部２３の断面積に比べて小さい。正圧源２４から供給されるエアの圧力は、第２流路部１３ａ，１３ｂに生じる正圧よりも大きい。
【００４２】
入力室２１は、ヘッド部２３の開放端と間隔をあけて対向配置されている。入力室２１のヘッド部２３との対向面は可撓膜２２で構成されており、入力室２１内の圧力変化によって可撓膜２２が変位する。可撓膜２２の面積は、第２流路部１３ａ，１３ｂに生じた正圧によって入力室２１の圧力が高くなったときに、ヘッド部２３から放出されるエアに抗して可撓膜２２が変位することができる程度に、ヘッド部２３の開放端の断面積に比べて十分に大きい。
【００４３】
正圧増幅器２０は、以下のように動作する。図２（ａ），（ｂ）を用いて説明したように第２流路部１３ａ，１３ｂに正圧が発生すると、その正圧は、接続管２５を経由して入力室２１の圧力を上昇させる。入力室２１の圧力が上昇することによって可撓膜２２が変位し、ヘッド部２３の開放端が閉じられる。これにより、正圧源２４から供給されたエアは、接続管２６を経由して第１流路部１１ａ，１１ｂに供給される。
【００４４】
このように、正圧増幅器２０を用いることによって、第１流路部１１ａ，１１ｂに、第２流路部１３ａ，１３ｂで生じた正圧よりも高い圧力でエアを供給することができる。その結果、第２流路部１３ａ，１３ｂで生じる正圧が小さい場合であっても、フィラメント４をより確実に振動させることができるようになる。
【００４５】
（第２の実施形態）
図５（ａ），（ｂ）は、本発明の第２の実施形態によるフィラメント振動装置をメルトブローダイスに取り付けた状態で、フィラメントの挙動とともに示す断面図である。
【００４６】
本実施形態のフィラメント振動装置３０は、第１の実施形態で示したものと以下の点が異なっている。
【００４７】
（１）開口部３４ａ，３４ｂにおいて、壁部３２ａ，３２ｂの内面は、開口部３４ａ，３４ｂの上縁部が下縁部よりも内側すなわちノズル２の中心線側に位置するような形状となっており、熱風によるエジェクタ効果により負圧を生じさせる構成となっている。
【００４８】
（２）ノズル２の中心線を通る平面に対して反対側の第１流路部３１ａ，３１ｂと第２流路部３３ａ，３３ｂとが、互いに接続されている。
【００４９】
その他の構成は第１の実施形態と同様であるので、その説明は省略する。なお、メルトブローダイス３の構成は、第１の実施形態と同じであるので、図１と同じ符号を付している。
【００５０】
次に、本実施形態のフィラメント振動装置３０の動作を説明する。
【００５１】
メルトブローダイス３では、ノズル２からフィラメント４が押し出されるとともに、スリット６ａ，６ｂから熱風が噴出される。ここで、スリット６ａ，６ｂから噴出した熱風が左側の壁部３２ａに付着すると、上述した開口部３４ａでの壁部３２ａのエジェクタ効果により、第２流路部３３ａに負圧が生じる。第２流路部３３ａは右側の第１流路部３１ｂと接続されているので、第２流路部３３ａに生じた負圧は右側の第１流路部３１ｂにフィードバックされ、第１流路部３１ｂの開口端とスリット６ｂの開口端との間で負圧が生じる。これにより、図５（ａ）に示すように、スリット６ａ，６ｂから噴出している熱風は右側の壁部３２ｂに付着し、それに伴いフィラメント４は壁部３２ｂ側に引き寄せられる。
【００５２】
熱風が右側の壁部３２ｂに付着すると、上述したのとは逆に、右側の第２流路部３３ｂに負圧が発生し、これが左側の第１流路部３１ａにフィードバックされる。これにより、図５（ｂ）に示すように、スリット６ａ，６ｂから噴出している熱風は左側の壁部３２ａに付着し、それに伴いフィラメント４は壁部３２ａ側に引き寄せられる。
【００５３】
以上説明した一連の動作は自動的に繰り返され、これにより、フィラメント４は、コンベア（不図示）の配置に応じて縦方向または横方向に周期的に振られ、フィラメント４が一方向に配列されたウェブが得られる。このように、フィラメント４の配列性の向上を、機械的な駆動機構を用いることなく、フィラメント振動装置３０の構成そのものに起因する熱風の振動だけで実現することができるので、装置構成も簡単なものとなる。また、従来のように、ロッド部材のような回転する部材も存在しないので、フィラメント４が巻き付くといった事故も発生しない。
【００５４】
本実施形態では、第２流路部３３ａ，３３ｂに負圧を生じさせ、これを第１流路部３１ａ，３１ｂにフィードバックさせて熱風を振動させている。したがって、第２流路部３３ａ，３３ｂに生じる負圧が小さすぎると、熱風の振動が乱れる場合がある。このような場合には、第２流路部３３ａ，３３ｂに生じた負圧を増幅して第１流路部３１ａ，３１ｂにフィードバックする負圧増幅器を設けるのが好ましい。
【００５５】
図６に、本実施形態に用いることのできる負圧増幅器の一例の断面図を示す。図６に示す負圧増幅器４０は、互いに接続されている第１流路部３１ａ，３１ｂ（図５参照）と第２流路部３３ａ，３３ｂ（図５参照）との間に設けられており、入力室４１と、ヘッド部４３とを有する。
【００５６】
入力室４１は、その内部が、可撓膜４２によって第一室４１ａと第二室４１ｂとに区画されている。第一室４１ａは、接続管４６を介して第１流路部３１ａ，３１ｂと接続されている。第二室４１ｂは、接続管４５を介して第２流路部３３ａ，３３ｂと接続されている。ヘッド部４３は、先端が開放し他端が負圧源４４に接続された管状の部材である。負圧源４４による負圧は、第２流路部３３ａ，３３ｂに生じる負圧よりも大きい。また、ヘッド部４３は、その開放端が可撓膜４２と対面するように、第一室４１ａに挿入されている。
【００５７】
負圧増幅器４０は、以下のように動作する。第２流路部３３ａ，３３ｂに負圧が発生していない状態では、負圧源４４によりヘッド部４３内が負圧になっており、それによって、可撓膜４２がヘッド部４３に吸い付けられ、可撓膜４２はヘッド部４３の開放端を塞いでいる。このとき、図５（ａ），（ｂ）を用いて説明したように第２流路部３３ａ，３３ｂに負圧が発生すると、その負圧は、接続管４５を経由して第二室４１ｂの圧力を低下させる。第二室４１ｂの圧力が低下すると、可撓膜４２はヘッド部４３から離れ、ヘッド部４３は、第一室４１ａおよび接続管４６を介して第１流路部３１ａ，３１ｂと連通する。
【００５８】
これによって、第２流路部３３ａ，３３ｂで生じた負圧よりも大きい負圧を第１流路部３１ａ，３１ｂに生じさせることができる。その結果、第２流路部３３ａ，３３ｂで生じる負圧が小さい場合であっても、フィラメント４をより確実に振動させることができる。なお、図６に示す負圧増幅器４０で重要なことは、可撓膜４２の面積が、第２流路部３３ａ，３３ｂに生じた負圧によって第二室４１ｂの圧力が低下したときに、ヘッド部４３による負圧に抗して可撓膜４２がヘッド部４３から離れることができる程度に、ヘッド部４３の開放端の断面積に比べて十分に大きいことである。
【００５９】
以上、本発明について、代表的な幾つかの実施形態を挙げて説明した。以下に、本発明に適用可能なフィラメント、紡糸手段、および他の付加的な構成要素の例について説明する。
【００６０】
〈フィラメント〉
本発明に用いられるフィラメントに適合するポリマーとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリアミド、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリウレタン、フッ素系樹脂などの熱可塑性樹脂およびこれらの変性樹脂を用いることができる。また、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリアクリルニトリル系樹脂などの、湿式または乾式の紡糸装置による樹脂も使用することができる。
【００６１】
本発明におけるフィラメントは長繊維フィラメントである。一般的には、長繊維フィラメントとは平均長が１００ｍｍを超えるものをいい、本発明のように連続的に紡糸されたフィラメントは長繊維フィラメントに含まれる。また、紡糸直後のフィラメントの直径が５０μｍ以上ではフィラメントが剛直で交絡が不十分になる。そこで本発明に用いられるフィラメントの直径は、好ましくは３０μｍ以下であり、より好ましくは２５μｍ以下である。特に強度の強いウェブを望む場合は、ウェブの紡糸後、ウェブをフィラメントの配列方向に延伸するのが望ましい。その場合の延伸後のフィラメントの直径は５μｍ以上１５μｍ以下であることが望ましい。フィラメントの直径及び長さは、拡大顕微鏡写真より測定し、長さについては３０本の平均値、直径については１００本の平均値で示す。
【００６２】
〈紡糸手段〉
フィラメントの紡糸手段として、広義のスパンボンド法であるメルトブロー法によるものについて説明したが、以下に、狭義のスパンボンド法を用いた例について説明する。
【００６３】
図７は、狭義のスパンボンド法を用いたウェブ製造装置を正面から見た概略断面図である。通常のスパンボンド紡糸では、コンベア６１の幅方向に並列に配列された多数の紡糸孔を有するスパンボンドダイス６３から紡糸された多数のフィラメント６４は、エジェクタ６５でエア６６により吸引され、エジェクタ６５のノズル６５ａにより加速されたエア６６である高速気流に伴われてコンベア６１の上に捕集される。コンベア６１は、コンベアローラ（不図示）によって駆動され、フィラメント６４を図面の左側から右側へ搬送する。
【００６４】
ノズル６５ａの下端面には、噴射部であるノズル６５ａから噴出したエア６６の流れの向きを振動させることによってフィラメント６４を振動させるフィラメント振動装置７０が取り付けられている。ここでは、フィラメント振動装置７０は、第１の実施形態と同様のものを用いている。
【００６５】
このように、フィラメント振動装置７０をスパンボンドダイス６３に適用し、ノズル６５ａから噴出したエアを左右の壁部７２ａ，７２ｂに交互に付着させることで、フィラメント６４を左右の壁部７２ａ，７２ｂに交互に引き寄せることができる。これにより、フィラメント６４は縦方向に折り畳まれてコンベア６１上に捕集され、フィラメント６４が縦方向に配列されたウェブ６８が得られる。
【００６６】
また、前述したメルトブロー法の場合と同様に、スパンボンドダイス６３およびフィラメント振動装置７０をコンベア６１によるウェブの搬送方向と平行に配置することで、フィラメント６４が横方向に配列されたウェブを製造することができる。
【００６７】
紡糸手段が狭義のスパンボンド法やフラッシュ紡糸法である場合は、フィラメントの結晶化が既になされている場合もあるが、このような場合であってもフィラメントの配列を飛躍的に向上させることが可能であり、フィラメントの配列方向に強いウェブを得ることができる。
【００６８】
図７では、第１の実施形態と同様に構成されたフィラメント振動装置７０を用いた例を示したが、第２の実施形態と同様の構成のフィラメント振動装置を用いることもできる。
【００６９】
また、本発明は、複数のノズルを有する一般的な紡糸手段に限定されるものではなく、１個のノズルでもよい。また、ノズルの配列についても本発明では何ら限定されるものではない。例えば図１に示したメルトブローダイス３では、図８（ａ）に示すように、複数のノズル２が１列に配列されている。一方、スパンボンドダイスでは、一般にノズルが複数列となっている。スパンボンドダイスにおけるノズルの配列パターンには種々のパターンがある。例えば、図８（ｂ）に示すスパンボンドダイス８３では、各列のノズル８２の位置をノズル８２の配列の長手方向に半ピッチずらして配列している。また、図８（ｃ）に示すスパンボンドダイス９３では、それぞれ複数のノズル９２ａが形成されたノズルユニット９２を、複数列に、かつ、各列のノズルユニット９２の位置をノズルユニット９２の配列の長手方向に半ピッチずらして配列している。図８（ａ）〜（ｃ）の何れの場合でも、ノズルの配列の長手方向は、図面の左右方向である。
【００７０】
〈付加的な構成要素〉
得られたウェブは、そのままでも使用可能であるが、さらに、フィラメントの配列方向に延伸することにより、フィラメントの配列性をより向上させることができる。したがって、フィラメントの配列方向にウェブを延伸する延伸装置を付加することが好ましい。このとき、フィラメントの配列性が良いものほど、ウェブの延伸時にフィラメントが実質的に延伸される確率が高くなり、最終延伸ウェブの強度も大きくなる。フィラメントの配列が悪いと、ウェブを延伸してもフィラメントの折り畳み構造やフィラメントの間隔が広がるだけでフィラメントが実質的に延伸される確率が低くなり、延伸後の十分な強度が得られなくなる。また、ウェブの段階でフィラメントを高度に一方向に配列させることで、延伸時のフィラメントの切れを防止することができる。
【００７１】
フィラメントが縦方向に配列されたウェブは縦方向に延伸される。ウェブの縦方向への延伸には、１段で全延伸する場合もあるが、主に多段延伸法が用いられている。多段延伸法においては、１段目の延伸は紡糸直後の予備延伸として行われ、さらにその後に延伸する２段目以降の延伸が主延伸として行われている。その中でも特に、多段延伸の１段目の延伸に近接延伸法を用いることが好ましい。
【００７２】
近接延伸とは、隣接する２組のロールの表面速度の差によりウェブを延伸する方式において、短い延伸間距離（延伸の開始点から終点までの距離）を保って延伸を行うものであり、延伸間距離が１００ｍｍ以下であることが望ましい。特に、フィラメントが全体として縦方向に配列していても個々にはある程度屈曲している場合には、できるだけ延伸間距離を短く保つことが、個々のフィラメントを有効に延伸する上で重要である。近接延伸における熱は、通常は延伸するロールを加熱することにより与えられ、その延伸点が熱風や赤外線により補助的に加熱される。また、近接延伸の際の熱源としては、温水や蒸気等も使用することができる。
【００７３】
一方、多段延伸においては、２段目以降の延伸には近接延伸ばかりでなく、通常のウェブの延伸に用いられる種々の手段を適用することができる。例えば、ロール延伸、温水延伸、蒸気延伸、熱盤延伸、ロール圧延等の延伸方式である。近接延伸が必ずしも必要ないのは、１段目の延伸で既に個々のフィラメントが縦方向に長くわたっているためである。
【００７４】
一方、フィラメントが横方向に配列されたウェブは横方向に延伸される。ウェブを横方向に延伸する手段としては、例えば、フィルムの２軸延伸に用いられているテンター式の横延伸装置や、特公平３−３６９４８号公報に記載されるプーリ式の横延伸装置や、周方向に沿った溝がそれぞれ形成された２つの溝付きローラでウェブを挟むことによりウェブを横方向に延伸する溝ローラ式の横延伸装置を用いることができる。それらの延伸装置のうち、プーリ式の横延伸装置は、安価で簡便な方法であり、しかも延伸倍率を自由に変化させることができ高倍率延伸も可能であるので、本発明に用いられる横延伸装置として最も適している。
【００７５】
なお、延伸後のウェブの幅を非常に大きくしたい場合には、通常の延伸温度での横延伸の前に、通常の延伸温度よりも高い温度（ポリエステルの場合は５〜１０℃高い温度、ポリプロピレンの場合は２０〜３０℃高い温度）で予備延伸を行う方法が有効である。その場合の横延伸装置としては上述の延伸装置を使用することができる。
【００７６】
ウェブの延伸において、延伸前のウェブに軽くエンボス処理を施し、その後に延伸することにより、延伸倍率を高くすることができ、延伸後の強度も向上し、また、延伸切れ等のトラブルも少ない安定した延伸を行うことができる。この場合のエンボスパターンは、延伸方向と直角な方向に方向性を持つパターンであることが望ましい。エンボス温度は、延伸温度＋５℃よりも低い温度とするのが好ましい。エンボス圧力は、高すぎるとウェブのフィラメントを損傷し延伸切れの原因となるので、線圧で３Ｎ／ｃｍ〜５０Ｎ／ｃｍの範囲が好ましく、より好ましくは８Ｎ／ｃｍ〜３０Ｎ／ｃｍの範囲、最も好ましくは１０Ｎ／ｃｍ〜２５Ｎ／ｃｍの範囲である。なお、エンボスローラの場合、ウェブはその全幅が一様にエンボスローラで加圧されるわけではなく、エンボス圧力はエンボス箇所の一点一点にかかるわけではない。しかし、ここで実施されるエンボスではエンボス圧力は十分に小さい圧力でよく厳密に計算する必要はないので、ここではエンボス圧力を、通常の線圧と同様に、
線圧（Ｎ／ｃｍ）＝押下力（Ｎ）／エンボスローラ幅（ｃｍ）
で定義している。
【００７７】
ウェブの延伸倍率は、ウェブを構成するフィラメントのポリマーの種類やウェブの紡糸手段、目的とする縦方向及び横方向の強度や伸度等によって異なる。しかし、いずれの種類や手段を用いるにしろ、本発明の目的であるウェブの高配列性、高強度を達成できる延伸倍率が選択される。
【００７８】
その延伸倍率は、延伸前のウェブに延伸方向に一定の間隔で入れたマークにより以下の式で定義される。
延伸倍率＝［延伸後のマーク間の長さ］／［延伸前のマーク間の長さ］
ここでいう延伸倍率は、通常の長繊維フィラメントヤーンを延伸する場合のように、必ずしもフィラメント１本１本の延伸倍率を意味しない。
【００７９】
ウェブは、前述したように、フィラメントの配列方向に延伸することにより、フィラメントの配列性をさらに向上させることができる。しかし、フィラメントの結晶化度が大きい場合は、フィラメントに伸度がなく、延伸張力が高くなるので、高倍率の後延伸が困難になる場合もある。高倍率の後延伸を望む場合は、ノズル直下でフィラメントを冷却することによりフィラメントの結晶化度を小さくするのが有効である。その手段として最も有効なのが、紡糸装置とコンベアとの間に、高速気流中へ霧状の水を噴霧するスプレーノズル（不図示）を設け、高速気流に霧状の液体を含ませることである。
【００８０】
その霧状の液体に、いわゆる紡糸・延伸用油剤と称する延伸性や静電除去等の性質を付与することができる油剤を添加することも、その後の延伸性を向上させるとともに、毛羽も少なくすることができ、さらに延伸後の強度及び伸度も向上させることができるという点で有効である。なお、スプレーノズルから噴射される流体は、フィラメントを冷却することができるものであれば必ずしも水分等を含む必要はなく、冷エアーであってもよい。
【００８１】
本発明により得られるウェブは、引張強度および寸法安定性に優れており、一方向に強度を要する不織布や直交不織布の原料ウェブとして使用することができる。また、本発明によるウェブは、一方向の強度が要求されるウェブとしてそのまま使用できる他、紙、不織布、布、フィルム等の横方向の強度の補強用として、これらと積層して用いることもできる。また、本発明によるウェブを延伸したものは光沢が良く、その光沢を活かした包装材料等に用いることができる。
【００８２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、フィラメントを案内するための高速流体によって正圧または負圧を発生させ、これを利用して、高速流体を互いに対向する２つの壁部に交互に付着させる構成とすることで、機械的な駆動機構を用いることなく極めて簡単な構成で、かつ安定して、ノズルから押し出されたフィラメントを振動させることができる。したがって、振動しているフィラメントを捕集しつつ一方向に搬送することで、フィラメントが一方向に配列されたウェブを製造することができる。しかも、壁部によるフィラメント振動効果は噴射部から噴射した直後の高速流体に作用するので、噴射部から噴出した高速流体を有効に利用し、フィラメントの振れ幅を大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態による、メルトブロー法によるウェブの製造装置の概略正面図である。
【図２】図１に示すフィラメント振動装置の動作およびフィラメントの挙動を説明する図である。
【図３】フィラメントが横方向に配列されたウェブを製造するための、メルトブロー法によるウェブの製造装置の図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図を示す。
【図４】図１に示すフィラメント振動装置に適用可能な正圧増幅器の一例の断面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態によるフィラメント振動装置をメルトブローダイスに取り付けた状態で、フィラメントの挙動とともに示す断面図である。
【図６】図５に示すフィラメント振動装置に適用可能な負圧増幅器の一例の断面図である。
【図７】本発明を適用した、狭義のスパンボンド法を用いたウェブの製造装置の構成を示す図である。
【図８】ノズル配列の幾つかの例を示す、紡糸手段の底面図である。
【符号の説明】
１，６１　　コンベア
１ａ　　コンベアローラ
２　　ノズル
３　　メルトブローダイス
４，６４　　フィラメント
５ａ，５ｂ　　エア供給路
６ａ，６ｂ　　スリット
８，６８　　ウェブ
１０，３０，７０　　フィラメント振動装置
１１ａ，１１ｂ，３１ａ，１ｂ　　第１流路部
１２ａ，１２ｂ，３２ａ，３２ｂ，７２ａ，７２ｂ　　壁部
１３ａ，１３ｂ，３３ａ，３３ｂ　　第２流路部
１４ａ，１４ｂ，３４ａ，３４ｂ　　開口部
１６　　カバー
２０　　正圧増幅器
２１，４１　　入力室
２２，４２　　可撓膜
２３，４３　　ヘッド部
２３ａ　　絞り部
２４　　正圧源
２５，２６，４５，４６　　接続管
４０　　負圧増幅器
４１ａ　　第一室
４１ｂ　　第二室
４４　　負圧源
６３，８３，９３　　スパンボンドダイス
６５　　エジェクタ
６５ａ，８２，９２ａ　　ノズル
６６　　エア
９２　　ノズルユニット
【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６】
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【図７】
2004044012.tif 000009
【図８】
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