(57)【要約】【課題】  繊維径や目付のバラツキ（特に幅方向）が少なく、ポリマーが熱分解したり、炭化物を発生させることがなく、しかも簡素な設備で製造できる、繊維集合体の製造方法、及び製造装置を提供すること。【解決手段】  本発明の繊維集合体の製造方法は、非溶融状態のポリマーを供給し、レーザーを照射してポリマーを変形可能な状態にさせ、力を作用させて細径化するとともに伸ばして繊維化した後、この繊維を集積して繊維集合体を形成する方法である。本発明の繊維集合体の製造装置は、（１）非溶融状態のポリマーを供給できる供給手段、（２）供給したポリマーを変形可能な状態にさせることのできるレーザー照射手段、（３）変形が可能な状態のポリマーに力を作用させて細径化するとともに伸ばして繊維化できる繊維化手段、及び（４）繊維を集積して繊維集合体を形成できる集積手段、とを備えている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
（１）非溶融状態のポリマーを供給する供給工程、
（２）前記供給したポリマーに対してレーザーを照射してポリマーを変形可能な状態にさせる工程、
（３）前記変形が可能な状態のポリマーに力を作用させて細径化するとともに伸ばして繊維化する繊維化工程、及び
（４）前記繊維を集積して繊維集合体を形成する繊維集合体形成工程、
とを備えていることを特徴とする、繊維集合体の製造方法。
【請求項２】
気体を吹き付ける手段又は気体を吸引する手段によって、溶融ポリマーに力を作用させて繊維化することを特徴とする、請求項１記載の繊維集合体の製造方法。
【請求項３】
（１）非溶融状態のポリマーを供給できる供給手段、
（２）前記供給したポリマーを変形可能な状態にさせることのできるレーザー照射手段、
（３）前記変形が可能な状態のポリマーに力を作用させて細径化するとともに伸ばして繊維化できる繊維化手段、及び
（４）前記繊維を集積して繊維集合体を形成できる集積手段、
とを備えていることを特徴とする、繊維集合体の製造装置。
【請求項４】
繊維化手段として、気体を吹き付ける手段又は気体を吸引する手段を備えていることを特徴とする、請求項３記載の繊維集合体の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は繊維集合体の製造方法及びその製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
不織布はその構成繊維が細ければ細いほど、分離性能、濾過性能、風合いなど、各種性能に優れているため、細い繊維からなる不織布の要望が強い。この要望を満足する不織布の１つとして、メルトブロー法により製造した不織布が公知である。このメルトブロー法はダイから押し出した溶融樹脂に対して高温気体を吹き付けて、繊維径を細くした繊維をネットなどの支持体上に集積させて不織布とする方法である。しかしながら、溶融樹脂の温度や粘度を同じに制御するのが難しかったため、溶融樹脂吐出量にバラツキが生じ、結果として、繊維径分布や繊維分布が不均一になりやすく、目付ムラや厚みムラが発生しやすい方法であった。
【０００３】
そのため、本願出願人は、「ノズルピースを紡糸幅方向に沿って複数の温度制御ゾーンに分割し、分割された各温度制御ゾーン毎にノズルピースのノズルオリフィス周辺部の温度を直接的に又は間接的に測定する測温手段を設け、各測温手段に連関して、各温度制御ゾーンのノズルオリフィス周辺部の温度を所定温度に制御するノズルオリフィス周辺部の温度制御手段を、各測温手段に対応させて、ノズルピース内部に設けるか、又はノズルピース表面に接触させるメルトブロー装置用ダイ」（特許文献１）を提案した。このダイは溶融樹脂の温度を同じに制御しやすいものであったが、それでも溶融樹脂の温度分布や粘度分布が生じるため、繊維径分布や繊維分布が発生し、結果として繊維径や目付のバラツキ（特に幅方向）のあるメルトブロー不織布しか得ることができなかった。
【０００４】
また、メルトブロー法においては、樹脂の粘度を熱分解によって下げているが、樹脂がダイの中に滞留している時間が長いため、熱分解して樹脂物性が低下し、また炭化物が発生しやすいため、前述のような繊維径や目付のバラツキを大きくするばかりでなく、諸物性の弱いメルトブロー不織布しか製造することができない方法であった。更には、メルトブロー法の宿命として、押出機やダイ等の設備が必要で、設備が大掛かりになり、多額の設備投資が必要になるという問題点もあった。
【０００５】
【特許文献１】特開平０９−４９１１１号公報（請求項１など）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は前述のようなメルトブロー法の問題点を解決することを目的としたもので、繊維径や目付のバラツキ（特に幅方向）が少なく、ポリマーが熱分解したり、炭化物を発生させることがなく、しかも簡素な設備で製造できる、繊維集合体の製造方法、及び製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の請求項１にかかる発明は、「（１）非溶融状態のポリマーを供給する供給工程、（２）前記供給したポリマーに対してレーザーを照射してポリマーを変形可能な状態にさせる工程、（３）前記変形が可能な状態のポリマーに力を作用させて細径化するとともに伸ばして繊維化する繊維化工程、及び（４）前記繊維を集積して繊維集合体を形成する繊維集合体形成工程、とを備えていることを特徴とする、繊維集合体の製造方法」である。このように、非溶融状態のポリマーを供給しており、ポリマーの供給量を同じとすることができるため、繊維径分布や繊維分布が発生しにくく、結果として繊維径や目付のバラツキ（特に幅方向）の少ない繊維集合体を製造することができる。また、レーザーによりポリマーを加熱して、急速にポリマーを変形可能な状態にすることができ、高温で長い滞留時間をとる必要がないため、ポリマーの熱分解を抑制して物性の低下を抑制でき、また、炭化物の発生を防ぐことができる。更には、非溶融状態のポリマーを供給するので、高価な押出機やダイ等は不要で、簡素で安価な設備で繊維集合体を製造することができる。
【０００８】
本発明の請求項２にかかる発明は、「気体を吹き付ける手段又は気体を吸引する手段によって、溶融ポリマーに力を作用させて繊維化することを特徴とする、請求項１記載の繊維集合体の製造方法」である。このような力を作用させると、繊維化させた後、直ちに繊維集合体を製造することができる。また、繊維接着を利用してシート状の繊維集合体を製造できるため、簡素で安価な設備で繊維集合体を製造できる。特に、気体が高温気体の場合、ポリマーの冷却速度を著しく遅らせることができるので、より細い繊維径の繊維からなる繊維集合体を製造することができる。
【０００９】
本発明の請求項３にかかる発明は、「（１）非溶融状態のポリマーを供給できる供給手段、（２）前記供給したポリマーを変形可能な状態にさせることのできるレーザー照射手段、（３）前記変形が可能な状態のポリマーに力を作用させて細径化するとともに伸ばして繊維化できる繊維化手段、及び（４）前記繊維を集積して繊維集合体を形成できる集積手段、とを備えていることを特徴とする、繊維集合体の製造装置」である。この製造装置によれば、請求項１にかかる繊維集合体の製造方法を実施することができるため、繊維径や目付のバラツキ（特に幅方向）が少なく、ポリマーが熱分解したり、炭化物を発生させることなく繊維集合体を製造することができる。また、押出機やダイ等を必要としない、簡素で安価な設備である。
【００１０】
本発明の請求項４にかかる発明は、「繊維化手段として、気体を吹き付ける手段又は気体を吸引する手段を備えていることを特徴とする、請求項３記載の繊維集合体の製造装置」である。そのため、繊維化させた後、直ちに繊維集合体を製造できる製造装置である。また、繊維接着を利用してシート状の繊維集合体を製造できるため、簡素で安価な設備である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の繊維集合体の製造方法は、繊維径や目付のバラツキ（特に幅方向）が少なく、ポリマーが熱分解したり、炭化物を発生させることがなく、しかも簡素な設備で製造できる製造方法である。
【００１２】
本発明の繊維集合体の製造装置は、繊維径や目付のバラツキ（特に幅方向）が少なく、ポリマーが熱分解したり、炭化物を発生させることがなく、しかも簡素な製造装置である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の繊維集合体の製造方法においては、まず、（１）非溶融状態のポリマー（以下、「非溶融ポリマー」と表記することがある）を供給する供給工程、を実施する。本発明で使用できるポリマーはレーザーの照射によって変形可能なものであれば良く、一般的な汎用樹脂からエンジニアプラスチックまで使用することができる。より具体的には、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエステル、ポリアミドなどを挙げることができる。
【００１４】
この供給するポリマーは非溶融状態にあり、ポリマー供給量を一定とできるため、目付や繊維径分布が均一な繊維集合体を製造することができる。また、押し出し機やダイ等が必要ないため、簡素な設備である。
【００１５】
この非溶融ポリマーの供給方法は特に限定するものではないが、例えば、繊維状又は棒状のある程度連続したポリマー（好ましくはある程度細いもの）をニップロールなどの定量的に送り出すことが可能な送り装置、又は定量的に巻き取ることが可能な巻き取り装置などを用いて供給することができる。
【００１６】
本発明の繊維集合体の製造方法においては、次いで、（２）前記供給したポリマーに対してレーザーを照射してポリマーを変形可能な状態にさせる照射工程、を実施する。この照射するレーザーは供給した非溶融ポリマーを変形可能な状態とすることのできるものであれば良く、特に限定するものではないが、例えば、気体レーザー（主に炭酸ガスレーザー、Ｈｅ−Ｎｅレーザー、Ａｒイオンレーザー）や固体レーザー（主にルビーレーザー、Ｎｄ：ＹＡＧレーザー、Ｎｄ：ガラスレーザー）や液体レーザー（主に色素レーザー）を使用することができる。
【００１７】
このようなレーザーは供給された非溶融ポリマーに照射する。例えば、ポリマーを細径化するために力を作用させる作用点近傍（供給側）で、レーザーを照射するのが好ましい。なお、複数本の非溶融ポリマーに対してレーザーを照射するには、例えば、レーザーを光ファイバーで分岐させて、個々の非溶融ポリマーにレーザーを照射することができるし、レンズにより幅を広げたレーザーを照射することもできる。
【００１８】
このようなレーザーは非溶融ポリマーが変形可能な状態にまで照射して加熱するが、別の言い方をすると、後述のような力（例えば吹き付けた気体の力又は吸引した気体の力）を作用させることによって、細径化できる状態にまで照射して加熱する。この条件は実験を繰り返すことにより、適宜設定することができる。
【００１９】
次いで、（３）前記変形が可能な状態の非溶融ポリマーに力を作用させて細径化するとともに伸ばして繊維化する繊維化工程、を実施する。この繊維化工程は、変形可能なポリマーを細径化するとともに伸ばして繊維化できるのであれば、どのような力を作用させても良いが、例えば、変形可能なポリマーに対して、気体を吹き付ける手段、又は気体を吸引する手段などを挙げることができる。前者の気体を吹き付ける手段として、従来のメルトブロー法と同様に、変形可能な状態の非溶融ポリマーの両側から気体を吹き付けるのが好ましい。また、吹き付ける気体として非溶融ポリマーの融点から（融点＋１５０）℃程度の温度の高温気体を使用すると、ポリマーの冷却速度を著しく遅らせることができ、平均繊維径が１０μｍ以下、好ましくは平均繊維径が３μｍ以下の細繊維からなる繊維集合体を製造することができるため好適である。なお、後者の気体を吸引する手段としては、従来のスパンボンド法におけるエアサッカーと同様の装置を用いて実施することができる。
【００２０】
そして、（４）前記繊維を集積して繊維集合体を形成する繊維集合体形成工程、を実施する。この繊維集合体形成工程で使用する捕集体は、繊維を捕集できるものであれば良く、特に限定されるものではないが、例えば、ドラム、コンベア、ネットなどを使用することができる。なお、変形可能な非溶融ポリマーに対して気体を吹き付けて繊維化する場合には、捕集体として多孔性のものを使用し、捕集体の下流側に気体吸引装置を設置し、気体を吸引することによって、繊維捕集時における繊維集合体の乱れを防止するのが好ましい。また、変形可能な非溶融ポリマーを気体を吸引することにより繊維化する場合も同様に、捕集体として多孔性のものを使用し、捕集体の下流側に気体吸引装置を設置し、気体を吸引することによって、繊維捕集時における繊維集合体の乱れを防止するのが好ましい。
【００２１】
本発明の繊維集合体の製造装置について、繊維集合体の製造装置の概念的模式断面図である図１をもとに説明する。図１の製造装置は、棒状のポリマー１０をレーザー照射部３１へ供給できる一対の送り出しロール２０からなる供給手段、前記供給された棒状のポリマー１０を変形可能な状態となるまでレーザーを照射できる、レーザー発振器３０からなるレーザー照射手段、前記変形が可能な状態の棒状のポリマー１１に気体を作用させて細径化するとともに伸ばして繊維化できる気体噴出装置４０からなる繊維化手段、及び繊維１２を集積して繊維集合体６０を形成できるコンベア５０からなる集積手段とを備えている。
【００２２】
図１においては、供給手段として一対の送り出しロール２０を使用しているが、レーザー照射部３１へ供給できれば良く、一対の巻取りロールを使用することもできる。なお、図１においては、非溶融ポリマーとして棒状のものを供給しているが、非溶融状態にあれば良く、繊維状であっても良い。また、図１の製造装置においては、１つの棒状のポリマー１０を供給しているが、繊維集合体の生産方向又は生産方向と直交する方向に２つ以上の棒状のポリマーを供給できる送り出しロール２０を設置して、繊維集合体６０の生産性を高めることができる。
【００２３】
図１の製造装置におけるレーザー発振器３０は棒状のポリマー１０を変形可能な状態となるまでレーザーを照射できるものであれば良く、特に限定するものではない。このレーザーとしては、例えば、気体レーザー（主に炭酸ガスレーザー、Ｈｅ−Ｎｅレーザー、Ａｒイオンレーザー）や固体レーザー（主にルビーレーザー、Ｎｄ：ＹＡＧレーザー、Ｎｄ：ガラスレーザー）や液体レーザー（主に色素レーザー）を使用することができる。なお、図１とは異なり、複数本の棒状のポリマー１０に対してレーザーを照射するために、例えば、レーザーを分岐させて、個々の棒状のポリマー１０にレーザーを照射することができる光ファイバー、又は幅を広げたレーザーを照射できるレンズを備えていることができる。
【００２４】
なお、図１における製造装置においては、余剰のレーザーを吸収し、作業環境を悪化させないように、レーザー発振器３０と対向した位置に、レーザー吸収体３２としてレンガを配置している。
【００２５】
図１においては、変形が可能な状態の棒状のポリマー１１に気体を噴出できる気体噴出装置４０を備えているため、変形が可能な状態の棒状のポリマー１１を細径化するとともに伸ばして繊維化できる。また、図１の気体噴出装置４０は、変形可能な状態の棒状のポリマー１１の両側から気体を吹き付けることができるため、変形可能な棒状のポリマー１１全体を均一に細径化することができる。なお、気体噴出装置４０が、棒状のポリマー１０の融点から（融点＋１５０）℃程度の温度の高温気体を噴出できると、変形可能な棒状のポリマー１１の冷却速度を著しく遅らせ、より細繊維１２からなる繊維集合体６０を製造することができるため、好ましい態様である。なお、気体噴出装置４０ではなく、従来のスパンボンド法におけるエアサッカーと同様の装置を備えていても良い。
【００２６】
そして、図１の製造装置は前記気体噴出装置４０によって繊維化された繊維１２を捕集できるコンベア５０を備えている。そのため、連続的に繊維集合体６０を製造することができる。しかしながら、細径化した繊維１２を捕集できれば、コンベア５０である必要はなく、ドラム、ネットなどでも良い。
【００２７】
なお、図１においては、コンベア５０として多孔性のものを使用し、コンベア５０の下流側に気体吸引装置７０を設置している。そのため、気体吸引装置７０によって気体を吸引して、繊維捕集時における繊維集合体６０の乱れを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】繊維集合体の製造装置の概念的模式断面図
【符号の説明】
【００２９】
１０  棒状のポリマー
１１  変形可能な状態の棒状のポリマー
１２  繊維（細径化した繊維）
２０  送り出しロール
３０  レーザー発振器
３１  レーザー照射部
３２  レーザー吸収体
４０  気体噴出装置
５０  コンベア
６０  繊維集合体
７０  気体吸引装置
【図１】
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