(57)【要約】【課題】  延伸装置からコレクタまで下降中の空気搬送フィラメントの安定性及び案内を向上させる溶融紡糸装置用の安定化フィラメント延伸装置を提供する。【解決手段】  安定化フィラメント延伸装置は、フィラメントを繊細化するために高速空気流を加え、それらは装置出口から放出方向に放出される。フィラメント延伸装置は、出口に隣接して多数の傾斜ガイドを有し、これらのガイドにより、高速空気流がコアンダ効果によって放出方向からずれる。高速処理空気内に乗せられたフィラメントも同様に、放出方向からずれる。ガイドは、隣接ガイド間に空間がないようにして配置構成される。【選択図】  図３
2005146502.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融紡糸装置の紡糸パックから受け取った複数のフィラメントを繊細化する延伸装置であって、
前記紡糸パックから前記複数のフィラメントを受け取る入口、出口、及びそれらの間に延在するスロット付き通路を有する少なくとも１つのマニホルドであって、該少なくとも１つのマニホルドには、前記フィラメントを繊細化するのに有効な高速空気流を前記通路内に加えるためのスロットが設けられ、前記フィラメント及び前記空気流は、前記出口から放出方向に放出される、少なくとも１つのマニホルドと、
前記出口付近に位置して第１列に並んだ第１の複数のガイドであって、該第１の複数のガイドの各々は、前記放出方向に対して第１角度で傾斜している、第１の複数のガイドと、
該フィラメント延伸装置の前記出口付近に位置して第２列に並んだ第２の複数のガイドであって、該第２の複数のガイドの各々は、前記第１の複数のガイドの隣接した１対の間に位置し、また、該第２の複数のガイドの各々は、前記放出方向に対して第２角度で傾斜している、第２の複数のガイドと、
を備えており、
前記第１の複数のガイド及び前記第２の複数のガイドにより、前記空気流及び前記フィラメントが前記放出方向からずれるようにした延伸装置。
【請求項２】
複数の接続面であって、その各々が、前記第１の複数のガイドの１つと前記第２の複数のガイドの１つとの間に延在し、それによってそれらの間の開放空間をなくす、複数の接続面をさらに備える請求項１に記載の延伸装置。
【請求項３】
前記第１角度は、前記第２角度に等しい請求項１に記載の延伸装置。
【請求項４】
前記第１角度は、３〜３０の範囲にある請求項１に記載の延伸装置。
【請求項５】
前記第２角度は、３〜３０の範囲にある請求項４に記載の延伸装置。
【請求項６】
前記第１の複数のガイド及び前記第２の複数のガイドは、前記放出方向を含む平面に関して対称的に傾斜し、それにより、前記第１角度は前記第２角度に等しく、またそれと逆の向きである請求項１に記載の延伸装置。
【請求項７】
前記第１の複数のガイド及び前記第２の複数のガイドは、前記空気流及び前記フィラメントを前記放出方向に対して対向する上流及び下流方向にずらす請求項１に記載の延伸装置。
【請求項８】
溶融紡糸装置の紡糸パックから受け取った複数のフィラメントを繊細化する延伸装置であって、
前記紡糸パックから前記フィラメントを受け取る入口、出口、及び前記入口及び前記出口間に延在するスロット付き通路を有する少なくとも１つのマニホルドであって、該少なくとも１つのマニホルドは、前記フィラメントを繊細化するのに有効な高速空気流を前記スロット付き通路内に加えるように構成されており、前記フィラメント及び前記空気流は、前記出口から放出方向に放出される、少なくとも１つのマニホルドと、
前記出口付近で１列に並んだ複数のガイドであって、該複数のガイドはそれぞれ傾斜し、それによって前記空気流及び前記フィラメントが前記放出方向からずれるようにし、該複数のガイドは、前記放出方向に対して徐々に変化する角度をなす、複数のガイドと、
を備える延伸装置。
【請求項９】
前記徐々に変化する角度は、パターン状に規則正しく変化する請求項８に記載の延伸装置。
【請求項１０】
溶融紡糸装置の紡糸パックから受け取った複数のフィラメントを繊細化する延伸装置であって、
前記紡糸パックから前記フィラメントを受け取る入口、出口、及び前記入口及び前記出口間に延在するスロット付き通路を有する少なくとも１つのマニホルドであって、該少なくとも１つのマニホルドは、前記フィラメントを繊細化するのに有効な高速空気流を前記スロット付き通路内に加えるように構成されており、前記フィラメント及び前記空気流は、前記出口から放出方向に放出される、少なくとも１つのマニホルドと、
前記出口付近で１列に並んだ複数のガイドであって、該複数のガイドはそれぞれ傾斜し、それによって前記空気流及び前記フィラメントが前記放出方向からずれるようにし、該複数のガイドは、前記放出方向に対して前記出口の幅全体で徐々に変化する角度をなす、複数のガイドと、
を備える延伸装置。
【請求項１１】
前記徐々に変化する角度は、パターン状に規則正しく変化する請求項１０に記載の延伸装置。
【請求項１２】
フィラメントをコレクタ上に堆積させ、それによって不織ウェブを形成するスパンボンド装置であって、
熱可塑性材料からフィラメントを形成することができる紡糸パックと、
前記紡糸パックから前記フィラメントを受け取る入口、出口、及び前記入口から前記出口まで延在するスロット付き通路を有する延伸装置であって、該フィラメント延伸装置は、前記フィラメントを繊細化するのに有効な高速空気流を前記入口と前記出口との間の前記通路内に加え、前記フィラメント及び前記空気流は、前記出口から放出方向に放出される、延伸装置と、
前記出口付近に位置して第１列に並んだ第１の複数のガイドであって、該第１の複数のガイドの各々は、前記放出方向に対して第１角度で傾斜している、第１の複数のガイドと、
前記フィラメント延伸装置の前記出口付近に位置して第２列に並んだ第２の複数のガイドであって、該第２の複数のガイドの各々は、前記第１の複数のガイドの隣接した１対の間に位置し、また、該第２の複数のガイドの各々は、前記放出方向に対して第２角度で傾斜している、第２の複数のガイドと、
を備えており、
前記第１の複数のガイド及び前記第２の複数のガイドにより、前記空気流及び前記フィラメントが前記放出方向からずれるようにしたスパンボンド装置。
【請求項１３】
複数の接続面であって、その各々が、前記第１の複数のガイドの１つと前記第２の複数のガイドの１つとの間に延在し、それによってそれらの間の開放空間をなくす、複数の接続面をさらに備える請求項１２に記載のスパンボンド装置。
【請求項１４】
前記第１角度は、前記第２角度に等しい請求項１２に記載のスパンボンド装置。
【請求項１５】
前記第１角度は、３〜３０の範囲にある請求項１２に記載のスパンボンド装置。
【請求項１６】
前記第２角度は、３〜３０の範囲にある請求項１５に記載のスパンボンド装置。
【請求項１７】
前記第１の複数のガイド及び前記第２の複数のガイドは、前記放出方向を含む平面に関して対称的に傾斜し、それにより、前記第１角度は前記第２角度に等しく、またそれと逆の向きである請求項１２に記載のスパンボンド装置。
【請求項１８】
前記第１の複数のガイド及び前記第２の複数のガイドは、カットして小平面化されている請求項１２に記載のスパンボンド装置。
【請求項１９】
前記第１の複数のガイド及び前記第２の複数のガイドは、前記空気流及び前記フィラメントを前記放出方向に対して対向する上流及び下流方向にずらす請求項１に記載のスパンボンド装置。
【請求項２０】
フィラメントをコレクタ上に堆積させ、それによって不織ウェブを形成するスパンボンド装置であって、
熱可塑性材料からフィラメントを形成することができる紡糸パックと、
前記紡糸パックから前記フィラメントを受け取るように並んだ入口、出口、及び前記入口から前記出口まで延在するスロット付き通路を有する延伸装置であって、該フィラメント延伸装置は、前記フィラメントを繊細化するのに有効な高速空気流を前記入口と前記出口との間の前記通路内に加え、前記フィラメント及び空気は、前記出口から放出方向に放出される、延伸装置と、
前記出口付近で１列に並んだ複数のガイドであって、該複数のガイドはそれぞれ傾斜し、それによって前記空気流及び前記フィラメントが前記放出方向からずれるようにし、該複数のガイドは、前記放出方向に対して徐々に変化する角度をなす、複数のガイドと、
を備えるスパンボンド装置。
【請求項２１】
前記徐々に変化する角度は、パターン状に規則正しく変化する請求項２０に記載のスパンボンド装置。
【請求項２２】
フィラメントをコレクタ上に堆積させ、それによって不織ウェブを形成するスパンボンド装置であって、
熱可塑性材料からフィラメントを形成することができる紡糸パックと、
前記紡糸パックから前記フィラメントを受け取るように並んだ入口、出口、及び前記入口から前記出口まで延在するスロット付き通路を有する延伸装置であって、該フィラメント延伸装置は、前記フィラメントを繊細化するのに有効な高速空気流を前記入口と前記出口との間の前記通路内に加え、前記フィラメント及び空気は、前記出口から放出方向に放出される、延伸装置と、
前記出口付近で１列に並んだ複数のガイドであって、該複数のガイドはそれぞれ傾斜し、それによって前記空気流及び前記フィラメントが前記放出方向からずれるようにし、該複数のガイドは、前記放出方向に対して前記出口の幅全体で徐々に変化する角度をなす、複数のガイドと、
を備えるスパンボンド装置。
【請求項２３】
前記徐々に変化する角度は、パターン状に規則正しく変化する請求項２２に記載のスパンボンド装置。
【請求項２４】
不織ウェブを形成する方法であって、
熱可塑性材料からフィラメントを形成すること、
前記フィラメントを繊細化するのに有効な高速空気流を延伸装置内に加え、前記フィラメント及び前記空気流を渦と一緒に前記延伸装置の出口から放出方向に送ること、
前記高速空気流内の渦をなくすこと、および
前記フィラメントを捕集装置上に集め、不織ウェブを形成すること、
を含む方法。
【請求項２５】
約２：１〜約１０：１の範囲の強度比を特徴とする不織ウェブを形成するために、前記延伸装置の前記出口と前記捕集装置との間の離隔距離を調節することをさらに含む請求項２４に記載の不織ウェブを形成する方法。
【請求項２６】
約１：１〜約２：１の範囲の強度比を特徴とする不織ウェブを形成するために、前記延伸装置の前記出口と前記捕集装置との間の離隔距離を調節することをさらに含む請求項２４に記載の不織ウェブを形成する方法。
【請求項２７】
前記渦をなくすことは、前記渦の経路内で前記出口に隣接した位置にガイドを配置することを含む請求項２４に記載の不織ウェブを形成する方法。
【請求項２８】
約２：１〜約１０：１の範囲の強度比を特徴とする不織ウェブを形成するために、前記ガイドの特性を調節することをさらに含む請求項２７に記載の不織ウェブを形成する方法。
【請求項２９】
約１：１〜約２：１の範囲の強度比を特徴とする不織ウェブを形成するために、前記ガイドの特性を調節することをさらに含む請求項２７に記載の不織ウェブを形成する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［発明の分野］
本発明は、包括的にはスパンボンド不織ウェブを形成する方法に関し、特にスパンボンド溶融紡糸機構内で空気搬送フィラメントの経路を安定化させる装置及び方法に関する。
【０００２】
［発明の背景］
不織ウェブ、及びそれら不織ウェブを溶融処理可能な熱可塑性ポリマーから製造することは、幅広い開発の対象であって、多数の商品に適用される広範な種類の材料をもたらした。スパンボンド処理から形成される不織ウェブは、溶融処理可能な熱可塑性ポリマーのフィラメントまたは繊維を重ねて絡み合わせたシートからなる。スパンボンド処理は一般的に、半固形フィラメントの高濃度のカーテンを紡糸パックの紡糸口金から押し出すことを伴う。下降中のカーテン状フィラメントが冷却空気の横流によって冷却されて、個々のフィラメントが、フィラメント延伸装置またはアスピレータによって繊細化、すなわち延伸される。スパンボンドフィラメントは一般的に、長手方向に連続しており、約１０〜２０ミクロンの範囲の平均直径を有する。延伸装置から放出されたフィラメントは、絡み合ったループのシートとして、成形ベルトまたは成形ドラムなどのコレクタ（捕集器）上に集められて、連続長の不織ウェブとして堆積される。
【０００３】
さまざまな異なったタイプの従来型延伸装置が、溶融紡糸装置での使用に供される。一般的に、延伸装置は、紡糸口金からスロット付き通路内を下降中のカーテン状のフィラメントを受け取って、通路内へ放出する１つまたは複数のベンチュリまたは空気ジェットから高速処理空気流をフィラメントに向かわせる。各空気流は、フィラメント長に対してほぼ正接する向きであって、フィラメント速度を高める延伸力をフィラメントに加える。延伸力は、紡糸口金及び延伸装置入口間の空間内と、延伸装置及びコレクタ間の空間内とでフィラメントを繊細化する。また、フィラメント速度または紡糸速度が十分に高い場合、フィラメントを構成するポリマー鎖の配向が生じるであろう。
【０００４】
フィラメントの繊細化に使用される高速処理空気流の一定の特性が、集められた不織ウェブの品質を低下させると考えられる。一態様において、ベンチュリから出る高速処理空気流により、スロット付き通路を画定する対向平坦面を下って移動し、最終的にフィラメント及び高速処理空気と共に通路出口から出る側方渦が発生する。側方渦と下降中のフィラメント及び高速処理空気流との相互作用により、フィラメントのループ化に予測できないばらつきが発生する。その結果、比較的低いウェブ密度及び比較的高いウェブ密度の局部的領域が生じて、集められた不織ウェブの長い範囲の均一性が低下する。このように均一性が失われることは、低密度領域でバリヤ材料としての使用を挫折させる容認できない漏れ通路が画定されるので、不透水性であることを意図した最終製品には望ましくないであろう。
【０００５】
高速処理空気は、出口付近の環境から二次空気を吸い込み、これが、延伸装置の出口の端部及び側部境界で処理空気及びフィラメントと混ざり合う。この混合により、空気搬送フィラメントが延伸装置の出口から捕集装置までの飛行経路上でカオス的かつランダムに振動する。空気搬送フィラメントのランダムな移動は、被覆率のばらつきのために不織ウェブの一体性を低下させる。出口の端部境界で吸い込まれた二次空気は、内向きの二次空気流も発生し、これらの空気流は、捕集装置に向かって移動するときに端部境界付近から出るフィラメントを内向きに移動させ、これにより、端部境界付近で局部的フィラメント密度が増加する。その結果、不織ウェブの両周縁部で基本重量が増加する。
【０００６】
コレクタへの下降中にフィラメントがたどる経路のランダム性及びカオス的性質を減少させる従来の技法は、延伸装置の出口の上流側に列状の薄いフィンガか、またはガイドフィンを設けることである。従来型ガイドフィンは、幅方向に延びて開放空間またはトンネルによって分離された２列に並べられた薄い板金製の屈曲ストリップで形成される。上流列のガイドフィンは傾斜し、下流列のガイドフィンは垂直向きである。各列の隣接対のガイドフィンは、小さいギャップで分離されている。下流列のガイドフィンは、上流列のガイドフィンから列ピッチの半分だけずらして配置され、それにより、上流列が覆われない。
【０００７】
しかしながら、ガイドフィン列は、吸い込まれた二次空気と延伸装置から出る高速処理空気との混合に関連した問題を防止することができず、不織ウェブの構造にさらなる不適切な結果をもたらす。二次空気は、各列の隣接したガイドフィン間のギャップを通って吸い込まれて、２列の間の空間を流れる。ガイドフィン間のギャップを通ってフィラメントの方に流れる吸い込み空気により、上流列によって案内されているフィラメントが側方へ（すなわち、幅方向に）移動し、そのため、得られた不織ウェブは、ウェブの幅全体にガイドフィンピッチの周期性で間隔をおいて交互する低密度及び高密度縞を有する。縞の形成は、不織ウェブの一体性を低下させ、望ましくない形成（地合）変動を生じる。
【０００８】
延伸装置を捕集装置から上昇させると、縞の形成が減少し、フィラメントの絡み合い及びウェブの一体性が増加する。しかし、延伸装置の出口及び捕集装置間の距離を増加させると、フィラメントのカオス的移動が、集められたフィラメントのループの大きさ及び結束化またはねじれを増加させる。比較的低いウェブ密度領域及び比較的高いウェブ密度の領域のランダムな局在化の発生により、ウェブ品質が低下する。
【０００９】
従来型ガイドフィンは、延伸装置から出る高速空気から側方渦をなくすことができず、それによって、下降中のフィラメントの軌道のランダム性及びそれの制御欠如性がさらに高まる。ガイドフィンは屈曲板金から形成されているので、それらは頑強性に欠け、偶発的な接触によって容易に曲がって所定位置から外れる。
【００１０】
したがって、延伸装置からコレクタまで下降中の空気搬送フィラメントの安定性及び案内を向上させる必要が存在する。
【００１１】
［概要］
本発明は、溶融紡糸装置用のフィラメント延伸装置であって、溶融紡糸装置の紡糸パックから複数のフィラメントを受け取る入口、出口、及び入口及び出口間に延在するスロット付き通路を有する少なくとも１つのマニホルドを備えるフィラメント延伸装置を提供する。マニホルドは、スロット付き通路内でフィラメントを繊細化するのに有効な高速空気流を加えるように適応している。フィラメント及び空気は、出口から放出方向に放出される。出口付近に、第１列に並んだ第１の複数のガイドが位置している。第１の複数のガイドの各々は、放出方向に対して第１角度で傾斜している。第２の複数のガイドがフィラメント延伸装置の出口付近に位置して、第２列に並んでいる。第２の複数のガイドの各々は、第１の複数のガイドの隣接した１対の間に位置している。第２の複数のガイドの各々は、放出方向に対して第２角度で傾斜している。ガイドにより、空気流及びフィラメントが放出方向からずれる。
【００１２】
本発明の原理によれば、延伸装置のガイドが、下降するシートまたはカーテン状の空気搬送フィラメントを、流れ方向（装置のウェブ搬送方向）に間隔をおいた２つの個別シートまたはカーテンに分離する。安定化機構の個々のガイドにより、渦を抑制し、それによって渦が延伸装置の出口から捕集装置に伝播するのを防止するバリヤ作用が促進される。このことは、乱流をなくすか、少なくとも大幅に減少させることによって、フィラメント軌道のランダム性を低減させる。
【００１３】
個々のガイドは、高速処理空気を個別の空力柱に振り向け、これらの空力柱は、延伸装置の出口及び捕集装置間でほとんど乱されないで完全なままにある。ガイドはまた、フィラメントエネルギを消散させ、それによってフィラメント速度が遅くなる。これらの好都合な効果のため、フィラメントのループ化がより制御されてコンパクトになり、それにより、フィラメントの絡み合いが増加し、それによって、フィラメントのインターロックの度合いが高まることにより、ウェブの一体性が向上する。２列のガイドが開放領域で分離されないので、周囲空気が個々のガイド間に吸い込まれることはあり得ず、それにより、フィラメントのねじれ及び結束化が防止されるか、または少なくとも減少する。開放領域をなくすことにより、動作中に、ウェブの縞形成を誘発することなく、延伸装置の出口を捕集装置により接近させることもできる。ガイドはまた、延伸装置の出口の側縁部付近での空気搬送フィラメントの内向き移動をなくすか、少なくとも減少させる。
【００１４】
本発明によれば、不織ウェブを形成する方法は、熱可塑性材料からフィラメントを形成すること、および延伸装置内でフィラメントを繊細化するのに有効な高速空気流を加えることを含む。フィラメント及び空気流は、渦と一緒に延伸装置の出口から放出方向に送られる。本方法はさらに、高速空気流内の渦をなくすこと、およびフィラメントを捕集装置上に集めることであって、それにより不織ウェブを形成する、集めることを含む。
【００１５】
本発明の延伸装置は、不織ウェブの強度に方向性を加えるために使用してもよい。具体的に言うと、流れ方向対幅方向（ＭＤ／ＣＤ）強度比が約１：１〜２：１になるようにフィラメントループを調整することにより、不織ウェブにほぼ等方性の強度を与えるように、ガイドを構成してもよい。あるいは、約２：１以上で約１０：１以下の範囲になるようにＭＤ／ＣＤ強度比を調整することにより、幅方向より流れ方向に強い高異方性ウェブを提供するように、ガイドを構成してもよい。ＭＤ／ＣＤ強度比を調整する１つの手法は、ガイドの構造を調節し、それによって流れ方向のフィラメントの伸びを変化させることである。ＭＤ／ＣＤ強度比を調整する別の手法は、延伸装置出口及び捕集装置間の離隔距離を変化させ、それによって比較的高いウェブ密度の縞を分離する比較的低いウェブ密度の縞を意図的に生じることである。
【００１６】
本発明の原理によれば、フィラメントは、延伸装置内で相当に少ない空気流量を使用してより小径に延伸されるであろう。処理空気消費量の節約は、顧客の相当な節約、フィラメント延伸装置に使用されるブロワの空気処理容量を減少させることができることによる資本設備コストの削減、及び消耗品コストの削減につながる。
【００１７】
本発明の上記及び他の目的及び利点は、添付の図面及びそれの説明からより明らかになるであろう。
【００１８】
［好適な実施形態の詳細な説明］
本発明は、延伸装置のスロット付き出口と捕集装置との間の空間内でのスパンボンドフィラメントの飛行を制御する装置及び方法を対象とする。その目的のため、延伸装置は、捕集装置上でのフィラメントの布置に影響を及ぼすように、高速空気流及びその空気に乗せられたフィラメントと相互作用する複数のガイドを有する。本発明は本明細書では例示的な溶融紡糸システムに関連するように記載されるが、本発明の意図する精神及び範囲から逸脱することなく、本明細書に記載した例示的な溶融紡糸システムに修正を加えることができることを理解されたい。
【００１９】
図１を参照すると、スパンボンド装置１０は、１対のスクリュー押し出し機構１２、１４を備え、これらはそれぞれ、固形の溶融処理可能な熱可塑性ポリマーを溶融状態に変えて、溶融している熱可塑性ポリマーを加圧状態で対応組の計量型ポンプ１６、１８に移送する。ペレット状の熱可塑性ポリマーがホッパ１１、１３に入れられて、スクリュー押し出し機構１２、１４の対応のものに送られる。各組の計量型ポンプ１６、１８は、対応の熱可塑性ポリマーの計量した量を紡糸パック２０に圧送し、そこで熱可塑性ポリマーが合わせられる。紡糸パックは、当業者にはよく知られており、したがってここでは詳細に説明しない。一般的に、紡糸パック２０は、熱可塑性ポリマーを紡糸口金２２に個別に送るように構成された流路を備えている。紡糸口金２２は、列状の紡糸オリフィス（図示せず）を有し、それらから、それぞれ２つの熱可塑性ポリマーを集合して構成される高濃度のカーテン状フィラメント２４が放出される。本発明の原理に従って理解されるように、スパンボンド装置１０は、３種類以上の熱可塑性ポリマーを組み合わせて多成分フィラメント２４を形成してもよく、２つの同一ポリマーを組み合わせて単成分フィラメント２４を形成してもよく、あるいは、単一の押し出し機構を設けて単成分フィラメント２４を形成してもよい。例示的な紡糸パック２０が米国特許第５，１６２，０７４号に開示されており、この米国特許の開示内容はこの参照によってすべて本明細書に援用する。
【００２０】
フィラメント２４は、制限するわけではないが、ポリエチレン及びポリプロピレンなどのポリオレフィン、ポリエステル、ナイロン、ポリアミド、ポリビニルアセテート、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアルコール、及びセルロースアセテートを含めた、市販されているスパンボンド等級の広範な熱可塑性ポリマー樹脂、コポリマー及び熱可塑性ポリマー樹脂混合物のうちから選択された熱可塑性ポリマー（複数可）から形成することができる。界面活性剤、着色剤、帯電防止剤、潤滑剤、難燃剤、抗菌剤、柔軟剤、紫外線吸収剤、ポリマー安定剤などの添加剤を、紡糸パック２０に供給された熱可塑性ポリマーに混合してもよい。本発明によれば、フィラメント２４内の各成分の熱可塑性ポリマーが基本組成では同一であって、添加剤の濃度だけが異なるようにしてもよいと考えられる。紡糸口金２２内の紡糸オリフィスの形状は、押し出しフィラメントに望まれる断面に合わせて選択することができる。
【００２１】
フィラメント２４の下降カーテンを急冷ブロワ２６からの冷却空気の横流で急冷し、それによって硬化を加速する。フィラメント２４は、延伸ジェットすなわちフィラメント延伸装置３４の上流側マニホルド３０及び下流側マニホルド３２間に画定された細長スロット２８の口の広がった入口即ちのど部２７に引き込まれる。ブロワ（図示せず）から供給された処理空気は、それぞれ上流側及び下流側マニホルド３０、３２の内部の供給通路３６、３８を通って送られる。通常、処理空気は約５ポンド／平方インチ（ｐｓｉ）〜約１００ｐｓｉ、通常は約３０ｐｓｉ〜約６０ｐｓｉの範囲の圧力、かつ約６０°Ｆ〜約８５°Ｆの温度で供給される。
【００２２】
空気供給通路３６、３８はそれぞれ、１対のスロット付きチャネル４０、４２の対応のものを通ってスロット２８に接続される。ベンチュリ効果によって空気速度を高めるために、スロット付きチャネル４０、４２はそれぞれ、空気供給通路３６、３８の対応のものからスロット２８に向かう方向に先細になる、すなわち狭くなる。高速のシート状処理空気が、スロット付きチャネル４０、４２からスロット２８の両側部に沿ってフィラメント２４の長手方向にほぼ平行な下向きの方向に連続的に放出される。フィラメント２４は伸張可能であるため、収束する下向きシート状の高速処理空気はフィラメント２４を繊細化して分子配向させる。フィラメント延伸装置用の例示的な空気流配置構成が、米国特許出願第１０／０７２，５５０号及び米国特許第６，１８２，７３２号に開示されており、これらの開示内容はこの参照によってすべて本明細書に援用する。
【００２３】
フィラメント２４は、スロット２８の出口４４から放出されて、移動スクリーンベルトなどのフォーマミナス（formaminous）すなわち多孔性のコレクタ４６に向けて進められる。空気搬送フィラメント２４は、幅方向の振幅を増加させて出口４４からの距離を長くする振動性または渦巻き状の軌道でコレクタ４６に向けて下降する。わかりやすくするために、図１では振動性軌道が誇張されている。フィラメント２４は、コレクタ４６上にほぼ平坦なループとしてほぼランダムに堆積して、集合的に不織ウェブ４８を形成する。コレクタ４６は、ＭＤで示した矢印によって表される、不織ウェブ４８の連続長に平行な流れ方向に移動する。流れ方向に垂直であって図１の紙面に対して直交する幅方向における、コレクタ４６上に堆積した不織ウェブ４８の幅は、フィラメント２４のカーテンの幅にほぼ等しい。
【００２４】
コレクタ４６の下方で出口４４の下に配置された空気管理システム５０が、フィラメント２４をコレクタ４６の表面上に引き付けるためにコレクタ４６を通って伝達される真空を供給する。空気管理システム５０は、フィラメント延伸装置３４から出る高速処理空気を効率的かつ効果的に処理し、それにより、フィラメントの布置が比較的乱されない。例示的な空気管理システム５０が、米国特許第６，４９９，９８２号に開示されており、この米国特許の開示内容はこの参照によってすべて本明細書に援用する。
【００２５】
単成分または多成分フィラメント２４のいずれかの１つまたは複数のスパンボンド及び／またはメルトブロー不織ウェブを不織ウェブ４８上に堆積させるために、図示しないがスパンボンド装置１０と同様な追加のスパンボンド装置及びメルトブロー装置（図示せず）をスパンボンド装置１０の下流側に設けてもよい。個々の層の一部がスパンボンドされ、一部がメルトブローされたそのような多層ラミネートの一例は、移動成形ベルト上に最初にスパンボンド不織ウェブを、次にメルトブロー不織ウェブを、最後に別のスパンボンド不織ウェブを順次に堆積させることによって形成されたスパンボンド／メルトブロー／スパンボンド（ＳＭＳ）ラミネートである。
【００２６】
本明細書では、「垂直」、「水平」などの用語は、制限するわけではないが、一例として、基準系を定めるために参照される。基準系において、下流及び上流の方向、場所及び位置は、ウェブが下流へ移動中である流れ方向に関して規定される。本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、さまざまな他の基準系を用いてもよいことを理解されたい。
【００２７】
続けて、本発明の原理に従った図１〜図３を参照すると、フィラメント延伸装置３４の上流側マニホルド３０はスタビライザ５２を備えている。スタビライザは、スロット２８から放出されたシート状の空気及びフィラメント２４に不平衡な方向性流れを受けさせるのに有効である。スタビライザ５２は、ＣＤで示した矢印によって表される幅方向に上流側マニホルド３０の幅全体にわたって延在する細長い胴部５４を有する。胴部５４は、上流側マニホルド３０の下面５６から下方に、ほぼコレクタ４６に向かって突出し、それにより、上流側マニホルド３０は下流側マニホルド３２より有効垂直寸法が大きい。胴部５４には、スタビライザ５２をフィラメント延伸装置３４に取り付けるための従来型締結具５５（図２）を受け取るボルト穴５７が設けられている。上流側マニホルドの下面５６は、図１にＡＣＤで示された離隔距離だけコレクタ４６から離れている。
【００２８】
図２〜図４を参照すると、胴部５４は、幅方向に平行に見た横断面が三角形である複数のほぼ平行なボス５８を有する。ボス５８の各々は、対応数の第１ガイド６０の１つを画定し、これらの第１ガイドは幅方向に延在する１列に並べられている。隣接対のボス５８の間の均一幅のリセス内に、同様に幅方向に延在する１列に並べられた複数の第２ガイド６２が画定されている。第１及び第２ガイド６０、６２は、幅方向に平行に延びた縁部６４からコレクタ４６に向かって発散しており、下流側から見て出口４４の上流側に位置する。幅方向において、ガイド６０は一つおきである、すなわちガイド６２と交互に配置されている。ボス５８は、ガイド６０、６２に沿って幅方向の吸い込み空気の横流を分断または中断する不連続部を導入する。また、円形の空気流で表されるいずれの渦６１（図４）も、ボス５８の存在によって分断されると思われ、これは、幅方向の吸い込み空気流をなくす。ガイド６０、６２の列の間に開放空間がまったく存在しない。
【００２９】
第１及び第２ガイド６０、６２は、第１ガイド６０の列及び第２ガイド６２の列間を二等分する関係に位置する平面６６に対して傾斜している。平面６６は、スロット２８の中線を通る垂直面に平行に延在してもよい。ガイド６２の各々は、上流方向に下方へ傾斜する負の角度が付けられており、ガイド６０の各々は、下流方向に下方へ傾斜する正の角度が付けられている。通常、ガイド６０、６２の下方へ傾斜する角度は等しく、平面６６に関して逆向きであり、そのため、ガイド組６０はガイド組６２に関して平面対称であるが、本発明はそれに制限されない。隣接対のガイド６０及び隣接対のガイド６２の各々は、中心から中心までの間隔及び幅方向の幅が均一であるが、本発明はそれに制限されない。各組のガイド６０、６２は、図２〜図４に示されているように繰り返しパターンか、または非繰り返しパターンを有してもよい。非繰り返しパターンの一例として、一方または両方の組のガイド６０、６２が、幅方向において場所に応じて異なる下方傾斜を有し、たとえば、胴部５４の中心に関して両横方向に下方傾斜が増加し、それにより、胴部５４の中心付近のガイド６０、６２が、胴部５４の横縁部のガイド６０、６２より小さい下方傾斜を有するようにしてもよい。
【００３０】
ガイド６２は、ガイド６０と重ならない関係を有し、そのため、下流側の場所の視点から見たとき、表面６０、６２の各々がフィラメント２４に完全に見える（visible）。その結果、ガイド６０の各々は、隣接対の上流側ガイド６２と重ならない関係を有し、同様に、ガイド６２の各々は、隣接対の下流側ガイド６０と重ならない関係を有する。スロット２８の出口４４から放出される高速シート状空気は、周囲環境から二次空気を吸い込む、すなわち同伴する生来の傾向を有する。隣接ガイド６０、６２間に空間がまったく存在しないので、スタビライザ５２は、上流から下流に向かう方向の二次空気が上流側マニホルド３０の下方の空気空間から吸い込まれるのを防止する。
【００３１】
図４を参照すると、ガイド６０、６２は、シート状空気を矢印６３及び６５で概略的に示された複数の柱状空気流に分割する。個々の柱状空気流６３、６５の各々は、ガイド６０、６２の１つによって案内、すなわち操作される。具体的に言うと、個々のガイド６２の各々の上流方向への偏角のため、ガイド６０は柱状空気流６３を上流方向に偏向させる。フィラメント２４ｂは、ガイド６０によって下流に、すなわち流れ方向に案内されるフィラメント２４の一部を表す。ガイド６２によって偏向した柱状空気流６５内に乗せられたフィラメント２４ａは、上流方向に、すなわち流れ方向と逆方向に偏向したフィラメント２４の部分を表す。フィラメント２４の移動経路は、偏向した柱状空気流６３、６５に追従する。フィラメント２４及びそれを乗せる空気の偏向は、コアンダ効果として知られる現象から生じると考えられる。「偏向」という用語は常に、特に直線コースまたは固定方向からはずれるというその通常の辞書的な定義で使用される。この場合、フィラメント２４ａ、２４ｂは、フィラメント延伸装置３４の出口４４から出るとき、それらの放出方向に関して偏向する。
【００３２】
ガイド６０、６２の作用は、フィラメント２４の下降カーテンを２つの個別の下降カーテンに、すなわち、上流方向に偏向したフィラメントの第１下降カーテン２４ａ及び下流方向に偏向したフィラメントの第２下降カーテン２４ｂに分割することである。偏向は、フィラメント２４及びガイド６０、６２間に接触を生じることなく行われる。２つの個別のフィラメントのカーテン２４ａ及び２４ｂが存在することは、ウェブの均一性及び集められた不織ウェブ４８（図１）の一体性を増加させる。上述したように渦６１の循環を分断することも、比較的低いウェブ密度及び比較的高いウェブ密度の局部的領域を減少させるか、またはなくすことにより、ウェブの均一性及び一体性を増加させるのに寄与する。
【００３３】
図２〜図４を参照すると、ガイド６０、６２の特性が、フィラメントの偏向及びその後のコレクタ４６上への布置の特性に影響を及ぼす。柱状空気流６１、６３を定めるガイド６０、６２の特性は、下降中のフィラメントの移動のランダム性を減少させ、それにより、フィラメントのループ化を制御し、そのため、あるＡＣＤ（図１）の場合のループが、従来のガイド方法で見られるものよりもっとコンパクトになる。フィラメント延伸装置３４から出る一般的な空気流量では、ガイド６０、６２の各々の垂直寸法、すなわち長さが０．５インチ〜約３．０インチ程度である。隣接ガイド６０及び隣接ガイド６２の中心から中心までの間隔は、約０．２”〜約０．７５”の範囲で変動するであろう。ガイド６０、６２の各々は、垂直場所６６に関して約３°〜約３０°、好ましくは約１０°だけ傾斜する、すなわち傾いている。ガイド６０及びガイド６２は、同一の偏角にしてもよいが、それらの下方傾斜角度を幅方向において周期的か、または不規則的に変化させてもよい。たとえば、各独立組のガイド６０、６２か、または両方の組のガイド６０、６２の下方傾斜角度は、胴部５４の幅方向の中点からの距離が増加するほど減少する非繰り返しパターンを有してもよい。
【００３４】
図５Ａ及び図５Ｂを参照すると、ガイド６０、６２の特性は、コレクタ４６上のフィラメントループの形状を変化させるために修正するように選択することができる。図５Ａを参照すると、ガイド６０、６２は、フィラメントループ４８ａがほぼ円形をなして非方向性を有するように構成することができ、これは約１：１〜２：１の範囲の等方性ＭＤ／ＣＤ強度比を生じる。図５Ｂを参照すると、ガイド６０、６２は、不織ウェブ４８のフィラメントループ４８ｂが流れ方向に相当に伸びた状態でコレクタ４６上に堆積されるように構成することができる。これは、伸びの程度に応じて、約２：１〜１０：１の異方性ＭＤ／ＣＤ強度比を与える。
【００３５】
代替として、図１〜図４及び図４Ａを参照すると、スパンボンド装置１０はまた、不織ウェブ４８の強度を調整するように構成してもよい。具体的に言うと、比較的低いウェブ密度の縞６９で分離された比較的高いウェブ密度の縞６８を意図的に導入するようにＡＣＤを調節してもよい。約２：１〜１０：１の範囲のＭＤ／ＣＤ強度比について等方的であると見なすと、縞６８、６９の存在は等方性幅方向対流れ方向（ＭＤ／ＣＤ）強度比を生じる。一般的に、ガイド６０、６２の垂直寸法、すなわち長さの２倍未満であるＡＣＤの場合に縞が発生し、ＡＣＤの減少に伴って増加する。従来型案内方法と比べて、ガイド６０、６２の作用は、不織ウェブ内の比較的低いウェブ密度の領域及び比較的高いウェブ密度の領域のランダムな局在化の発生を防止する。縞が望まれない場合、隣接ガイド６０、６２によって案内されるフィラメント２４が幅方向にもっと重なるようにＡＣＤ距離を選択し、これによって１：１〜約２：１の等方性ＭＤ／ＣＤ強度比が生じる。一般的に、フィラメントループ４８ｂを有する材料の縞の発生を防止するために、ガイド６０、６２の幅方向寸法、すなわち横幅の増加に伴って、ＡＣＤを増加させなければならない。
【００３６】
同様の参照番号が図１〜図４の同様な機構を表しており、また、本発明の代替実施形態に従う図６を参照すると、胴部５４を下流側マニホルド３２の下面４９に取り付けてもよい。そのため、胴部５４は、ガイド６０、６２がフィラメント延伸装置３４の出口４４の方に面するような向きにする。
【００３７】
本発明の一代替実施形態に従った図７〜図９を参照すると、延伸装置３４（図２）のスタビライザ５２ａが、細長胴部６８と、全体的に参照番号７０、７２及び７４で表された複数のガイドとを有し、これらのガイドは、幅方向に胴部６８の幅全体で繰り返す、規則正しくパターン化された関係に配置されている。具体的に言うと、ガイド７０及び７４は、ガイド７２を含む垂直面７２に関して対称的な正の最大角及び負の最大角間で等しい角度刻みで規則正しく傾斜して、縁部７６から発散している。個々のガイド７０の下方傾斜角は、正の最大角から垂直まで徐々に変化し、また同様に、個々のガイド７４の下方傾斜角は、負の最大角から垂直まで徐々に変化する。ガイド７０は下流方向の角度であり、ガイド７２は垂直であり、ガイド７４は上流方向に傾斜している。例示的な実施形態では、ガイド７０の下方傾斜角は、＋３°から最大＋９°まで３°刻みで変化し、ガイド７４の下方傾斜角は、−３°から最大−９°まで３°刻みで変化する。ガイド７０、７２、７４のこの配置構成は、不織ウェブ４８が幅方向に交互するＭＤ：ＣＤ比の縞を有するようにするであろう。
【００３８】
本発明の一代替実施形態に従った図１０及び図１１を参照すると、スタビライザ５２ｂは、細長胴部７８と、複数の第１ガイド８０と、隣接ガイド８０を分離する複数の第２ガイド８２とを有する。ガイド８０及びガイド８２は幅方向に交互配置され、細長胴部７８の幅全体で繰り返しパターンの関係にあり、縁部８３から発散している。第１ガイド８０の各々は、垂直面８４に関して対応の偏角を有する複数の小平面を有し、それらの偏角は、スタビライザ５２ｂの上面８５及び縁部８３間で均一刻みに増加する。第１ガイド８２の各々は、垂直面８６に関して対応の個別の偏角を有する複数の小平面を有し、それらの偏角も同様に、上面８５及び縁部８３間で均一刻みに増加する。通常、ガイド８０、８２上の傾斜小平面の偏角は、等しい角度刻みで単調に変化する。本発明の代替実施形態では、ガイド８０、８２上の個々の小平面の偏角が異なった変化をしてもよい。
【００３９】
さまざまな実施形態の説明によって本発明を示し、また、これらの実施形態を相当に詳細に説明してきたが、添付の特許請求の範囲をそのような詳細に制限するか、または何らかの点で限定することは、本出願人の意図するところではない。追加的な利点及び修正が当業者には容易に明らかになるであろう。したがって、本発明はその幅広い態様において、特定の詳細、代表的な装置及び方法、及び図示して説明した実例に制限されない。したがって、本出願人の包括的な発明概念の精神または範囲から逸脱することなく、そのような詳細から脱却してもよい。本発明の範囲自体は、添付の特許請求の範囲によってのみ定義されるものとする。
【００４０】
本明細書に組み込まれて、それの一部を構成する添付図面は、本発明の実施形態と共に、以上に示した本発明の全体説明を示しており、以下の詳細な説明は、本発明の原理を説明するのに役立つ。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の原理に従って不織ウェブを形成するための溶融紡糸装置の、一部断面図で示す側面図である。
【図２】図１の一部の斜視図である。
【図３】図１の延伸装置の一部の底部斜視図である。
【図４】図３の４−４線にほぼ沿って取った断面図である。
【図４Ａ】本発明の原理に従って形成された不織ウェブの一部の概略的な上面図である。
【図５Ａ】本発明の原理に従った不織ウェブの一部の概略図である。
【図５Ｂ】本発明の原理に従った不織ウェブの一部の概略図である。
【図６】本発明の別の実施形態に従った溶融紡糸装置の、一部断面図で示す側面図である。
【図７】本発明の原理に従った延伸装置の別の実施形態の、わかりやすくするために逆転させて示す部分底部斜視図である。
【図８】図７の延伸装置の底面図である。
【図９】図８の９−９線にほぼ沿って取った断面図である。
【図１０】本発明の原理に従った延伸装置の別の実施形態の、わかりやすくするために逆転させて示す部分斜視図である。
【図１１】図１０の１１−１１線にほぼ沿って取った断面図である。
【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４Ａ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【外国語明細書】
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2005146502.tif 000022
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