(57)【要約】【課題】実質的に質量濃度100%の種々の樹脂の紡糸を行うことができ、外径が細く均一な繊維を効率よく成形することができる遠心紡糸装置及び方法を提供する。【解決手段】本遠心紡糸装置10は、溶融樹脂を供給するノズル11と、ノズル11の樹脂噴出口に対向して設けられ、そのノズル11の内部にノズル中心軸と同軸で延在する回転軸部材13の回転によりノズル11から供給された溶融樹脂を拡散及び飛翔させる回転体15と、回転体15の周縁部を加熱する加熱手段20と、回転体15の外周近辺に噴出する下降空気流を生成し、回転体15から飛翔した溶融樹脂の外方への飛翔を阻止してその飛翔方向を下方方向に変える環状エアブロー30と、回転体15の下方に前記下降空気流により飛翔方向を変えられた溶融樹脂を吸引し誘導して固体状の微細繊維を形成する誘導筒40と、を有してなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融樹脂を供給するノズルと、
前記ノズルの樹脂噴出口に対向して設けられ、そのノズルの内部にノズル中心軸と同軸で延在する回転軸部材の回転により前記ノズルから供給された溶融樹脂を拡散及び飛翔させる回転体と、
前記回転体の上方又は／及び側方に設けられて前記回転体の周縁部を加熱する加熱手段と、
前記回転体の外径より大きな中心径の円周上に配設された複数の給気ノズル又は連続した給気口を有し、前記回転体の外周近辺に噴出する下降空気流により、前記回転体から飛翔した溶融樹脂の外方への飛翔を阻止してその飛翔方向を下方方向に変える環状エアブローと、
前記回転体の下方に、前記下降空気流により飛翔方向を変えられた溶融樹脂を吸引し誘導して固体状の微細繊維を形成する誘導筒と、を有してなる遠心紡糸装置。
【請求項２】
誘導筒は、回転体の下方に開放空間を介して設けられている請求項１に記載の遠心紡糸装置。
【請求項３】
誘導筒は、吸引口から外気とともに下降空気流を吸引し混流させてなる環状の混合空気流の生成手段を有する請求項１又は２に記載の遠心紡糸装置。
【請求項４】
混合空気流の生成手段は、誘導筒の内周面に空気を俯角方向に噴出させる複数のエアガンからなるものである請求項３に記載の遠心紡糸装置。
【請求項５】
加熱手段は、環状であってその外周縁近辺に、環状エアブローからの下降空気流が噴出するように配設されている請求項１〜４の何れか一項に記載の遠心紡糸装置。
【請求項６】
加熱手段は、非接触加熱方式によるものである請求項１〜５の何れか一項に記載の遠心紡糸装置。
【請求項７】
下降空気流の流速は回転体の最外周周速度よりも速く、混合空気流の流速は前記下降空気流の流速よりも速くなるように制御する制御手段を有する請求項３〜６の何れか一項に記載の遠心紡糸装置。
【請求項８】
溶融樹脂を供給するノズルと、そのノズルの樹脂噴出口に対向して設けられ、前記ノズルの内部にノズル中心軸と同軸で延在する回転軸部材により回転される回転体と、前記ノズルから供給された溶融樹脂が前記回転体の上面を拡散し飛翔して形成された微細繊維状物を、収合し延伸させて固体状の微細繊維を形成する誘導筒と、を有する遠心紡糸装置。
【請求項９】
溶融樹脂を供給するノズルから回転体に溶融樹脂を供給して拡散させ、その拡散させた溶融樹脂を前記回転体から飛翔させて延伸し、これにより形成された微細繊維状物を誘導し収合することによりさらに延伸させてなる遠心紡糸方法。
【請求項１０】
回転体の外径又は周縁の歯数、回転体の回転数、供給する溶融樹脂の供給量、温度又は粘度に基づいて、形成される微細繊維の繊維径を調整する請求項９に記載の遠心紡糸方法。
【請求項１１】
回転体を歯車形状とし、その歯数により形成される微細繊維の本数を調整する請求項９又は１０に記載の遠心紡糸方法。
【請求項１２】
溶融樹脂を供給するノズルから回転体に溶融樹脂を供給して拡散させ、その拡散させた溶融樹脂を前記回転体から飛翔させて微細繊維を形成する遠心紡糸方法であって、
前記回転体の一回転当たりに形成される微細繊維の本数を所定数にし、前記溶融樹脂の供給量を調整することにより成形される微細繊維の繊維径を調整する遠心紡糸方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶媒を使用しない実質的に質量濃度100%の熱可塑性樹脂の遠心紡糸に係る遠心紡糸装置及び遠心紡糸方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ナノファイバーを利用した衣料用素材やフィルター用材料等が、新規かつ有用な機能を発揮することが公表されてより、ナノファイバーの製造方法あるいはナノファイバーを利用した応用品の種々の提案がなされている。ナノファイバーの製造方法において、静電力を利用したエレクトロスピニング法が広く利用されているが、電場形成用の装置、あるいは素材溶解用の溶媒が必要であること、需要の多いポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂などの紡糸が困難であることなどから、遠心力を利用したナノファイバーの製造方法が提案されている。
【０００３】
遠心力を利用したナノファイバーの製造方法として、例えば、特許文献１に、回転体に貯留した樹脂溶液をその噴出ノズルから噴出させて遠心紡糸を行う繊維の製法であって、回転体の回転速度10,000〜25,000rpm、噴出ノズル部の圧力10〜80barの粘度50〜200Pa.sの樹脂溶液を噴出ノズルから噴出させて紡糸を行う繊維の製法が提案されている。
【０００４】
特許文献２に、約100℃と溶媒の凝固点との間の温度で、少なくとも１種の溶媒に少なくとも１種のポリマーを溶解させた紡糸液を、約4,000〜100,000rpmの回転速度のスピンディスクの中心からその表面を濡らしつつ膜状に拡散させて周縁部から放出させ、溶媒を蒸発させるとともに繊維化させるナノ繊維の形成方法が提案されている。
【０００５】
特許文献３に、回転体と、その回転軸方向から該回転体の上面中心部に溶融樹脂を供給する樹脂供給ノズルとを有し、その供給された溶融樹脂を該回転体の上面に拡散させ周縁から離脱、伸張及び飛翔させて微細径の繊維を製造する遠心紡糸装置であって、前記回転体は、その上面中心から前記樹脂供給ノズルの内部に延在するガイド棒を有する遠心紡糸装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平6-322606号公報
【特許文献２】特表2011-506797号公報
【特許文献３】特開2014-125684号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記、特許文献１又は２に記載の繊維成形方法は、樹脂溶液、紡糸液の粘度又は流動性を確保するための溶媒をなお必要とし、需要の多いポリプロピレン樹脂やポリエチレン樹脂は、耐溶剤性が高いため紡糸に適切な溶媒を開発するのが容易でないという問題がある。一方、特許文献３に記載の遠心紡糸装置は、ポリプロピレン樹脂やポリエチレン樹脂に対しても溶媒を使用しない実質的に質量濃度100%のものの紡糸をすることができ、ミクロン〜サブミクロンの外径を有するファイバーを成形することができるとされる。しかしながら、成形可能な樹脂の種類や粘度範囲の拡大、あるいはさらに外径が細く均一な繊維を効率よく成形する方法又は装置が求められている。
【０００８】
本発明は、このような従来の問題点及び要請に鑑み、実質的に質量濃度100%の種々の樹脂の紡糸を行うことができ、外径が細く均一な繊維を効率よく成形することができるとともに、また、繊維の外径又は均一性を調整することができる遠心紡糸装置及び方法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】
【０００９】
本発明に係る遠心紡糸装置は、溶融樹脂を供給するノズルと、前記ノズルの樹脂噴出口に対向して設けられ、そのノズルの内部にノズル中心軸と同軸で延在する回転軸部材の回転により前記ノズルから供給された溶融樹脂を拡散及び飛翔させる回転体と、前記回転体の上方又は／及び側方に設けられて前記回転体の周縁部を加熱する加熱手段と、前記回転体の外径より大きな中心径の円周上に配設された複数の給気ノズル又は連続した給気口を有し、前記回転体の外周近辺に噴出する下降空気流により、前記回転体から飛翔した溶融樹脂の外方への飛翔を阻止してその飛翔方向を下方方向に変える環状エアブローと、前記回転体の下方に、前記下降空気流により飛翔方向を変えられた溶融樹脂を吸引し誘導して固体状の微細繊維を形成する誘導筒と、を有してなる。
【００１０】
上記発明において、誘導筒は、回転体の下方に開放空間を介して設けられているのがよい。また、誘導筒は、吸引口から外気とともに下降空気流を吸引し混流させてなる環状の混合空気流の生成手段を有するのがよい。
【００１１】
上記、混合空気流の生成手段は、誘導筒の内周面に空気を俯角方向に噴出させる複数のエアガンからなるものとすることができる。
【００１２】
また、上記発明において、加熱手段は、環状であってその外周縁近辺に、環状エアブローからの下降空気流が噴出するように配設されているのがよい。そして、加熱手段は、非接触加熱方式によるものがよい。
【００１３】
また、上記発明において、下降空気流の流速は回転体の最外周周速度よりも速く、混合空気流の流速は前記下降空気流の流速よりも速くなるように制御する制御手段を有するのがよい。
【００１４】
本発明に係る遠心紡糸装置は、溶融樹脂を供給するノズルと、そのノズルの樹脂噴出口に対向して設けられ、前記ノズルの内部にノズル中心軸と同軸で延在する回転軸部材により回転される回転体と、前記ノズルから供給された溶融樹脂が前記回転体の上面を拡散し飛翔して形成された微細繊維状物を、収合し延伸させて固体状の微細繊維を形成する誘導筒と、を有するものとすることができる。
【００１５】
本発明に係る遠心紡糸方法は、溶融樹脂を供給するノズルから回転体に溶融樹脂を供給して拡散させ、その拡散させた溶融樹脂を前記回転体から飛翔させて延伸し、これにより形成された微細繊維状物を誘導し収合することによりさらに延伸させてなる。
【００１６】
上記、遠心紡糸方法の発明において、回転体の外径又は周縁の歯数、回転体の回転数、供給する溶融樹脂の供給量、温度又は粘度に基づいて、形成される微細繊維の繊維径を調整することができる。
【００１７】
また、回転体を歯車形状とし、その歯数により形成される微細繊維の本数を調整することができる。
【００１８】
また、本発明に係る遠心紡糸方法は、溶融樹脂を供給するノズルから回転体に溶融樹脂を供給して拡散させ、その拡散させた溶融樹脂を前記回転体から飛翔させて微細繊維を形成する遠心紡糸方法であって、前記回転体の一回転当たりに形成される微細繊維の本数を所定数にし、前記溶融樹脂の供給量を調整することにより実施され、これにより成形される微細繊維の繊維径を調整することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、実質的に質量濃度100%の種々の樹脂の紡糸を行うことができ、外径が細く均一な繊維を効率よく成形することができるとともに、また、繊維の外径又は均一性を調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る遠心紡糸装置の構成を説明する模式図である。
【図２】回転体から飛翔する微細繊維状物を示す写真である。
【図３】他の実施例に係る遠心紡糸装置の説明図である。
【図４】二段延伸により成形された不織布のSEM写真及び繊維径分布グラフを示す図面である。
【図５】一段延伸により成形された不織布のSEM写真及び繊維径分布グラフを示す図面である。
【図６】回転体が外径の異なる丸刃で1800rpmの場合の予備試験の結果を示すグラフである。
【図７】回転体が外径の異なる丸刃で7200rpmの場合の予備試験の結果を示すグラフである。
【図８】回転体が30φの丸刃で1800rpmで、各種粘度校正用標準液を供給した場合の予備試験の結果を示すグラフである。
【図９】回転体がギヤの場合の効果を示す予備試験の結果を示すグラフである。
【図１０】押出量と予想繊維径の関係を示す予備試験の結果を示すグラフである。
【図１１】成形試験により成形された不織布のSEM写真及び繊維径分布グラフを示す図面である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明を実施するための形態について図面を基に説明する。本発明に係る遠心紡糸装置は、図１に示す構成を有する。すなわち、本遠心紡糸装置10は、溶融樹脂を供給するノズル11と、ノズル11の樹脂噴出口に対向して設けられ、そのノズル11の内部にノズル中心軸と同軸で延在する回転軸部材13の回転によりノズル11から供給された溶融樹脂を拡散及び飛翔させる回転体15と、回転体15の上方又は上方と側方に設けられて回転体15の周縁部を加熱する加熱手段20と、回転体15の外径より大きな中心径の円周上に配設された複数の給気ノズル又は連続した給気口を有し、回転体15の外周近辺に噴出する下降空気流により、回転体15から飛翔した溶融樹脂の外方への飛翔を阻止してその飛翔方向を下方方向に変える環状エアブロー30と、回転体15の下方に前記下降空気流により飛翔方向を変えられた溶融樹脂を吸引し誘導して固体状の微細繊維を形成する誘導筒40と、を有してなる。
【００２２】
本遠心紡糸装置10において、ノズル11は所定温度の溶融樹脂を供給することができるようになっており、このノズル内にその中心軸と同軸で延在する回転軸部材13を有する。回転軸部材13は、回転体15の駆動軸になっている。かかる構成により、溶融樹脂にワイゼンベルグ効果を生じさせることができ、ノズル11の内部を流動する溶融樹脂は、回転軸部材13に巻き付きつつ、上流から流入してくる溶融樹脂によって回転体15に向けて押し下げられるので溶融樹脂がノズル11の先端部に付着しなくなる。そして、回転体15の上面に到達した溶融樹脂は、回転体15の上面部を濡れ広がるように拡散するようになる。
【００２３】
回転体15は、円板形状、ギヤ形状などの板状体とすることができる。回転体15の形状をギヤ形状などにすると、回転体15の上面を拡散する溶融樹脂がそのギヤの歯先から飛翔するようにでき、回転体15の一回転当たりに形成される微細繊維の本数を所定数にすることができる。また、回転体15が円板形状である場合は、その外径の大きさによって回転体15の上面を拡散する溶融樹脂の飛翔する数を調整することができる。
【００２４】
加熱手段20は、回転体15の上面部を拡散する溶融樹脂の加熱及び回転体15の加熱を行う。加熱手段20は、回転体15の上面部を拡散する溶融樹脂及び回転体15を全体的に加熱することができるものがよい。例えば、赤外線ヒータや電磁誘導加熱ヒータなど非接触加熱方式によるものを、回転体15の上方又は／及び側方に必要に応じて設けることができる。そして、これらの加熱手段20を効率的に制御するために、サーモパイルや赤外線式サーモビューアなどの温度検出手段を設けるのがよい。
【００２５】
加熱手段20として、例えば、回転体15を取り囲む環状の赤外線ヒータを用いるならば、回転体15の上面部を拡散する溶融樹脂及び回転体15の周縁全体を均一に加熱することができる。また、以下に説明するように、環状エアブロー30からの下降気流が誘導筒40に収合するようにその流動方向を変える効果を発揮させることができる。かかる加熱手段20の形状に基づく効果は、そのサイズや配設位置に関係するので流体力学的な考慮が必要である。
【００２６】
環状エアブロー30は、上述のように、回転体15の外径より大きな中心径の円周上に配設された複数の給気ノズル又は連続した給気口を有しており、回転体15の外周近辺に所定温度の空気を噴出させることができる。この給気ノズル又は連続した給気口の数やレイアウトは、給気ノズル又は連続した給気口から噴出する空気流により、回転体15の外周近辺の周縁にエアカーテン様の均一な下降空気流（エアカーテン）が形成されるように配設するのがよい。このためには、給気ノズル又は連続した給気口の方向は、図１に示すように、回転体15の樹脂供給平面に垂直な方向であるのがよい。これにより、回転体15の外周近辺の周縁にエアカーテンが形成されやすくなり、回転体15から飛翔した溶融樹脂の外方への飛翔を阻止してその飛翔方向を下方方向に変えやすくなる。
【００２７】
回転体15から飛翔する溶融樹脂は、例えば、図２に示すような微細な繊維状をしており、これらの飛翔する微細繊維状物を効率的に微細繊維として回収するには、飛翔方向を変えられた微細繊維状物が収め合わさるように、エアカーテンの半径が絞られるように制御するのがよい。このためには、例えば、加熱手段20を上述のように環状にすることにより、図１に示すように、下降空気流が彎曲することにより、エアカーテンが絞られた形態にすることができる。なお、加熱手段20は、図３に示すように、回転体15を電磁誘導加熱する電磁誘導加熱方式にすることもできる。また、図３に示すように、補助加熱手段35を回転体15の側方に設け、回転動作による放熱の影響を受けやすい回転体15の周縁部を選択的に加熱することもできる。補助加熱手段35は、赤外線ヒータによるものでも、電磁誘導加熱する電磁誘導加熱方式によるものでも良い。
【００２８】
誘導筒40は、円筒形状をしており、上述のように、下降空気流により飛翔方向を変えられた微細繊維状物を吸引し誘導する作用を有している。このため、外気を吸入口から吸引し、下降空気流と混流させて下降空気流が形成するエアカーテンの半径が絞られるような混合空気流を生成させるのがよい。このような混合空気流は、例えば、図１に示すような誘導筒40の内周面にエアガン45を配設し、下向きの空気流を生じさせることによって生成することができる。このようなエアガン45によって生成された混合空気流は、誘導筒40の内周面に沿って下降する環状の空気流を形成しており、微細繊維状物を誘導筒40の吸入口に効果的に吸引・誘導することができる。なお、エアガン45の俯角方向の角度、あるいは、エアガン45の同一周上の配置数、配置段数等は、必要に応じて設けることができる。また、誘導筒40の内周面に沿って下降する環状の混合空気流を生成することができるものであればエアガン45に限定されない。
【００２９】
下降空気流において、その流速は回転体15の最外周周速度よりも速いのが好ましい。これにより、ギヤ歯から飛翔した樹脂をさらに延伸して細くすることができる。そして、隣接するギヤ歯から飛翔した繊維同士を絡みにくくすることができる。また、誘導筒40の内周面に沿って下降する環状の混合空気流は、上記の下降空気流の流速よりも速いことが好ましい。これにより、下降空気流に乗って吸引された微細繊維状物をさらに速い速度で延伸して細くすることができる。そして、誘導筒40の内部で微細繊維状物又は微細繊維の流出が滞って、それらが浮遊したような状態や絡み合う状態を阻止することができる。
【００３０】
誘導筒40に収合した微細繊維状物は、なお溶融状態にあるのがよい。これにより、飛翔することによって延伸（一段延伸）された微細繊維状物を、さらに延伸（二段延伸）させてより微細化することができる。このような誘導筒40に収合した微細繊維状物は誘導筒40に付着しやすく、微細繊維状物が一旦誘導筒40に付着するとこれを起点として付着繊維が急速に増大する。このため、誘導筒40は、回転体15から下方に設け、回転体15の下方に開放空間が生じるように配設し、微細繊維状物が誘導筒40の吸引口縁部に付着しないようにするのがよい。また、混合空気流により、微細繊維状物が誘導筒40の内周面に付着しないようにするのがよい。
【００３１】
溶融状態の微細繊維状物は、誘導筒40の内部で冷却されて固体状の微細繊維になる。この微細繊維は、例えば、図１に示すように、排出口から巻取装置50に排出され、微細繊維が積層したシート状の不織布を得ることができる。図４及び図５に、成形された不織布の例を示す。図４が二段延伸させて得られた不織布の例で、図５が一段延伸のみ不織布の例である。図４及び図５によると、微細繊維は二段延伸によりより細くかつ均一にできることが分かる。
【００３２】
上記、図４及び図５は、ポリプロピレン（PP）樹脂の例である。それぞれ図（ａ）がSEM写真、図（ｂ）がSEM観察した微細繊維の直径を複数本測定することにより求めた成形された微細繊維の繊維径とその頻度を示す繊維径分布グラフである。最頻繊維径は、一段延伸の場合が2827nmであるのに対し、二段延伸をすることにより1591nmになっており、繊維径はより細くなっている。CV値は、二段延伸の場合も一段延伸の場合もほぼ同等であるのに対し、尖度は、二段延伸の場合が11.8であるのに対し、一段延伸の場合は4.2である。なお、最頻繊維径は、測定した繊維径値の範囲を等間隔の区間に分割し、ヒストグラムを作成して区間ごとの頻度を割り出し、ヒストグラムのピーク値を得ることにより求めた。CV値は、繊維径の標準偏差を平均値で除した値で繊維径のバラツキを示す。尖度は、頻度分布の鋭さを表す値であり、正規分布と比べて、尖度が大きければ鋭いピークと長く太い裾を持った分布を持ち、尖度が小さければより丸みがかったピークと短く細い尾を持った分布であるとされる。正規分布と同程度の場合が0、0より小さい場合は正規分布よりも扁平、0より大きい場合は正規分布よりも尖っていることを示す。
【００３３】
本発明に係る遠心紡糸装置は、種々の熱可塑性樹脂を使用することができる。そして、その熱可塑性樹脂は溶媒を要せず実質的に質量濃度100%の熱可塑性樹脂であっても紡糸を行うことができる。本発明によれば、例えば、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリアミド(PA)、ポリ乳酸(PLLA)、ポリグリコール酸(PGA)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリカーボネート(PC)、シクロオレフィンポリマー(COP)、シクロオレフィンコポリマー(COC)等の樹脂の紡糸を行うことができる。また、樹脂の種類やグレードに制約されずに種々の樹脂の紡糸を行うことができる。なお、熱可塑性樹脂の質量濃度が実質的に100%とは、いわゆる重量100分率濃度に相当し、一般的に使用される添加剤等が含有される場合をも含む意である。
【００３４】
以上、本発明は、溶融樹脂を回転体の周縁から飛翔させて微細繊維状物を形成し、この微細繊維状物を収合するとともに延伸することにより、さらに微細な繊維を成形することができる。そして、微細繊維状物の成形条件、微細繊維状物の収合及び延伸条件を調整することにより、各種樹脂の微細繊維化が可能になり、微細繊維が多様な形態を有する不織布を成形することができる。
【実施例１】
【００３５】
図１に示す遠心紡糸装置を用いて、微細繊維を成形するための予備試験及び成形試験を行った。予備試験は、回転体のサイズ、形状及び回転数の効果を調べる試験、溶融樹脂の粘度の効果を調べる予備試験を行った。この予備試験は、本遠心紡糸装置のノズルに溶融樹脂の代わりに日本グリース株式会社製の粘度校正用標準液（JIS Z8809の動粘度分類による種類JS2000、JS14000、JS52000）を供給した。そして、回転体（板状の外径が単位mmで30φ、40φ又は50φの歯のない円板（丸刃）、外径30φの歯数18又は36のギア）の回転数1000rpm、1800rpm、3600rpm、7200rpmにおいて、回転体上面を拡散し飛翔する粘度校正用標準液の様子を株式会社ノビテック社製MiroM310高速度カメラによって撮影した。成形試験は、流動性が異なる同材質の樹脂及び異なる材質の樹脂を使用して行った。
【００３６】
＜予備試験＞
上記の図２は、回転体（30φ丸刃、1800rpm）にJS14000の標準液を供給した場合の飛翔状態を示す写真である。図２に示すように、標準液は、均等なサイズの微細繊維状物になって所定の分割位置から飛翔しているように観察される。このような微細繊維状物の形成に、回転体の外径又は回転数がどの様な影響を与えるかを、供給する標準液（JS14000）の押出量（供給量）を変えて調べた結果を図６及び図７のグラフに示す。図６は30φ、40φ及び50φの丸刃の回転体を使用し、その回転数が1800rpmの場合、図７は7200rpmの場合である。各図において、それぞれ図（ａ）は、横軸が標準液の押出量、縦軸が飛翔繊維本数（微細繊維状物の飛翔本数）を示す。図（ｂ）は、横軸が標準液の押出量、縦軸が飛翔繊維本数のバラツキを示す。この飛翔繊維本数バラツキは、上記図４又は図５のCV値に相当し、飛翔状況を撮影した写真において回転体を90度毎の４区分に分割して区分毎の飛翔繊維本数を求め、その平均値と標準偏差値から求めたCV値である。
【００３７】
図６、図７によると、押出量が0.02〜0.08g/sの範囲において飛翔繊維本数は、ほぼ一定になっており、その数は回転体の外径が大きくなるほど増大している。そして、飛翔繊維本数バラツキは、ほぼ一定範囲に入っている。ただし、30φ丸刃の場合は、飛翔繊維本数バラツキが大きくなっている。
【００３８】
図８は、各粘度の標準液を使用し、回転体に30φ丸刃を使用して回転数1800rpmで試験を行った場合の例を示す。押出量が0.02〜0.08g/sの範囲において飛翔繊維本数及び飛翔繊維本数バラツキともほぼ一定値になる傾向は、図６又は図７の場合の例と同様である。飛翔繊維本数及び飛翔繊維本数バラツキも粘度によって影響を受けることが示されているが、その傾向は必ずしも明確ではない。
【００３９】
図９に、回転体に外径30φのギヤを使用して試験を行った場合の例を、30φの丸刃の例と合わせて表したグラフを示す。回転体の回転数は1800rpm、使用標準液はJS14000であった。回転体をギヤにすると、飛翔繊維本数がギヤ歯の数になることが示されている。なお、ギヤの場合の飛翔繊維本数バラツキは、0.05以下であり、丸刃の場合よりも非常に小さくなっている。
【００４０】
図１０は、回転体が30φ丸刃、標準液がJS14000の場合に、予想繊維径と押出量の関係を示したグラフである。予想繊維径は、押出量を飛翔繊維本数で除算した飛翔繊維一本当たりの流量を、さらに周速度で除算して求めた値である。図１０によると、予想繊維径は、押出量にほぼ比例していることが示されている。すなわち、本遠心紡糸装置によれば、溶融樹脂の供給量を制御することにより、成形される微細繊維の繊維径を制御できることが示されている。そして、上述のように、所定の押出量範囲において、飛翔繊維本数バラツキを小さくして飛翔繊維本数を一定にすることができるから、本遠心紡糸装置によれば、回転体の一回転当たりに形成される微細繊維の本数を所定数にし、溶融樹脂の供給量を調整することにより成形される微細繊維の繊維径を調整できることが示されている。
【００４１】
＜成形試験＞
図１１に、PP樹脂とPA樹脂による微細繊維成形試験の結果を示す。図１１において、図１１（１ａ〜３ａ）がSEM写真、図１１（１ｂ〜３ｂ）が繊維径分布グラフである。繊維径分布グラフは、図４又は５の例と同様に求めたものであり、横軸は繊維径、縦軸は頻度を示す。図１１（１ａ、１ｂ）はMFR1550g/10minのPP樹脂の場合で、図１１（２ａ、２ｂ）はMFR22g/10minのPP樹脂の場合である。図１１（３ａ、３ｂ）は溶融粘度5Pa・s（260℃）のPA樹脂の場合である。図１１（１ａ、１ｂ）と図１１（２ａ、２ｂ）を比較すると、同じPP樹脂であっても、成形条件を変えることによって微細繊維の繊維径、繊維径分布を調整できることが示されている。また、図１１（３ａ、３ｂ）と図１１（１ａ、１ｂ）を比較すると、最頻繊維径及びCV値がともに同様な値になっているが、PA樹脂の尖度が3.2であるのに対し、PP樹脂の尖度は11.9であり、相当異なっていることが示されている。そして、これらの結果によれば、成形条件を調整することによって流動性の低いMFR22g/10minのPP樹脂であっても、また種類の異なるPA樹脂であっても、本発明によれば実質的に質量濃度100%の熱可塑性樹脂の遠心紡糸が可能であることが確認された。
【符号の説明】
【００４２】
10    遠心紡糸装置
11    ノズル
13    回転軸部材
15    回転体
20    加熱手段
30    環状エアブロー
35    補助加熱手段
40    誘導筒
45    エアガン
50    巻取装置
【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】
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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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