(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性ポリマを溶融紡糸して得られた糸条の流入口および流出口を有する通路内で、その糸条の走行経路の外側から内向きに気流を吹き付けて該糸条を延伸する延伸装置であって、糸条の流入口および流出口を有する前記通路は、第１気流通路、気流噴射口、第２気流通路、第３気流通路および第４気流通路を、糸条走行方向に関してこの順序で連続して備え、次の（ｉ）〜（ｉｖ）を満足することを特徴とする延伸装置。
（ｉ）前記第３気流通路は流路断面積が糸条走行方向に関して一定である。
（ｉｉ）前記第２気流通路は、流路断面積が前記第３気流通路よりも小さく、かつ、その流路断面積が糸条走行方向に関して一定および／または漸増している。
（ｉｉｉ）前記第４気流通路は、流路断面積が第３気流通路よりも大きく、かつ、その流路断面積が糸条走行方向に関して一定および／または漸増している。
（ｉｖ）前記第２気流通路の糸条走行方向の長さＬ２と、前記第３気流通路の糸条走行方向の長さＬ３と、前記第４気流通路の糸条走行方向の長さＬ４とが、次の関係式を満足する。
（Ｌ３＋Ｌ４）／（Ｌ２＋Ｌ３＋Ｌ４）≧０．６
Ｌ４／（Ｌ２＋Ｌ３＋Ｌ４）≦０．４
【請求項２】
前記Ｌ２と前記Ｌ３と前記Ｌ４との和（ｍｍ）が次の関係式を満足する、請求項１に記載の延伸装置。
Ｌ２＋Ｌ３＋Ｌ４≧１００
【請求項３】
前記第２気流通路の最小流路断面積Ｈ２ＭＩＮと、前記第３気流通路の流路断面積Ｈ３と前記第４気流通路の最大流路断面積Ｈ４ＭＡＸとが、次の関係式を満足する、請求項１または２に記載の延伸装置。
１．０５≦Ｈ３／Ｈ２ＭＩＮ
１．０５≦Ｈ４ＭＡＸ／Ｈ３
【請求項４】
糸条の流入口および流出口を有する前記通路は対向する一対の外壁部材から形成され、前記一対の外壁部材の一方の通路形成面は、糸条走行方向に関して前記第２気流通路から前記第４気流通路までの間が、前記糸条走行方向に平行な連続的な一平面で形成されている、請求項１から３のいずれかに記載の延伸装置。
【請求項５】
紡糸口金と、紡糸された糸条の冷却装置と、請求項１から４のいずれかに記載の延伸装置とを、糸条走行方向にこの順序で有する、繊維の製造装置。
【請求項６】
紡糸口金と、紡糸された糸条の冷却装置と、請求項１から４のいずれかに記載の延伸装置と、ネットを備えた繊維ウェブのコンベアとを、糸条走行方向にこの順序で有する、繊維ウェブの製造装置。
【請求項７】
紡糸口金より熱可塑性ポリマを溶融紡糸することで糸条を形成し、該糸条を冷却固化した後、請求項１から４のいずれかに記載の延伸装置により前記糸条を延伸する、繊維の製造方法。
【請求項８】
請求項１から６のいずれかに記載の装置を用いて繊維ウェブを製造する、繊維ウェブの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、延伸装置、ならびに、それを用いた繊維および繊維ウェブの製造装置および製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、不織布の製造において、紡糸口金から糸状に吐出された熱可塑性ポリマを延伸する方法については、様々な研究・開発がなされており、幾つかの装置構造にて実施されている。一般的なものとしては、紡糸孔を有する紡糸口金から吐出された糸の走行経路において、糸の上流から下流方向に高速の気体を供給することにより、糸に張力を付与し、糸を細繊化させる延伸装置がある。上記延伸装置から排出された糸をコレクタに定着させることにより不織布が連続的に製造される。【０００３】
より具体的には、例えば、開放系での延伸装置が特許文献１で開示されている。特許文献１では、紡糸口金から押し出される糸条群を吸引する入口と該入口から吸引された糸条群を排出する出口とが形成された通路内に、気体を噴出して吸引方向の気体流を形成するための気体噴出口を設けるとともに、前記通路の気体噴射口と前記出口との間に、出口側の通路幅が入口側の通路幅よりも広がった末広がり部を設けた延伸装置が提案されている。この装置を用いると、噴射口から通路に供給されて発生する気体流（一次気体流）と通路の入口から通路内に吸引されて発生する気体流（二次気体流）との混合流の速度低下量が少なくなって通路内での糸条の振れが抑制されると共に、二次気体流の風量が増加することにより、一次気体流の流量が同じだとしても糸条群の紡糸張力と紡糸速度を高め、エネルギー効率を高めることができる。【０００４】
また、紡糸口金から冷却室、延伸装置までの空間が密閉系である延伸装置が特許文献２で開示されている。特許文献２では、冷却室と延伸装置との接続は周囲に対して閉鎖（空気の流入出が無い密閉系）された構成とし、延伸装置の下流側に少なくとも１個のディフューザー（流路の絞りと拡幅を形成）を設けることが提案されている。この延伸装置を用いるとフィラメントの紡糸速度を高め、より細いフィラメントを得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３７１４２８号公報
【特許文献２】特許第３７０４５２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の延伸装置では、延伸装置通路内の気流の抵抗およびそれによる損失を小さくする観点から、気体噴射口から末広がり部の間に通路幅一定の領域を、通路幅の１〜１０倍（実施例の通路長さ：３〜３０ｍｍ）の範囲で設けることが好ましいとされている。すなわち、通路幅一定の領域の通路長さ（以降、通路ｘと呼ぶ）を短く、末広がり部での通路長さ（以降、通路ｙと呼ぶ）を長くする思想が開示されている。しかしながら、このような通路ｘが短く、通路ｙが長くなる構成では、糸条群を延伸させるための牽引力が十分に得られず、糸条群の紡糸張力と紡糸速度が低下してしまう場合がある。さらに特許文献１の実施例では、延伸装置の糸走行方向の全体長さが１００ｍｍと糸に張力を付与する区間が短い構成となっており、牽引力が通路長さに比例することから、十分に糸条群を延伸させ、細繊度のフィラメントを製造するための紡糸張力を得るには不十分な場合がある。【０００７】
また、特許文献２の延伸装置では、ディフューザーの構成を用い、流路の途中に絞りを設けていることから、絞り部において圧損が増大し、十分な気体を供給できなくなる。そのため、高風速の条件を得ることができず、延いては、細繊度のフィラメントを製造することが困難になる場合がある。さらに、特許文献２の装置では、冷却室と延伸装置とが密閉系となり、冷却室から供給する気流を用いて、延伸装置でのフィラメントの延伸を行うため、上記の理由より、冷却室にて供給できる気流の量に制約があり、フィラメントの冷却不足が発生する場合がある。また、長時間糸条を製造する際には、絞り部にフィラメントが堆積し、シートの目付斑が生じる場合がある。【０００８】
そこで、本発明の目的は、糸条への牽引力を効率的に作用させることができる、省エネルギーで安定的に細繊度の糸条を製造可能な延伸装置を提供することにある。また、本発明は、かかる延伸装置を用いた繊維および繊維ウェブの製造装置や製造方法を提供することも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するための本発明は、以下のいずれかの構成をとるものである。
（１）  熱可塑性ポリマを溶融紡糸して得られた糸条の流入口および流出口を有する通路内で、その糸条の走行経路の外側から内向きに気流を吹き付けて該糸条を延伸する延伸装置であって、糸条の流入口および流出口を有する前記通路は、第１気流通路、気流噴射口、第２気流通路、第３気流通路および第４気流通路を、糸条走行方向に関してこの順序で連続して備え、次の（ｉ）〜（ｉｖ）を満足することを特徴とする延伸装置。
（ｉ）前記第３気流通路は流路断面積が糸条走行方向に関して一定である。
（ｉｉ）前記第２気流通路は、流路断面積が前記第３気流通路よりも小さく、かつ、その流路断面積が糸条走行方向に関して一定および／または漸増している。
（ｉｉｉ）前記第４気流通路は、流路断面積が第３気流通路よりも大きく、かつ、その流路断面積が糸条走行方向に関して一定および／または漸増している。
（ｉｖ）前記第２気流通路の糸条走行方向の長さＬ２と、前記第３気流通路の糸条走行方向の長さＬ３と、前記第４気流通路の糸条走行方向の長さＬ４とが、次の関係式を満足する。
（Ｌ３＋Ｌ４）／（Ｌ２＋Ｌ３＋Ｌ４）≧０．６
Ｌ４／（Ｌ２＋Ｌ３＋Ｌ４）≦０．４
（２）  前記Ｌ２と前記Ｌ３と前記Ｌ４との和（ｍｍ）が次の関係式を満足する、前記（１）に記載の延伸装置。
Ｌ２＋Ｌ３＋Ｌ４≧１００
（３）  前記第２気流通路の最小流路断面積Ｈ２ＭＩＮと、前記第３気流通路の流路断面積Ｈ３と前記第４気流通路の最大流路断面積Ｈ４ＭＡＸとが、次の関係式を満足する、前記（１）または（２）に記載の延伸装置。
１．０５≦Ｈ３／Ｈ２ＭＩＮ
１．０５≦Ｈ４ＭＡＸ／Ｈ３
（４）  糸条の流入口および流出口を有する前記通路は対向する一対の外壁部材から形成され、前記一対の外壁部材の一方の通路形成面は、糸条走行方向に関して前記第２気流通路から前記第４気流通路までの間が、前記糸条走行方向に平行な連続的な一平面で形成されている、前記（１）から（３）のいずれかに記載の延伸装置。
（５）  紡糸口金と、紡糸された糸条の冷却装置と、前記（１）から（４）のいずれかに記載の延伸装置とを、糸条走行方向にこの順序で有する、繊維の製造装置。
（６）  紡糸口金と、紡糸された糸条の冷却装置と、前記（１）から（４）のいずれかに記載の延伸装置と、ネットを備えた繊維ウェブのコンベアとを、糸条走行方向にこの順序で有する、繊維ウェブの製造装置。
（７）  紡糸口金より熱可塑性ポリマを溶融紡糸することで糸条を形成し、該糸条を冷却固化した後、前記（１）から（４）のいずれかに記載の延伸装置により前記糸条を延伸する、繊維の製造方法。
（８）  前記（１）から（６）のいずれかに記載の装置を用いて繊維ウェブを製造する、繊維ウェブの製造方法。【００１０】
ここで、本発明において「通路」とは、糸条の走行経路の外側を包囲する外壁部材によって形成された、流入口と流出口とが外部に開放された気流通路をいい、以下の順序で連続する第１気流通路、気流噴射口、第２気流通路、第３気流通路、および第４気流通路によって構成される。【００１１】
本発明において、「流入口」とは、前記通路の糸条走行方向の最も上流側に配設され、外部に開放された開口部をいう。一方、「流出口」とは、前記通路の糸条走行方向の最も下流側に配設され、外部に開放された開口部をいう。なお、「上流」とは、紡糸口金から吐出される熱可塑性ポリマが冷却固化して糸条となる主たる糸条走行方向において、紡糸口金に近い側をいう。一方、「下流」とは、紡糸口金から吐出される熱可塑性ポリマが冷却固化して糸条となる主たる糸条の走行方向において、紡糸口金から遠い側をいう。【００１２】
本発明において、「気流噴射口」とは、前記通路に設けられた、気体が噴射される開口部をいう。【００１３】
本発明において、「第１気流通路」とは、前記通路のうち、前記流入口から気流噴射口上流側端部までの間をいい、「第２気流通路」とは、前記通路のうち、気流噴射口下流側端部から第３気流通路の上流側端部までの間をいう。また、「第３気流通路」とは、前記通路のうち、第２気流通路および第４気流通路の間に存在し、流路断面積が糸条走行方向に関して一定である部分をいう。そして、「第４気流通路」とは、前記通路のうち、前記第３気流通路の下流側端部から前記流出口までの間をいう。【００１４】
本発明において、「第２気流通路の最小流路断面積Ｈ２MIN」とは、第２気流通路のうち、糸条の走行方向に垂直な方向の断面積が最小となる位置での流路断面積をいう。また、「第４気流通路の最大の流路断面積Ｈ４ＭＡＸ」とは、第４気流通路のうち、糸条の走行方向に垂直な方向の断面積が最大となる位置での流路断面積をいう。そして、「第３気流通路の流路断面積Ｈ３」とは、第３気流通路の、糸条走行方向に垂直な方向の流路断面積をいう。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の延伸装置によれば、糸条への牽引力が付与できる区間を相対的に長尺化することにより、気体の供給量が少なくても延伸装置における糸条の牽引効果を十分に発現することができ、その結果、省エネルギーでの安定運転が可能となる。また、牽引力を十分に発現できることから、紡糸速度の向上が可能となり、単糸繊度が小さい糸を得ることも可能となる。そして、このようにして得られた繊維から繊維ウェブを製造する場合には、単糸繊度の減少に伴い、風合いが良好である繊維ウェブを得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態にかかる延伸装置を備えた紡糸装置の全体概略断面図である。
【図２】本発明の一実施形態を示す延伸装置の概略断面図である。
【図３】本発明の別の実施形態を延伸装置の概略断面図である。
【図４】本発明のさらに別の実施形態を示す延伸装置の概略断面図である。
【図５】本発明および従来技術の実施形態にかかる延伸装置において通路内の静圧分布を測定した値である。
【図６】延伸装置の牽引力の測定方法を説明するための模式断面図である。
【図７】延伸装置の通路内の静圧の測定方法を説明するための斜視図である。
【図８】本発明のさらに別の実施形態を示す延伸装置の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照しながら、本発明の延伸装置の最良の実施形態について詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態にかかる延伸装置を備えた紡糸装置の全体概略縦断面図であり、図２は、図１に用いた延伸装置の概略縦断面図である。また、図３、図４、図８は、本発明にかかる延伸装置の他の好ましい形態の概略縦断面図である。
【００１８】
本発明の延伸装置は例えば不織布製造装置に用いられるが、かかる製造装置は、図１に示すように、紡糸口金１、冷却装置１９、延伸装置３、移動するネット上に繊維をウェブ状に捕集するコンベア４などから構成される。また、図示しないが、コンベア４の下流側には、繊維ウェブを熱接着する機構も備える。
【００１９】
このような装置においては、紡糸口金１より熱可塑性ポリマが溶融紡糸され、得られた糸条２は、冷却装置１９にて冷却された後、延伸装置３により張力が付与されて延伸される。糸条２は、その後、延伸装置３からコンベア４のネット上に吹き付けられ、コンベア４上で繊維ウェブを形成する。ここで、延伸装置３において糸条が走行する領域としては、機幅方向（図１の紙面奥行方向）に非常に長い、長尺の矩形領域が形成されている。
【００２０】
延伸装置３は、図２に示すように、糸条走行方向の上流側から下流側に向かい、外壁部材５に挟まれた気流通路９を有しており、その気流通路９の上流側端部には糸条が流入する流入口１４を、下流側端部には糸条が流出する流出口１５を有している。気流通路９は、流入口１４の糸条走行方向の下流側に位置する第１気流通路１０と、第１気流通路１０に連通し、糸条に気流を吹き付ける気流噴射口７と、気流噴射口７の糸条走行方向の下流側に位置する第２気流通路１１と、第２気流通路１１の糸条走行方向の下流側に位置する第３気流通路１２と、第３気流通路１２の下流側に位置する第４気流通路１３とで構成される。第３気流通路１２は、糸条走行方向に関して、該糸条走行方向に垂直な方向の流路断面積が一定、第２気流通路１１は、第３気流通路１２と比べて、糸条走行方向に垂直な方向の流路断面積が小さく、第４気流通路１３は、糸条が流出する流出口１５を一部に含み、第３気流通路１２と比べて、糸条走行方向に垂直な方向の流路断面積が大きい。
【００２１】
以上のような構成の延伸装置３においては、気流供給手段のバッファ部６に導入された気体が、その後に気体供給管を経て気流噴射口７から気流通路９の内部に噴射される。そして、第２気流通路１１、第３気流通路１２、第４気流通路１３を通過し、流出口１５から外部に排出される。その気流の流れに従って、流入口１４から気流と共に流入した糸条が、気流通路９の内部を通過し、流出口１５から排出される。
【００２２】
ここで、本発明の延伸装置３において、糸条の牽引効果を十分に発現し、気体の供給量を低減、省エネルギー化が可能となる原理について説明する。延伸装置３は、一般的にエジェクターとも呼ばれ、高圧の圧縮気体を気流通路９に直接供給することで、糸条の牽引、且つ延伸を行うものである。その際に、圧縮気体を使用することから、コンプレッサーが別途必要となり、その分だけ設備費が必要となり、また用役費が増加し、製造コストの増加に繋がる。そこで、圧縮気体の使用量そのものを削減するには、延伸装置３での糸条の牽引力を最も効果的に発現させることが重要となるが、延伸装置で糸に付与される牽引力をＦ、定数をＣＦ、気流の密度をρ、気流の風速をｗ、糸の円周長さをｃ、気流通路の長さをｌとすると、牽引力Ｆは、式（Ａ）に示すように、気流の風速ｗの２乗、気流通路の長さｌに比例する。
Ｆ＝ＣＦρｗ２ｃｌ          ・・・（Ａ）
そのため牽引力Ｆを増大させる方法としては、気流通路９を通過する気体の風速ｗを極力増加させることが考えらえる。しかし、気流通路９の間隙を狭めることで（すなわち流路断面積を減少させると）気体の風速ｗが増加すると予想されるが、実際には、気流通路９の圧力損失が増加し、流入口１４から流入する気体の流入量が減少する。その結果、気流通路９の間隙を狭くする（すなわち流路断面積を小さくする）には限度があることが判明した。次に、気流噴射口７から供給する気体の供給量を増加させることも、気体の風速ｗを増加させるための有効な手段であると考えられるが、当然ながら、圧縮空気の使用量を増加させることは、製造コストの増加に繋がる。
【００２３】
そこで、本発明者らは、上記の課題解決のために鋭意検討を重ねた結果、気流通路９の長さと間隙に着目した。本発明者らは、これらを適正化することにより、流入口１４から流入する気体の流入量を増大し、その結果、延伸装置３での糸条の牽引力Ｆを増大できることを見出した。その重要なポイントは、気流噴射口下流側端部８から流出口１５までの、第２気流通路１１、第３気流通路１２、および第４気流通路１３の構成であり、相対的に、流路断面積が糸条走行方向に関して一定である第３気流通路１２の長さＬ３を長く、一方、第３気流通路の流路断面積よりも小さい断面積を有する第２気流通路１１の長さL２、および、第３気流通路１２の流路断面積よりも大きい断面積を有する第４気流通路１３の長さＬ４を短くするということである。
【００２４】
具体的には、以下の関係を満足させるということである。
（ｉ）第３気流通路１２は流路断面積が糸条走行方向に関して一定である。
（ｉｉ）第２気流通路１１は、流路断面積が第３気流通路１２よりも小さく、かつ、その流路断面積が糸条走行方向に関して一定および／または漸増している。
（ｉｉｉ）第４気流通路１３は、流路断面積が第３気流通路１２よりも大きく、かつ、その流路断面積が糸条走行方向に関して一定および／または漸増している。
（ｉｖ）第２気流通路１１の糸条走行方向の長さＬ２と、第３気流通路１２の糸条走行方向の長さＬ３と、第４気流通路１３の糸条走行方向の長さＬ４とが、次の関係式を満足する。
（Ｌ３＋Ｌ４）／（Ｌ２＋Ｌ３＋Ｌ４）≧０．６
Ｌ４／（Ｌ２＋Ｌ３＋Ｌ４）≦０．４
まず、（ｉｉ）、（ｉｉｉ）の構成とすることで、第２気流通路１１、第４気流通路１３においてディフューザー効果が発現し、気体が気流通路９を走行し易くなり、図５に示すように気流通路９内の静圧が低下することから、外部との圧力差が生じて、流入口１４からの気体の流入量が増加する。その流入気体に、気流噴射口８から供給される供給気体が合わさり、第２気流通路１１に供給されることから、第２気流通路１１、第３気流通路１２内での気体の風速ｗが増加する。
【００２５】
そして、（ｉ）、（ｉｖ）の構成とすることで、気流通路９内の静圧が低下した状態を維持しつつ、第３気流通路１２の糸条走行方向の長さを長尺化でき、第３気流通路１２での気流の高風速レベルを長く維持することが可能となる。これにより、糸条の牽引力Ｆを効果的に発現させることが可能となる。
【００２６】
ここで、流路断面積が、第２気流通路１１で第３気流通路１２よりも大きい、または第４気流通路で第３気流通路よりも小さい場合は、気体通路９内での静圧が増加するため、外部との圧力差が小さくなり、流入口１４から流入する気体の流入量が減少する。最悪は、気流通路９が外部よりも高圧となり、流入口１４から気体が流出する場合もある。その結果、第３気流通路１２内での気体の風速ｗが低下し、糸条の牽引力が得られなくなる。
【００２７】
（Ｌ３＋Ｌ４）／（Ｌ２＋Ｌ３＋Ｌ４）が０．６より小さい場合には、流路断面積が小さい第２気流通路が長くなることにより、気流通路９内での静圧が増加するため、外部との圧力差が小さくなり、流入口１４から流入する気体の流入量が減少する。また、Ｌ４／（Ｌ２＋Ｌ３＋Ｌ４）が０．４を超える場合には、風速が低下する第４気流通路１３が長くなることにより、糸条に対する牽引力が減少する区間が長くなるため、糸条の牽引力を十分には得られなくなる。
【００２８】
なお、（Ｌ３＋Ｌ４）／（Ｌ２＋Ｌ３＋Ｌ４）は、糸条に対する牽引力が大きい区間（すなわち風速の速い第２気流通路１１）を十分に確保して糸条に牽引力を十分作用させるために、０．９９以下であることが好ましい。また、Ｌ４／（Ｌ２＋Ｌ３＋Ｌ４）は、第４気流通路１３の区間を十分に確保し、第４気流通路１３での流れをより安定化させてディフューザー効果を十分に発現するために、０．０１以上であることが好ましい。
【００２９】
そして、第２気流通路１１、第４気流通路１３は、それぞれ、図２において糸条走行方向の下流側に向かって流路断面積が一定であるが、図３に示すように、糸条走行方向の下流側に向かうに従い、漸増していてもよい。この場合、第２気流通路１１、第４気流通路１３においてディフューザー効果が発現し易くなり、気流通路９内の静圧が更に低下することから、流入口１４から流入する気体の流入量が増加する利点を有している。なお、図３では、テーパ状に漸増しているが、この限りでは無く、階段状に漸増していてもよい。また、図３では、第２気流通路１１、第４気流通路１３の全長に渡り漸増してもよいが、図４に示すように一部のみがテーパ状に漸増してもよい。
【００３０】
さらに、第２気流通路１１と第３気流通路１２との連通部、および、第３気流通路１２と第４気流通路１３との連通部においては、糸条走行方向の下流側の流路断面積が拡大することになるが、図２に示すようにそれらの連通部で流路断面積が一気に拡大するように構成してもよいし、図３、図４に示すように、第２気流通路１１および第４気流通路１３の、少なくとも、第３気流通路１２との連通部近傍部をテーパ状にし、流路断面積が徐々に拡大するよう構成してもよい。またこれらが組み合わされた構成であってもよい。流路断面積が連通部のみで一気に拡大されるように外壁部材５を形成すると、外壁部材５を製造する上で加工しやすい利点を有しており、また、連通部近傍でテーパ状となるように外壁部材５を形成すると、気体が通過する上で、乱流渦が発生しにくくなり、糸条乱れを抑制できる利点を有している。
【００３１】
次に、第２気流通路１１と第３気流通路１２と第４気流通路１３の糸条走行方向の長さが牽引力に与える影響について、詳細に説明する。本発明の延伸装置３では、第２気流通路１１の糸条走行方向の長さＬ２と第３気流通路１２の糸条走行方向の長さＬ３と第４気流通路１３の糸条走行方向の長さＬ４との和（ｍｍ）が次の関係式を満足することが好ましい。
Ｌ２＋Ｌ３＋Ｌ４≧１００
この構成とすることで、上述した糸条の牽引力を効果的に発生させることが可能となる。上記和が１００ｍｍ未満となる場合、第２気流通路１１と第３気流通路１２と第４気流通路１３の全長が短くなることにより、糸条を牽引する長さが短くなり、所望の牽引力が得にくくなる。また、流出口１５と気流噴射口７の距離が近接することから気流通路における圧力損失が少なくなり、第４気流通路１３を用いることによるディフューザー効果を十分には得にくくなる。よって、上記関係式を満足するような構成であることが、さらには上記和が２５０以上であることが好ましい。
【００３２】
なお、第２気流通路１１と第３気流通路１２と第４気流通路１３の全長が長くなることにより、糸条を牽引する長さが長くなるが、気体通路９内での静圧が増加するため、外部との圧力差が小さくなり、流入口１４から流入する気体の流入量が減少する。よって、第２気流通路１１と第３気流通路１２と第４気流通路１３の全長は１５００ｍｍ以下であることが好ましく、１０００ｍｍ以下であることが更に好ましい。
【００３３】
さらに、本発明においては、第２気流通路１１の最小流路断面積Ｈ２ＭＩＮと、第３気流通路１２の流路断面積Ｈ３と第４気流通路１３の最大流路断面積Ｈ４ＭＡＸとが、次の関係式を満足することが好ましい。
１．０５≦Ｈ３／Ｈ２ＭＩＮ
１．０５≦Ｈ４ＭＡＸ／Ｈ３
この構成とすることで、上述した糸条の牽引力をより効果的に発生させることが可能となる。ここで、それぞれの流路断面積の比率が１．０５未満となる場合は、気流通路全体としてみれば、糸条走行方向に関して下流側に向かうに従い流路が十分に拡大されていないということであり、気流通路におけるディフューザー効果が十分には得られにくい。なお、流れに乱れが生じるのを防ぎディフューザー効果をより効果的に発現させるために、それぞれの流路断面積の比率は３以下であることが好ましい。
【００３４】
さらに、本発明においては、気流流路を形成する一対の外壁部材５の一方の通路形成面が、図８に示すように第２気流通路１１から第４気流通路１３の間で走行糸条方向に関して糸条との距離が一定となるように、走行糸条方向と平行な連続的な一平面で形成されていることが好ましい。この構成とすることで第２気流通路１１から第４気流通路１３において糸条の一方の側には流路の拡大しない部分が連続的に形成されることになり、その結果、該部分付近では乱れの少ない気流が連続的に形成され、より効率的に糸条に対して牽引力を発現することが可能になる。
【００３５】
次に、図１、図２、図３、図４、図８に示した本発明の実施形態の延伸装置３に共通した各部材、各部材の形状について詳細に説明する。
【００３６】
本発明における延伸装置３において、外壁部材５の材質としては、金属、合金、セラミックス、樹脂等種々のものを採用することができる。この中でも強度、耐磨耗性の観点から、金属であることが好ましい。
【００３７】
気流通路９の、糸条走行方向と垂直な方向の断面形状としては、丸形や矩形等種々のものを採用することができる。中でも圧縮エアの使用量が比較的少なく、糸条同士の融着や擦過が起こりにくいという観点から、矩形が好ましい。
【００３８】
第１気流通路１０の糸条走行方向の長さは、短くすることにより流路での圧力損失が減少して、流入口１４から流入する気体の流入量が増加することから、長さは１００ｍｍ以下にする方が好ましく、５０ｍｍ以下にすることがより好ましい。
【００３９】
第１気流通路１０の、糸条走行方向に対して垂直方向の断面積は、糸条を流入することができる範囲で設定することができる。第１気流通路１０での圧力損失が減少して、流入口１４から流入する気体の流入量が増加することから、第２気流通路１１の糸条走行方向に対して垂直方向の最小断面積に対して広いことが好ましく、第４気流通路１３の糸条走行方向に対して垂直方向の最大断面積より広いことがより好ましい。
【００４０】
バッファ６と気流噴射口７をつなぐ気体供給管は、気流通路９における風速の低下を抑制する観点から、気流通路９に対する角度が３０°以下であることが好ましい。より好ましくは１５°以下にすることにより風速の低下を抑制することができる。気体供給管の形状としては、該気体供給管の中の気流方向に関して垂直な方向の断面形状が矩形であることが好ましい。かかる断面は、断面積が気体供給管の中の気流方向に関して一定であっても、気流噴射口７に向かうに従い拡大してもよいが、音速領域において断熱膨張により風速が増加するラバールノズルの効果が得られるように、気流噴射口７に向かい拡大させることがより好ましい。
【００４１】
気流噴射口７から糸条に供給される気流は、空気が最も経済的で好ましいが、混合ガスやスチーム、飽和蒸気、加熱蒸気であってもよい。糸条の牽引力を向上させるには、前述の式（Ａ）の通り、気流の密度ρも関連していることから、密度が高い気流を選択することが好ましい。また、気流の温度は、常温が最も経済的に好ましいが、この限りでは無い。また、気流の湿度は、大気を取り込むため、湿度管理をしていない方が経済的に好ましいが、この限りでは無く、例えば、高湿度の気流を供給とすることで、糸条の牽引力を向上させることが可能となる。
【００４２】
本発明は、極めて汎用性の高い発明であり、公知の繊維ウェブ全ての製造においてに適用できる。従って、繊維ウェブを構成するポリマにより特に限られるものではない。例えば、繊維ウェブを構成するポリマの一例を挙げれば、ポリエステル、ポリアミド、ポリフェニレンサルファイド、ポリオレフィン、ポリエチレン、ポリプロピレン等々が挙げられる。更に、上記したポリマに、紡糸安定性等を損なわない範囲で、二酸化チタン等の艶消し剤、酸化ケイ素、カオリン、着色防止剤、安定剤、抗酸化剤、消臭剤、難燃剤、糸摩擦低減剤、着色顔料、表面改質剤等の各種機能性粒子や有機化合物等の添加剤が含有されていても良く、共重合が含まれても良い。
【００４３】
また、繊維ウェブを構成するポリマは、単一成分で構成しても、複数成分で構成してもよく、複数成分の場合には、例えば、芯鞘、サイドバイサイド等の構成が挙げられる。
【００４４】
繊維ウェブを形成する繊維の断面形状は、丸、三角、扁平等の異形状や中空であってもよい。また、繊維ウェブの単糸繊度は特に限られるものではない。繊維ウェブの単糸数も特に限られるものではないが、繊維ウェブの単糸数が多ければ多いほど、従来の技術との差異が明確となる。
【００４５】
次に、図１、図２に示す装置を用いて、繊維ウェブから成るスパンボンド不織布を製造する好ましい態様について、具体的に説明する。
【００４６】
図１に示す装置において、例えばポリオレフィン系樹脂は紡糸口金１より溶融紡糸される。この時の紡糸温度は、２００〜２７０℃であることが好ましく、より好ましくは２１０〜２６０℃であり、さらに好ましくは２２０〜２５０℃である。紡糸温度を上記範囲内とすることにより、安定した溶融状態とし、優れた紡糸安定性を得ることができる。
【００４７】
紡糸口金１より溶融紡糸された糸条２は、次に冷却装置１９にて冷却されるが、具体的な冷却方法としては、例えば、冷却装置１９にて冷風を強制的に糸条に吹き付ける方法、糸条周りの雰囲気温度で自然冷却する方法、および紡糸口金１と延伸装置３との間の距離を調整して自然冷却する方法等が挙げられる。また、これらの方法を組み合わせる方法を採用することもできる。なお、冷却条件は、紡糸口金の単孔あたりの吐出量、紡糸する温度および雰囲気温度等を考慮して適宜調整して採用することができる。
【００４８】
冷却装置１９にて冷却された糸条は、その後、上記したように延伸装置３により張力が付与されて延伸され、コンベア４のネット上に吹き付けられ、コンベア４上で繊維ウェブを形成する。
【００４９】
本発明の延伸装置３を用いた際の紡糸速度は、３，５００〜６，５００ｍ／分であることが好ましく、より好ましくは４，０００〜６，５００ｍ／分であり、さらに好ましくは４，５００〜６，５００ｍ／分である。紡糸速度を３，５００〜６，５００ｍ／分とすることにより、高い生産性を有することになり、また繊維の配向結晶化が進み高い強度の長繊維を得ることができる。このため高い強度の繊維で構成される不織布も強力に優れたものとなる。
【００５０】
本発明にかかる延伸装置は、繊維ウェブの製造のみならず、衣料、産業等の用途で使用される繊維の製造にも用いることができる。その場合、上述の不織布製造と同様に紡糸、冷却、延伸して得られた繊維をボビン等に巻き取ればよい。
【実施例】
【００５１】
以下、実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。なお実施例における特性値の測定法等は次のとおりである。【００５２】
（１）牽引力（N）：
図６に牽引力の測定方法の概要図を示す。まず、張力計１６（アイコーエンジニアリング社製  ＭＯＤＥＬ−ＲＸ−１）に、単糸１本の３号ナイロンテグス（ユタカメイク社製  Ａ−１５４）１７を固定し、延伸装置３の上部から気流通路９内にテグス１７を垂らし、気流通路の最下点（流出口１５）でテグス１７を切断した状態とする。そして、延伸装置３に圧縮空気を供給し、その際に発生した張力（N）を張力計１６にて測定した。この測定を５回繰り返し、その平均値（N）を牽引力とした。【００５３】
（２）気流通路の内部の静圧（ｋＰａ）：
図７に示すように、気流通路９の側壁部材２０に穿孔された貫通穴である静圧測定口１８に、圧力計（コパル電子社製  ＰＧ−１００−１０２Ｇ）を密閉接続した状態で延伸装置３に圧縮空気を供給して、気流通路９の内部のゲージ圧（ｋＰａ）を測定した。なお、測定高さは気流噴射口下流側端部８の位置とした。この測定値を気流通路の内部の静圧として採用した。【００５４】
（３）供給圧力（ＭＰａ）
常温、常湿の室内において、延伸装置３の気流供給部に圧力計（長野計器社製  ＧＳ５０−１７１−０．６ＭＰ）を密閉接続した状態で延伸装置３に圧縮空気を供給して、内部のゲージ圧（ＭＰａ）を測定した。この測定値を延伸装置への供給圧力として採用した。【００５５】
（４）単繊維繊維径（μｍ）：
延伸装置で牽引し、延伸した後、ネット上に捕集した繊維ウェブからランダムに小片サンプル１０個を採取し、マイクロスコープで１０００倍の表面写真を撮影した。各サンプルの写真から１０本ずつ、計１００本の繊維の幅を測定し、それらの平均値を単繊維繊維径として採用した。【００５６】
（５）紡糸速度（ｍ／分）：
上記の単繊維繊維径と使用する樹脂の固形密度から長さ１０，０００ｍ当たりの質量を単繊維繊度として、小数点以下第二位を四捨五入して算出した。単繊維繊度（ｄｔｅｘ）と、各条件で設定した紡糸口金単孔から吐出される樹脂の吐出量（以下、単孔吐出量と略記する。）（ｇ／分）から、次の式に基づき、紡糸速度を算出した。
紡糸速度＝（１００００×単孔吐出量）／単繊維繊度。【００５７】
［実施例１］
図１、図２に示す構成の装置にて、以下のとおり繊維ウェブを製造した。なお、延伸装置３は、気流通路９の断面が矩形であり、気流通路９の流入口１４から流出口１５までの長さＬを２００ｍｍ、第２気流通路１１の長さＬ２を５０ｍｍ、第３気流通路１２の長さＬ３を５０ｍｍ、第４気流通路１３の長さＬ４を５０ｍｍとした。また、第１気流通路の間隙Ｗ１を３ｍｍ、第２気流通路の間隙Ｗ２を３ｍｍ、第３気流通路の間隙Ｗ３を４ｍｍ、第４気流通路１３の間隙Ｗ４を５ｍｍとした。気流供給管の気流通路９に対する設置角度は１５°とし、気流供給管の幅は０．２ｍｍとした。また、延伸装置３への気流供給部には０．２ＭＰａの圧縮空気を供給した。牽引力の測定を実施した結果、表１に示すように、３７ｍＮとなった。また、気流噴射口下流側端部８での気流通路９内静圧は−６．３ｋＰａとなった。【００５８】
メルトフローレート（ＭＦＲ）３５ｇ／１０分のポリプロピレン樹脂を押出機で溶融し、紡糸温度２３５℃、孔径φ０．３０ｍｍの矩形の紡糸口金１から、単孔吐出量０．５６ｇ／分で紡出し、得られた糸条を、冷却装置１９にて冷却固化した後、延伸装置３に供給圧力０．２０ＭＰａの圧縮空気を供給することで牽引、延伸し、移動するネット上に捕集してポリプロピレン長繊維からなる繊維ウェブを得た。【００５９】
得られたポリプロピレン長繊維の特性は、単繊維繊維径が１６．６μｍであり、これから換算した紡糸速度は２，９５１ｍ／分であった。【００６０】
［実施例２］
第２気流通路１１と第３気流通路１２と第４気流通路１３との合計長さが長いパターンとして、気流通路９の流入口１４から流出口１５までの長さＬを３５０ｍｍ、第２気流通路１１の長さＬ２を１００ｍｍ、第３気流通路１２の長さＬ３を１００ｍｍ、第４気流通路１３の長さＬ４を１００ｍｍとした以外は実施例１と同様にした。【００６１】
牽引力の測定を実施した結果、表１に示すように、４０ｍＮとなった。また、気流噴射口下流側端部８での気流通路９内静圧は−５．５ｋＰａとなった。【００６２】
得られたポリプロピレン長繊維の特性は、単繊維繊維径が１６．１μｍであり、これから換算した紡糸速度は３，０４３ｍ／分であった。【００６３】
[実施例３]
第２気流通路１１と第３気流通路１２と第４気流通路１３の合計長さが短いパターンとして、気流通路９の流入口１４から流出口１５までの長さＬを１４０ｍｍ、第２気流通路１１の長さＬ２を３０ｍｍ、第３気流通路１２の長さＬ３を３０ｍｍ、第４気流通路１３の長さＬ４を３０ｍｍとした以外は実施例１と同様にした。【００６４】
牽引力の測定を実施した結果、表１に示すように、３５ｍＮとなった。また、気流噴射口下流側端部８での気流通路９内静圧は−７．２ｋＰａとなった。【００６５】
得られたポリプロピレン長繊維の特性は、単繊維繊維径は１７．４μｍであり、これから換算した紡糸速度は２８１６ｍ／分であった。【００６６】
[実施例４]
気流流路９を形成する一対の外壁部材５の一方の通路形成面が、第２気流通路１１から第４気流通路１３の間で走行糸条方向と平行な連続的な一平面で形成されているパターンとして、図８に示すような延伸装置３を用いた以外は実施例１と同様にした。【００６７】
牽引力の測定を実施した結果、表１に示すように、３９ｍＮとなった。また、気流噴射口下流側端部８での気流通路９内静圧は−６．５ｋＰａとなった。【００６８】
得られたポリプロピレン長繊維の特性は、単繊維繊維径が１６．３μｍであり、これから換算した紡糸速度は３，００５ｍ／分であった。【００６９】
［比較例１］
第２気流通路を拡大しないパターンとして、第２気流通路１１の間隙Ｗ２を４ｍｍとし、図２における第２気流通路と第３気流通路の断面形状、断面積が同じになるようにした以外は実施例１と同様にした。【００７０】
牽引力の測定を実施した結果、表１に示すように、３４ｍＮとなった。また、気流噴射口下流側端部８での気流通路９内静圧は−７．０ｋＰａとなった。【００７１】
得られたポリプロピレン長繊維の特性は、単繊維繊維径が１７．６μｍであり、これから換算した紡糸速度は２，７８３ｍ／分であった。【００７２】
［比較例２］
第４気流通路１３を拡大しない（すなわち、実質的に第４気流通路を設けない）パターンとして、第４気流通路１３の間隙Ｗ４を４ｍｍとし、図２における第３気流通路と第４気流通路の断面形状、断面積が同じになるようにした以外は実施例１と同様にした。【００７３】
牽引力の測定を実施した結果、表１に示すように、３０ｍＮとなった。また、気流噴射口下流側端部８での気流通路９内静圧は−５．８ｋＰａとなった。【００７４】
得られたポリプロピレン長繊維の特性は、単繊維繊維径は１８．６μｍであり、これから換算した紡糸速度は２，６３４ｍ／分であった。【００７５】
[比較例３]
第３気流通路１２、第４気流通路１３に対して第２気流通路１１が長いパターンとして、気流通路９の流入口１４から流出口１５までの長さＬを２００ｍｍ、第２気流通路１１の長さＬ２を７５ｍｍ、第３気流通路１２の長さＬ３を２５ｍｍ、第４気流通路１３の長さＬ４を５０ｍｍとした以外は実施例１と同様にした。【００７６】
牽引力の測定を実施した結果、表１に示すように、３２ｍＮとなった。また、気流噴射口下流側端部８での気流通路９内静圧は−５．５ｋＰａとなった。得られたポリプロピレン長繊維の特性は、単繊維繊維径は１８．１μｍであり、これから換算した紡糸速度は２，７０７ｍ／分であった。【００７７】
[比較例４]
第２気流通路１１、第３気流通路１２に対して第４気流通路１３が長いパターンとして、気流通路９の流入口１４から流出口１５までの長さＬを２００ｍｍ、第２気流通路１１の長さＬ２を３２．５ｍｍ、第３気流通路１２の長さＬ３を３２．５ｍｍ、第４気流通路１３の長さＬ４を７５ｍｍとした以外は実施例１と同様にした。【００７８】
牽引力の測定を実施した結果、表１に示すように、３１ｍＮとなった。また、気流噴射口下流側端部８での気流通路９内静圧は−６．６ｋＰａとなった。【００７９】
得られたポリプロピレン長繊維の特性は、単繊維繊維径は１８．４μｍであり、これから換算した紡糸速度は２，６６３ｍ／分であった。【００８０】
【表１】
0006965922.tif 000002
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明の延伸装置は、不織布用の糸条の延伸に限らず、各種の織編物など他の用途の糸条の延伸にも応用することができる。
【符号の説明】
【００８２】
１：紡糸口金
２：糸条
３：延伸装置
４：コンベア
５：外壁部材
６：気流供給部のバッファ
７：気流噴射口
８：気流噴射口下流側端部
９：気流通路
１０：第１気流通路
１１：第２気流通路
１２：第３気流通路
１３：第４気流通路 
１４：流入口
１５：流出口
１６：張力計
１７：テグス
１８：静圧測定口
１９：冷却装置
２０：側壁部材
９０：通路形成面
【図１】
0006965922.tif 000003
【図２】
0006965922.tif 000004
【図３】
0006965922.tif 000005
【図４】
0006965922.tif 000006
【図５】
0006965922.tif 000007
【図６】
0006965922.tif 000008
【図７】
0006965922.tif 000009
【図８】
0006965922.tif 000010