(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
押し出しされたポリマフィラメントから不織布ウエッブを形成する装置において、
複数の連続したポリマフィラメントを押し出すための、複数の多列の近接離隔され垂直方向に向いたオリフィスを備えた紡糸口金を有する溶融紡糸手段を含む、ポリマ押し出し手段と、
所望の練条力とフィラメントの細さとを達成するために５０センチメートル以下まで調整可能な所定の距離において前記紡糸口金の下方に位置したスロットを有する長手方向に配置された細長い練条手段を含むフィラメント練条手段と、
前記フィラメントの空気抗力を減少するよう始動時に前記練条手段に対して５ｃｍから１５０ｃｍの間で前記押し出し手段を移動する手段と、
加圧された空気を供給する空気ノズル手段であって、前記練条手段のスロットの実質的な長手方向長さ全体に亘って前記練条手段の細長いスロットと連通する出口を有し、空気の下方に向いた流れを前記スロット中へ導入するために前記スロットの中心線から離れる所定の方向に配置されている空気ノズル手段と、
前記練条手段のスロットの下方に位置し、フィラメントを集めて不織布ウエッブを形成するウエッブ形成手段とを含むことを特徴とする不織布ウエッブを形成する装置。
【請求項２】
前記フィラメントを冷却するために前記紡糸口金の近傍に位置し、かつ囲んでいる水噴射手段を含むことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の装置。
【請求項３】
前記紡糸口金と前記練条手段との間の距離を移動可能に調整する手段を含み、それによって、所望のフィラメント直径とウエッブの均一性とを達成するために紡糸口金と練条手段の間の距離が調整可能であり、かつ練条手段とウエッブ形成手段との間の距離が調整可能であることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の不織布ウエッブを形成する装置。
【請求項４】
前記水噴射手段が、水噴射ヘッドを下方に設置させ、相互に所定距離だけ離隔させて、前記紡糸口金の近傍で、かつ囲んでいる水パイプを含んでいることを特徴とする請求の範囲第２項に記載の不織布ウエッブを形成する装置。
【請求項５】
フィラメントが前記練条手段の前記スロットを通して垂直方向に捕捉されるにつれてフィラメントに空気抗力を発生させるよう前記スロットの垂直方向長さに亘って乱流を形成すべく前記スロットの近傍で、かつ相対的に前記ノズル手段を位置させることを含んだ前記ノズル手段を含み、前記空気抗力が前記スロットを垂直方向に通過している前記フィラメントに作用し前記ノズル手段の下方で「はためき」あるいは「波動」運動パターンを形成することを特徴とする請求の範囲第１項に記載の不織布ウエッブを形成する装置。
【請求項６】
ポリプロピレンに対して、毎時機械幅１メートル当たり７０から３６０キログラムの生産速度で０．１から２．５デニールのフィラメントを生産し、ポリエチレンテレフタレートに対して毎時機械幅１メートル当たり１００から５４０キログラムの生産速度で０．３から４．５デニールのフィラメントを生産するために前記紡糸口金と前記練条手段との間の距離が５センチメートルと５０センチメートル以下との間であることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の不織布ウエッブを形成する装置。
【請求項７】
前記練条手段を前記ウエッブ形成手段に対して位置決めする前記手段が前記練条手段と前記ウエッブ形成手段とに垂直方向に装着された少なくとも１個の雄ねじと、前記練条手段に装着された対応する雌ねじと前記練条手段を前記ウエッブ形成手段に対して移動させるため前記雄ねじに装着されているモータ手段とを含むことを特徴とする請求の範囲第３項に記載の不織布ウエッブを形成する装置。
【請求項８】
複数の押し出しされた高分子フィラメントから紡糸結合された高分子不織布を形成する方法において、
（ａ）熱可塑性ポリマから紡糸口金を通して溶融紡糸により複数の垂直方向に配向されたフィラメントを押し出す段階と、
（ｂ）空気圧を使用して前記紡糸口金の下方に位置した練条手段により前記フィラメントを練条し、前記フィラメントの空気抗力を減少するよう始動時に前記紡糸口金と前記練条手段の間の距離を調整し、前記紡糸口金から前記練条手段を所定距離だけ離す段階と、
（ｃ）前記紡糸口金の下方で５０センチメートル以下離して位置した前記練条手段の下方に位置したウエッブ形成手段にウエッブを形成することにより各フィラメントのサイズを紡糸口金から練条手段までの距離によって調整し得る段階とを含むことを特徴とする紡糸結合された高分子不織布を形成する方法。
【請求項９】
紡糸口金と練条手段との間の距離を５センチメートルと５０センチメートル以下との間で調整する段階を含むことを特徴とする請求の範囲第８項に記載の方法。
【請求項１０】
複数の押し出しされた高分子フィラメントから紡糸結合された、高分子の不織布を形成する方法において、
（ａ）始動時、熱可塑性ポリマから紡糸口金を介して溶融紡糸により複数の垂直に配向されたフィラメントを押し出す段階と、
（ｂ）始動時、生産量を低下させ、０．７ｋｇ／ｃｍ2（１０ｐｓｉｇ）から１．４ｋｇ／ｃｍ2（２０ｐｓｉｇ）のわずかな空気圧で、練条手段を前記紡糸口金から少なくとも１００センチメートル離して位置させ、スロットを通してフィラメントを糸通しする段階と、
（ｃ）空気圧と生産量とを調整して増加させ、一方同時に前記紡糸口金と前記練条手段との間の距離を、その距離が５から１５０センチメートルの間となるまで減少させて前記フィラメントの空気抗力を減少させることにより前記練条手段と紡糸口金との間の距離によってフィラメントのサイズを調整し得る段階と、
（ｄ）前記練条手段の下方に最適に位置したウエッブ形成手段に紡糸結合した高分子の不織布のウエッブを形成し、それによりフィラメントのサイズを練条手段と紡糸口金との間の距離によって調整し、所望の特性を備えた均一なウエッブを形成し得る段階とを含むことを特徴とする紡糸結合された高分子の不織布を形成する方法。
【請求項１１】
始動後の紡糸口金と練条手段との間の調整された距離が５から１５０センチメートルの間であることを特徴とする請求の範囲第１０項に記載の方法。
【請求項１２】
毎分８０００メートルのフィラメント紡糸速度に達するポリエチレンテレフタレートを使用していることを特徴とする請求の範囲第１０項に記載の方法。
【請求項１３】
複数の押し出しされた高分子フィラメントから紡糸結合された高分子不織布を形成する方法において、
（ａ）紡糸結合された高分子の不織布を形成する熱可塑性ポリマから紡糸口金を通して溶融紡糸により複数の垂直方向に配向されたフィラメントを押し出す段階と、
（ｂ）始動時、前記紡糸口金から少なくとも１００センチメートル離れた距離において練条力を加えるわずかな空気圧と、わずかな生産量とを使用して、前記紡糸口金の下方に位置した練条手段によって前記フィラメントを練条する段階と、
（ｃ）わずかな空気圧から空気圧を３．８５ｋｇ／ｃｍ2（５５ｐｓｉｇ）まで増加させ、一方同時に生産量を大きく増加するために空気抗力を減少するように前記練条手段と前記紡糸口金との間の距離を５０センチメートル以下に減少させる段階とを含むことを特徴とする紡糸結合した高分子不織布を形成する方法。
【請求項１４】
押し出しされた高分子フィラメントから不織布ウエッブを形成する装置において、
複数の連続した高分子フィラメントを押し出すために、複数の多列の近接離隔し、垂直方向に向いたオリフィスを備えた紡糸口金を有する溶融紡糸手段を含むポリマ押し出し手段と、
所望の練条力とフィラメント厚さとを達成するために５０センチメートル以下まで調整可能な所定距離に前記紡糸口金の下方に位置させた長手方向に配置された細長いスロットを含むフィラメント練条手段と、
前記フィラメントの空気抗力を減少するよう始動時に前記紡糸口金と前記練条手段の間の距離を調整する手段と、
加圧された空気を供給する空気ノズル手段であって、前記練条手段のスロットの概ね長手方向長さ全体に亘って前記練条手段の細長いスロットと連通している出口を有し、空気の下方向に向けられた流れを前記スロット中へ導入するために、前記スロットの中心線から所定の方向へ離れて配置されている空気ノズル手段と、
フィラメントを不織布ウエッブに形成するようフィラメントを集めるために前記練条手段のスロットの下方に位置されたウエッブ形成手段と、
前記紡糸口金と前記練条手段との間の分離距離を変更可能に調整するために前記練条手段と前記紡糸口金とに接続された手段と、
前記紡糸口金と前記練条手段との間の前記距離を調整すると同時に、前記ノズル手段からの空気圧を調整することによって、前記空気圧と前記紡糸口金から練条手段までの距離とを同時に変更して生産量を増加し、一方紡糸口金と練条手段との間の距離を１５０センチメートル以下に減少させる手段とを含むことを特徴とする不織布ウエッブを形成する装置。
【請求項１５】
複数の押し出しされた高分子フィラメントから紡糸結合された高分子不織布を形成し、生産量を増やす方法において、
（ａ）紡糸口金を通して溶融紡糸により熱可塑性ポリマから複数の垂直に配向されたフィラメントを押し出す段階と、
（ｂ）１．４ｋｇ／ｃｍ2（２０ｐｓｉｇ）以下の空気圧を使用して、前記紡糸口金から最初は少なくとも１００センチメートル離れた練条手段により前記フィラメントを練条する段階と、
（ｃ）前記練条手段に対する空気圧を同時に変更しかつ増加させ、一方、対応して、空気圧と紡糸口金と練条手段との間の距離とが同時に所定の値において生産量が所望量に達するまで空気抗力を減少するよう前記紡糸口金と前記練条手段との間の距離を減少させ、前記フィラメントの生産量を増加させる段階と、
（ｄ）前記練条手段の下方に位置したウエッブ形成手段において前記の押し出しされたフィラメントを堆積することにより紡糸結合された高分子の不織布のフィラメントウエッブを形成する段階とを含むことを特徴とする紡糸結合された高分子の不織布を形成する方法。
【請求項１６】
フィラメントのサイズが練条手段と紡糸口金との間の距離と空気圧とを調整することにより選定されることを特徴とする請求の範囲第１５項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
発明の背景
1.  発明の分野
本発明は一般に、直径が小さくされ、生産速度が速くて均一性が改善されたフィラメント（filaments）を製造する熱可塑性ポリマから紡糸結合された不織布ウエッブ（spunbond, non-woven web）を構成するための装置と、方法と、それらにより生産される製品とに関し、特に、紡糸口金（spinneret）を通して熱可塑性材料を加熱しかつ押し出し、練条装置（drawing unit）を意図的に臨界距離（critical distance）だけ紡糸口金の下方に位置させることでより細いデニールのフィラメントを形成して改善された生産速度で所望の直径のより細いフィラメントを生産する装置及び方法と、その結果紡糸結合された製品（spunbound product）とに関する。冷却のために水噴射を採用することも可能である。
2.  従来技術の説明
下方に進行するフィラメントを備え垂直方向に向いたカーテンを形成する熱可塑性不織布ウエッブを、紡糸口金を通して押し出されたポリマから生産し、吸引式の練条、あるいは細くする空気スロットと共にフィラメントを空冷する装置は当該技術分野において周知である。米国特許第５，２９２，２３９号（U.S.Patent No.5,292,239）は練条力（drawing force）をフィラメントに均一、かつ一貫して付与するために空気の流れにおいて著しい乱流を減少させて、そのためフィラメントの均一、かつ予測可能な練条を生じる装置を開示している。米国特許第３，８０２，８１７号（U.S.Patent No.3,802,817）は細い不織フリース（fleeces）を製造するために乱流の範囲内の速度を有する噴流を使用して紡糸口金の下方の選定された距離に位置している吸引装置を開示している。米国特許第４，０６４，６０５号（U.S.Patent No.4,064,605）および欧州特願第０２３０５４１号（European Patent Application No.0230541）は不織布の形成の例を開示している。
従来、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエステル、ナイロン、およびそれらの混合物のような熱可塑性ポリマが使用されてきた。第１の段階において、ポリマは溶融され、紡糸口金を通して押し出され、下方向に進行するフィラメントの垂直方向に配向されたカーテンを形成する。次いで、フィラメントは冷却室に通され、そこで冷却された空気によって冷却され、フィラメントの結晶化が始まる温度に達し、フィラメントが固化される。冷却室の下方の固定位置に位置した練条装置が、圧縮空気をスロット中へ導入しスロットの上部開放端中へ空気を引き込む空気スロットを有する吸引装置（suction）として作用し、スロットにおいて急速に運動する下方向の空気の流れを形成する。この空気の流れがフィラメントに対して練条力を発生させ、フィラメントを細くすなわち延伸させ、スロットの底を出るようにし、そこでフィラメントは移動しているコンベヤベルト上に堆積されてフィラメントの連続したウエッブを形成する。ウエッブのフィラメントは次いで従来の技術により相互に接合される。
従来のようにフィラメントを構成することにより典型的には１．５から６デニールあるいはそれ以上のフィラメントが生産された。従来の方法を使用すると、紡糸口金を出て行く高温のフィラメントは典型的には直ちに大気温度まで冷却されて、固化され、次いで練条装置で処理された。従来技術の方法によれば、空気中を進行しているフィラメントの長さが、使用される生産量（throughput）（毎分当たり口金の孔当たりのグラム）に基いて選定した所定値よりも短い場合、押し出しされたフィラメントは固化する前に練条装置の固形成分と接触し、その結果フィラメントの破断や、あるいは損傷が進むことになる。換言すれば、従来技術では適当な不織布ウエッブを生産するものの、その生産は冷却能力と、適当な生産量において所定長さのフィラメントを固化する能力とによって制限される。従来技術において到達したフィラメントの紡糸速度は毎分３，０００から３，５００メートルの範囲である。
従来の方法と装置とは適当な不織布ウエッブを生産するが、最終製品は大いに改良が可能で、デニールがより小さいフィラメントから構成されるより優れた布（fabric）を作ることが可能である。より細いフィラメントは単位重量当たりの表面積をより広く、かつ長さをより長いものを生産する。０．１から２．０デニールまでのフィラメントによるポリプロピレンの紡糸結合布は望ましいものである。
厚さを評価する場合、色々な種類の熱可塑性ポリマは若干の厚さの調整を必要とする。ポリエチレンあるいはポリエステルのようなその他の熱可塑性ポリマの直径を僅かに変えるだけでも生産速度も考えて調整する必要がある。
結果的に作られた布ウエッブ（fabric web）が均一な品質を有するようにデニールおよび引張り強度の均一性が一貫していることが望ましい。
布ウエッブの最終用途は濾過材、おむつカバー、医療用および個人用の、呼吸可能で空気に対する浸透性を有する液状蒸気障害物（liquid vapor barriers）を必要とする衛生用品である。
本発明によれば、極めて高度の生産性と低コストで優れた品質の不織布ウエッブを作る方法が達成される。本発明の核心は、主として、紡糸口金に向かう紡糸ライン（spinline）に沿って練条装置を垂直方向に移動させながら、生産量、空気圧、容積のような処理変数（processing variables）を調整し、その結果高速で進行しているフィラメントの長さに関連した空気抗力（air drag）を減少させ、より短い長さのフィラメントに加えられる練条力を増加させることからなる技術を使用することにある。練条力が増加することはより速いフィラメントの紡糸速度においてより細いフィラメントを作るのみならず、より強力な応力により誘発される結晶化効果をもたらし、フィラメントのオンラインでの結晶化（on-line crystallization）を紡糸ラインに沿って、より高い温度および生産速度でより早期に発生するようにさせる。それに対応して、フィラメントはより高い温度でより早期に固化され、その結果冷却能力は少なくてすみ、必要とされるまたはより高度の大量生産を同じ冷却能力で行なうことが可能である。練条装置と紡糸口金との間のフィラメントの長さに関連した空気抗力を９０から９５パーセント低減することは練条装置を従来の紡糸口金からの従来の３から５メートルの距離を０．２から０．５メートルまで移動させることにより達成でき、より高い生産速度でより細いフィラメントをつくる可能性を提供する。練条装置の位置を変更し、かつ水噴霧を利用することにより、接触しているフィラメント間のくっつきを排除しながら、フィラメントの温度がフィラメントが練条装置へ入る前にできるだけ高い状態に留まり、練条されつつあるフィラメントの速度を低減し、その結果フィラメントの減衰（attenuation）を促進し、はるかに直径の小さいフィラメントを提供するような要領でフィラメントの直径を調整することができる。練条装置に対応するウエッブ形成テーブルの位置も、その他の機械的特性と合わせ所望の均一性を有する不織布ウエッブを形成するように調整することも可能である。
フィラメントの均一性と生産性とを改良するためにプロセス内で相互作用するよう水噴霧を添加することが可能である。水噴霧はプロセスを改善するが、基本的な装置とプロセスとは紡糸口金と練条装置との間隔を専ら短縮することにより水噴霧がなくとも作用する。
フィラメントの紡糸速度に関しては、従来技術並びに今日の商業生産においては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）に対しては毎分４５００メートル、ポリプロピレン（ＰＰ）に対しては毎分３５００メートルが達成可能である。本出願人による発明によれば、本出願人はＰＥＴに対しては毎分８０００メートル、ＰＰに対しては毎分６４００メートルが達成されたものと信じている。本出願人は、従来の生産技術の能力をはるかに越えた、溶融−吹き込み級のフィラメント（melt-blown grade filaments）（７０から１５０Ｋｇ／Ｈ／Ｍ幅の紡糸結合生産速度において５から１０マイクロメートル）を生産することが出来た。
本発明によれば、正しい始動手順は対応する最高の生産量で最大のフィラメント紡糸速度を備えた最適状態を（最終的には）確立するために必要である。例えば、もしも処理工程が練条装置を５０センチメートル以下紡糸口金に近接させて位置させて開始するとすれば、毎分８０００メートルのフィラメント紡糸速度に達する毎分孔当たり４．０グラム（ｇｈｍ）で４．５デニールのＰＥＴフィラメントの紡糸結合布を生産する工程を設定することは出来ない。工程の正しい始まりは、先ず練条装置を紡糸口金の少なくとも１００から１５０センチメートル以下のところで位置させ、１．０ｇｈｍ以下のはるかに低い生産速度で、かつ０．７−１．４ｋｇ／ｃｍ2（１０−２０ｐｓｉｇ）のような低い空気圧を使用することによって始まり、その結果練条装置のスロットを通してフィラメントを容易に糸通し（threading）出来る。これらの条件下で始動条件が一旦設定されると、空気圧と生産量とが所望の条件に合わせて調整され、一方練条装置は紡糸口金のより近くまで持ち上げられる。練条装置を紡糸口金の下方２５センチメートルのところに位置させ、５．２５ｋｇ／ｃｍ2（７５ｐｓｉｇ）の空気圧を用いて、４．０ｇｈｍにて４．５デニールのＰＥＴフィラメントが生産されるという安定した工程を得ることが出来る。本出願人は５から１５０センチメートルの間の紡糸口金と練条装置の間の距離を、そして最適には２０から９０センチメートルの距離を使用しうることを発見した。しかしながら、このような短い距離は、前述の工程開始が行われた後に初めて達成されるものである。
フィラメントの紡糸速度が増すにつれて、オンラインの直径形状（on-line diometer profile）に顕著な二つの変化が発生する。先ず、紡糸ラインの上方領域における溶融した糸の直径の減少速度が増すことである。すなわち、より速い紡糸速度で溶融した糸がはるかに速く細くなればなるほど、より多くの冷却すべき表面積が創造される。第２に、所謂応力誘発結晶化（stress-induced crystallization）によりフィラメントが固化し始める位置が紡糸口金へ向かって移動することである。フィラメントの速度が速ければ速いほど、必要な冷却が少なくなり（冷却室はより短くなり、フィラメントはフィラメントの間の接触が行われる練条装置のスロットに入る前に十分固化されるので、工程を阻害することなく練条装置を紡糸ラインに沿って持ち上げることが可能である。紡糸口金と練条装置との間の距離が減少すると、紡糸口金と練条装置との間を高速で移動しているフィラメントの長さ（ｄＺ）に関連した抗力Ｆｄは比例して減少し、その結果慣性力Ｆinertが増加しフィラメントの速度をさらに速くさせ、フィラメントを更に細くし、かつ固化温度をさらに高くする。このため、練条装置を更に高く持ち上げ得るようにする。本出願人による結果は、処理すべき材料と使用すべき生産量（毎分当たり孔当たりグラム、以下ｇｈｍと称する）とによって、練条装置は４ｇｈｍまでの生産量においては紡糸口金まで５から４０センチメートルまで近接して持ち上げることができ、これは今日商業生産において利用されている２から４メートルに比較して空気の抗力が９０から９５パーセント減少したことであり、達成可能な生産速度において製造しうるフィラメントの細さに関して工程の生産高に顕著なインパクトを与える。紡糸口金から練条装置までの距離が近くなればなるほど、フィラメントが練条されるときの温度がより高くなり、引張り粘度（elongational viscosity）がより低くなり、これは延伸率（elongation rate）に逆比例する。すなわち、引張り粘度がより低くなると、より高い延伸速度（より速いフィラメント速度）を同じ練条力で達成することが出来る。
発明の概要
生産速度を増して熱可塑性材料から、直径が小さく、均一性が改良されたフィラメントからなる紡糸結合した不織布ウエッブを生産する方法と装置において、熱可塑性材料を加熱し、紡糸口金を通して押し出し、概ね複数の垂直方向に配向した高分子フィラメントを形成する押し出し機を有する溶融紡糸機と、前記紡糸口金と長さが概ね等しい長手方向の細長いスロットを有するフィラメント練条機であって、フィラメントを受け取るため臨界距離において紡糸口金の下方に意図的に位置される練条装置とを含む。練条装置は移動可能に紡糸口金に接続され、紡糸結合されたフィラメントを生産するべく紡糸機を作動させる前および作動させている間紡糸口金からの所望の距離まで手動あるいはモータにより移動させることが可能である。練条装置の細長いスロットと紡糸口金との間の距離は所望の直径の適正な細いフィラメントを提供する臨界的な寸法とされ、その結果直径が良好なサイズのフィラメントを改良された生産速度で提供する。練条装置における細長いスロットと、可塑性材料が押し出しされる紡糸口金の基部との間の重要な距離は概ね０．２−０．９メートルである。始動の後、練条装置を紡糸口金の基部の比較的近くに位置させることにより、高温の溶融した糸が紡糸口金を出て行き、そのため前記糸が相互にくっつかないよう十分冷却され、一方同時により細い、さらに均一なデニールのフィラメントとなるよう延伸されるに十分高温（軟化されている）であるときに練条工程がおこなわれるため、より細いデニールのフィラメントが得られる。紡糸口金と練条装置との間に大きな空間のある従来の装置においては、典型的には、高温の溶融した糸が先ず大気温度まで冷却され、固化され、次いで練条装置に達するので、本発明により得られるようなより細いフィラメントを得ることは困難である。フィラメントは高温であると、本発明を利用することによりより細い直径まで延伸、すなわち減衰が可能である。その結果、単位重量当たりの表面積や長さが大きく、かつ強度が高いためより優れた製品が得られる。
練条装置はその上部分に沿ってＶ字形のスロットを有し、頂部において水平方向に向いた細長い開放端を備え、前記開放頂端部から相互へ垂下した両側の壁を備え、前記スロットの上部分の端において狭幅の空隙を形成する。２方向の空気の流れが相互に合流する領域において乱流パターンが形成されるよう、隣接するノズルがスロットの長さ全体に亘り該スロットに導入されるある方向性の空気の流れを与える。前記スロットはまた、結果として生じたウエッブを均一にするようにフィラメントを広げるばらつき性を改良する形状の底部を含んでいる。
ウエッブ形成テーブルが練条装置の下方に位置し、フィラメントのシートを受け取りそれを不織布ウエッブに形成する。
本機は、練条装置とウエッブ形成テーブルとの位置が各々、紡糸ラインに沿って垂直方向に、並びに紡糸ラインに対して垂直な水平方向に、独立して調整可能であるように構成されている。
本装置は各々、１５度から３０度の角度を形成するよう両側で練条スロットと連通し、各々ある方向性の空気の流れを導入するよう湾曲した空気通路に適合した２個の空気供給ノズルを含んでいる。双方のノズルから出て行く空気の流れが一緒になってフィラメントと、並びに相互に接触するようになると乱流パターンが形成され、強力なフィラメントの「はためく（flapping）」あるいは「波動（waving）」運動が発生する。空気とフィラメントとがこのように相互作用することによりフィラメントに加えられる空気抗力を激烈に増し、その結果フィラメントの減衰が増加する。
前述のように紡糸口金から０．２から０．９メートル離れて位置した練条装置を作動させるために、始動工程が伴なわなければならない。その始動工程は練条装置を適当な位置の紡糸口金から少なくとも１００センチメートルまたはそれ以上離させることから始まり、減少されたポリマの生産量とわずかな空気圧（nominal air pressure）と流量とを練条装置のスロットを通す糸の糸通し（threading）が容易に達成されるように設定される。この状態の紡糸ラインが一旦設定されると、練条装置が紡糸口金に向かって持ち上げられるにつれて空気圧と生産量とは徐々に調整されて増加することが出来る。この始動工程、および徐々に小さくなる紡糸口金と練条装置との間の距離を調整することを通して、最も細いフィラメントが均等あるいはそれより高い生産量で生産出来る安定した工程が達成出来る。従って、一旦初期の紡糸ラインでの糸通しが完了し、紡糸ラインが安定すると、練条装置は紡糸口金に向かって徐々に手動あるいはモータにより持ち上げることが可能で、一方同時に紡糸口金と練条装置との間の位置が、生産速度を増して最も細い（最小デニールの）フィラメントと最良の均一なウエッブを生産するところまで到達するまでポリマの生産量と空気圧とが適当に増加される。従って、空気練条装置（air drawing unit）に対するウエッブ形成テーブルも例えばウエッブの均一性とかロフチネス（loftiness）のような所望のウエッブ特性に対して調整される。
本発明の目的は従来から生産されてきたフィラメントよりも小さい直径のフィラメントからなる紡糸結合した不織布ウエッブを、より高い生産速度で熱可塑性材料からより均一に生産する機械を提供することである。
本発明の別の目的は、不織布ウエッブとして使用する単位重量当たりの表面積と長さがより大きなフィラメントを形成する、最適の小さいデニールの熱可塑性フィラメントからなる紡糸結合した不織布ウエッブを生産することである。
本発明の更に別の目的は紡糸結合した不織布ウエッブとして使用する熱可塑性材料から均一性のより優れた細いフィラメントをより高い生産速度で生産する方法を提供することである。
以下明らかとなる本発明のこれら、およびその他の目的に従って、本発明を添付図面を特に参照して以下説明する。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明による装置の斜視図、
第２図は本発明において使用する練条装置の側面断面図、
第３図は本発明による練条装置を示す破断斜視図である。
好適実施例の説明
図面、特に第１図を参照すれば、押し出し機２２と、紡糸ビーム（spinbeam）２５と、練条装置３１とを含む改良された溶融紡止装置を含む本発明が全体的に１０で示されている。押し出し機２２と紡糸ビーム２５とは可動練条装置３１の上方で支持床に固定されている。
練条装置３１はウエッブ形成テーブル９０の構成要素である可動の金網ベルトコンベヤ９２の上方に運動可能に支持されている。ウエッブ形成テーブルは更に、テーブル９０の頂部と紡糸口金２６との間の距離を約３０から１５０センチメートルの範囲内で垂直方向に調整するために使用し得る（垂直方向に）調整可能基部９３を含む。前記基部９３の下方のホイル９４が、ウエッブ形成テーブル９０が紡糸口金２６を交換するためのある程度の空間を提供し得るように水平方向に前後に動きうるように一対の軌条（tracks）９５に取り付けられている。
ポリマはポリマ供給装置２０からホッパ２１中へ送入され、そこでポリマは押し出し機２２において加熱され、溶融され、フィルタ２３と計量ポンプ２４とを介して紡糸ビーム２５へ押し出され、次いで複数の多列のオリフィスを有する紡糸口金２６を通して押し出され、垂直方向に下方へ進行するフィラメントＦを形成する。
フィラメントを細くするよう作用する練条装置３１は細長い長手方向のスロット３２を含み、該スロットは、重力と空気圧とにより移動しているフィラメントのカーテンを受け取るよう紡糸口金の下方に意図的に整合されている。始動が行われた後フィラメントサイズと生産量とに関して最も重要な距離は紡糸口金２６の基部と練条装置３１の頂部との間の距離である。フィラメントＦは練条装置によって吸引されかつ練条される前に、水噴射装置２８によって発生する噴霧と共に、練条装置３１により大気を吸引することによって捕捉された空気（および任意に噴霧化された水）との混合物の急速に移動する流れによって冷却され、部分的に固化される。
さて、第２図を参照すれば、練条装置３１は９０度までの角度で該練条装置３１の上面Ｓから突出している一対の側壁３５、３６を含む水平方向に向き、細長い頂部開放スロットセグメント３３を有するスロット３２を含む。練条装置３１はまた、概ね１５度から６０度の間、好ましくは３０度から４５度の間の角度で頂部スロットセグメント３３から垂下している一対の側壁３７、３８からなる上側スロットセグメント３４を含む。前記スロット３２は更に、一対の底部ブロック５０および５１からなる下側側壁を有する下側スロットセグメント４４を含む。横方向肩部４１がスロット３２の各側において上側スロットセグメント３３および下側スロットセグメント３４との間に位置されている。スロット３２の各側における一対の空気ノズル４２、４３がスロット３２の長手方向長さ全体に亘って延び、上側スロットの側壁３７、３８の下端の内面と底部ブロック５０、５１の対向する面５４、５５との間に形成されている。
空気通路５６が練条装置３１のスロット３２の長手方向長さ全体に亘って延び、２個の垂直方向の仕切り板５９を装着した空気室５８の底にある分離板５７と底部ブロック５０、５１の湾曲面とによって画成されている。空気通路５６は２個の部分、すなわち関連のノズルへ向かう方向に幅が徐々に滑らかに減少していくノズル４２、４３と接続された排出部分６０と、各対の垂直部分の間の円弧状の湾曲部分において４個の平行の垂直部分を含む均一化部分（unifying segment）とに分割される。空気通路６２の前記均一化部分は、練条装置３１の側壁７０、７１の近傍にある分離板５７の縁部に位置した制動板である空気窓（air window）６４を介して空気室５８と接続している。
空気は適当な空気供給装置６６（第１図参照）に接続されたマニホールド６５を介して空気室５８に送られる。空気室５８は、マニホールド６５から空気室５８へ入り、上側セグメントの側壁３７、３８に面し、かつ近接している開放端６９を有する多数の空気配管６８を含む。均一化部分における空気通路の円弧状に湾曲した部分は空気圧を低下させ、それがスロット３２の長手方向長さ全体に亘る、特にノズル４２、４３の出口における空気の流量と流速とを等しくする。空気の通路の面積はノズル４２、４３の出口に至るまで空気窓６４から空気通路に沿って徐々に減少し、これも空気圧の均一化に供する。その結果、ノズル４２、４３の出口における空気の流れはスロット３２の長手方向長さ全体に亘り流量並びに流速が均一とされる。
空気室５８は更に、水供給装置７４に接続された水入口パイプ７２に設置され、かつ流体連通している多数の水噴射ヘッド７６（任意）を含む。水噴射ヘッドからの噴霧は空気供給装置６６から送入されてくる空気を冷却し、それが空気の流れと接触するフィラメントを固化しやくする。
練条装置の底部ブロック５０と５１とは、分離板５７と２個の垂直仕切り板５９とで空気通路を画成する該ブロックの上面が、２個の下方向に円弧状に湾曲された縁部と１個の上方向に円弧状に湾曲された縁部とからなるように構成される。２個の下方向に湾曲された縁部は深さが異なる。空気窓６４により近い縁部は他方の縁部より２から１０ミリメートル長い。練条装置の底部ブロック５０および５１は、該ブロックの位置がノズル４２、４３の空隙を変えるため、従ってプロセスの要件に従って空気の流れの流量と流速とを変えるために上下に調整出来るように、上側側壁７１、７３に延びている孔を貫通する複数のボルト７５によって練条装置の側壁７３、７１に接続されている。
さて、第３図を参照すれば、練条装置３１は各側において、水平方向に対応して延びている孔８１、８２、８３を通して多数のボルト８９により接続された側方カバープレート８０を含む。前記孔を介してスロット３４、４４の幅を変更することが出来る。練条装置３１を密封するために練条装置の本体と側方カバープレートとの間でゴムガスケット８４が使用されている。練条装置３１とウエッブ形成テーブル９０との間の距離は、対応する雌ねじ８５を介して側方カバープレート８０に垂直方向に装着され、ウエッブ形成テーブル９０（第１図参照）に装着されたギアボックス８７によってモータで駆動される雄ねじ８６を用いて調整することが可能である。ねじ８６を回すことにより、ウエッブ形成テーブル９０に対する練条装置３１の位置を調整することが出来る。第３図はまた、それぞれ入力導管６５、６８および７２に取り付けられた空気供給装置６６と水供給導管７４とを示す。
再び第１図を参照すれば、本発明の極めて重要な要素が示されている。ウエッブ形成テーブル９０がフィラメントＦを受け取り、フィラメントを不織布ウエッブに形成するために練条装置３１のスロット３２の下方に位置している。ウエッブ形成テーブル９０はフィラメントを移動している金網ベルトコンベヤ９２上へ引張り降ろすための真空吸引箱を含み、前記ベルトコンベヤは形成されたウエッブを、従来の技術によりウエッブを強化して最終の不織布ウエッブを形成する次の工程へ運ぶ。ウエッブ形成テーブル９０は該テーブル９０の頂部と紡糸口金２６との間の垂直距離を約３０から１８０センチメートルの範囲で調整するために使用される調整可能基部９３を含む。（頂部スロット３２に沿った）練条装置３１と紡糸口金２６の下部分あるいは表面との間の臨界距離は本発明を達成するに重要な調整と重要な距離とを意味する。紡糸口金の底部と練条装置の頂部との間の距離は、通常の作業の間に、好ましくは１０から９０センチメートルの間で調整可能である。以下はポリマとしてポリプロピレンを使用した本発明により構成された装置の一例である。
例  １
対応する生産量においてフィラメントの最大紡糸速度が達成される最適条件を最終的に設定するには正しい始動手順が必要である。従って、始動時、練条装置の頂部から紡糸口金までの距離は従来の１００から１５０センチメートルの離隔距離あるいはそれ以上の範囲である。スロットを通してのフィラメントの糸通しが容易に達成されうるように、０．７（１０ｐｓｉｇ）から１．４ｋｇ／ｃｍ2（２０ｐｓｉｇ）までの範囲の低い空気圧において１．０ｇｈｍ以下の低生産量が設定される。これらの条件で連続したフィラメントの紡糸ラインが一旦設定されると、空気圧が徐々に増加され、紡糸速度を増す。同時に練条装置が紡糸口金により近く位置され、同時に生産量と空気圧とを相応に調整する。
練条装置の頂部から紡糸口金までの最終的な距離は、通常の作動中は約５から１５０センチメートル、好ましくは２０から９０センチメートルの間である。練条装置の頂部スロットセグメント３３の頂部における幅は約１０から２０センチメートルである。上側スロットセグメント３４の頂部の幅は約５から１５センチメートルである。肩部４１におけるスロット３２の対向縁部の間の幅は約０．３から２．０センチメートルの間である。ノズル４２、４３の出口の空隙は約０．１から０．６ミリメートルの間である。空気供給装置６６からスロットの両側に導入される空気の流れはノズル４２、４３の出口を出る時は約１００から３５０メートル／秒の速度であり、それらが合流するにつれて乱流を形成する。ノズル４２、４３から出て行く空気の流れによって空気と噴霧とが頂部開放端３３から吸引され、これらの吸引された空気の流れと噴霧とはフィラメントを冷却し、上側スロットセグメント３４に沿ってノズル４２、４３までひきずり、そこで乱流の空気の流れと合流する。このように捕捉されたフィラメントは、空気の流れのパターンに従ってノズルの下方の空気の流れと共に動いている間に集中的に「はためき」あるいは「波動」パターンを形成する。この集中的な「はためき」運動が、練条装置が紡糸口金に近接することとあいまって理想的な状態を作る。その理想的な状態においてははためき運動による「形状効力（form drag）」によって発生した顕著に増加した空気抗力が、依然として「高温にある」フィラメントに加えられ、従って延伸を容易にし、ポリプロピレンに対しては毎時、紡糸口金の幅に対応する寸法として以下言及する機械幅１メートル当たり約７０から３６０キログラムの生産速度で０．１から２．５デニールのフィラメントを、ポリエチレンテレフタレートに対しては毎時機械幅１メートル当たり約１００から５４０キログラムの生産速度で０．３から４．５デニールのフィラメントを生産する。
例  ２
練条装置の頂部スロットセグメント３３の頂部における幅は１０センチメートルである。上側スロットセグメント３４の頂部における幅は５センチメートルである。肩部４１におけるスロット３２の対向縁部の間の幅は３ミリメートルである。ノズル４２、４３の出口の空隙は０．１ミリメートルである。
紡糸口金の幅は１０センチメートルである。紡糸口金の孔の数は１４４で、オリフィスの直径は０．３５ミリメートルである。紡糸ビームの直ぐ下方に位置している冷却室は１５×２８センチメートルであり、７．２℃（４５°Ｆ）から１５．５℃（６０°Ｆ）の冷却空気を供給する。使用される原料はポリプロピレン３５ＭＦＲである。使用される処理温度は２３０℃である。使用される生産量は毎分孔当たり２．５グラムである。練条装置の頂部から紡糸口金までの距離は４０センチメートルである。練条装置に供給される空気は３．０ＮＭ／分であり、圧力は３．８５ｋｇ／ｃｍ2（５５ｐｓｉｇ）である。練条装置の底部からウエッブ形成テーブル９０の表面までの距離は４０センチメートルである。細いフィラメントのカーテンの均一なシートが、フィラメントカーテンの両側からの２本の空気の流れによって相互に合わされた下方向の乱流の空気の流れによって延伸された後練条装置のスロットから出てくる状態が示されている。このようにして得られた不織布はフィラメントサイズが３．５デニールの優れた均一性を有している。この場合のフィラメントの紡糸速度は毎分６、４００メートルである。
処理は以下のように始動手順を経由する必要がある。初期のポリマの生産量は毎分孔当たり０．５グラムである。練条装置は紡糸口金の下方１５０センチメートルに位置している。練条装置に対して、１．０５ｋｇ／ｃｍ2（１５ｐｓｉｇ）の空気圧が使用される。僅かに冷却空気が供給される。このような状態における練条装置を通してのフィラメントの糸通しは容易に完了する。その後、練条装置は徐々に上方へ移動され、一方空気圧と生産量が対応して増加し、次いで、前述した最終の処理状態に達するまである量の冷却空気が供給される。始動を完了しうるある範囲の状態があることに注目すべきである。始動の唯一の目的は安定した紡糸ラインを確立するために練条装置のスロットを通してフィラメントを糸通しすることである。適正な始動手順がないとすれば、前述のような最終の処理状態は達成し得ない。すなわち、未硬化のフィラメントが練条装置の固体構成要素と接触してスロットを閉塞させ、処理を停止せねばならないようにする問題に直面することなく、紡糸口金の下方４０センチメートルに位置した練条装置を通して毎分孔当たり２．５グラムの速度で押し出されているフィラメントを糸通しすることは不可能である。
例  ３
例２と同じ装置設定を使用し、原料はＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）を使用している。使用した処理温度は２９０℃である。始動として、毎分孔当たり０．５グラムの生産量を使用し、練条装置は紡糸口金から１２０センチメートルのところに位置している。冷却空気はなんら必要ない。練条装置には、２．０ＮＭ／分の流量で１．４ｋｇ／ｃｍ2（２０ｐｓｉｇ）の空気圧が供給される。スロットを通してのフィラメントの糸通しを容易に達成することが出来る。次いで、例２で説明したように、練条装置を上方に動かしている間に空気圧と生産量とを徐々に増加させる。練条装置を紡糸口金から２５センチメートルのところに位置させ、ウエッブ形成テーブルをスロットの４０センチメートル下方に位置させ、毎分孔当たり４．０グラムの生産量と４．９ｋｇ／ｃｍ2（７０ｐｓｉｇ）の空気圧である処理条件が最終的に設定される。このようにして得られたウエッブはフィラメントサイズが４．５デニールの優れた均一性を有している。フィラメントの紡糸速度は毎分８、０００メートルである。
例  ４
例２と同様に、３５ＭＦＲポリプロピレンを使用し、より低い生産量を使用すると、このようにして得られた不織布ウエッブは種々のフィラメントサイズに対してより優れた均一性を有している。毎分孔当たり１．０グラムの生産量に対して、練条装置の空気圧は３．１５ｋｇ／ｃｍ2（４５ｐｓｉｇ）であり、練条装置は紡糸口金から３０センチメートル離され、１．８デニールのフィラメントサイズのウエッブが生産される。毎分孔当たり０．５グラムの生産量に対して、紡糸口金の下方３０センチメートルのところに位置する練条装置の空気圧は２．４５ｋｇ／ｃｍ2（３５ｐｓｉｇ）で、フィラメントサイズ１．０デニールのウエッブが生産される。生産量が毎分孔当たり０．１グラムに低下し、空気圧が１．７５ｋｇ／ｃｍ2（２５ｐｓｉｇ）で、練条装置が紡糸口金の下方２０センチメートルのところに位置すると、フィラメントサイズが０．２５デニールの均一なウエッブが得られる。
始動の間、フィラメントはわずかな生産量で下方で垂直方向に進行しているカーテンの形態で紡糸口金を通して押し出され、練条装置はわずかな空気圧と流量で紡糸口金から下方へ離されて位置する。このような設定により、フィラメントのカーテンは大気のみによっても冷却され、練条装置中へ吸引される前にフィラメント間のくっつきを阻止する。紡糸ラインが完全に設定されかつ安定すると、練条装置は徐々に紡糸口金に向かって上方へ動かされ、一方練条装置への空気供給の圧力と流量並びにポリマの生産量を同時に増加させる。練条装置が紡糸口金により近接するよう動き、より高圧の空気圧とより多い流量とが使用されるにつれて、フィラメントが練条されつつある時の温度と、フィラメントに対する練条力とが対応して増加し、その結果より小さいサイズのフィラメントが生産される。フィラメントサイズが減少するとフィラメントの冷却を促進し、そのため練条装置は、フィラメントが練条装置に入る前に相互にくっつくことなく、紡糸口金に向かって更に上方に動くことが出来る。練条装置の位置、空気供給の流量と圧力、および溶融ポリマの生産量を交互に調整するこれらの段階を繰り返すことにより、所定の処理条件に対して最大の生産量で最も細い（デニールが最小の）フィラメントが生産されるという所望の生産に到達し得る。前述のように処理条件を調整している間に、ウエッブ形成テーブルの位置が調整され、結果的に得られたウエッブの最良の均一性を達成する。次いで、形成されたウエッブは、ウエッブの最終用途に応じて、最終の紡糸結合の布ウエッブを形成するよう結合、すなわち絡ませるか、あるいは何ら別の処理を加えることなくそのまま巻き取るよう多くの従来の方法の一つで処理すればよい。
好適実施例は通常の作動の間紡糸口金から約５から５０センチメートルの近接した距離まで持ち上げうる練条装置を含む。ポリエチレンに対しては毎時機械幅１メートル当たり７０から３６０キログラムの生産速度で０．１から２．５デニールのフィラメントを、ポリエチレンテレフテレートに対しては毎時機械幅１メートルに対して１００から５４０キログラムの生産速度で０．３から４．５デニールのフィラメントを生産することが可能である。好適実施例は更に、均一な不織布ウエッブを形成するために紡糸口金と練条装置の位置に従って、水平方向および垂直方向の双方にその位置を調整することが可能なウエッブ形成テーブルを含む。前記不織布ウエッブは次いで多くの周知の技術の一つによって結合され最終の紡糸結合した布ウエッブを生産し得る。
このように、本発明は前述した目的、狙い、および利点を完全に満足させる紡糸結合した不織布ウエッブを生産する装置と方法とを提供したことが明らかである。
本発明を最も実用的で好ましい実施例と考えられるものについて図示し、かつ説明してきた。しかしながら、本発明の範囲内での変更が可能で、かつ当該技術分野の専門家には修正が明らかに想起されることが認められる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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