CN106574400A - 极细纤维生成方法以及生成装置 - Google Patents

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Abstract

极细纤维生成装置具有：第一加热部、喷嘴部、热风加热部、热风吹出部、第二加热部、以及纤维捕集部。第一加热部将热塑性树脂熔融。喷嘴部将由第一加热部熔融后的热塑性树脂排出。热风吹出部向由喷嘴部排出且熔融的热塑性树脂喷吹由热风加热部生成的高温的气体，使其拉伸而纤维化。第二加热部使生成的纤维进一步加热拉伸而细线化。纤维捕集部捕集由第二加热部细线化后的纤维状的热塑性树脂。

Description

极细纤维生成方法以及生成装置
技术领域
本发明涉及生成极细纤维集合体的极细纤维生成方法以及生成装置。
背景技术
熔喷法是将热塑性的原料树脂熔融并挤出的由纤维得到纤维集合体的熔融纺丝方法。在该方法中使用熔融纺丝装置，该熔融纺丝装置设置有：喷嘴孔的列，其沿宽度方向隔开间隔配置成一列且用于将熔融的原料树脂吹出而形成纤维；以及一对狭缝，其设置在该喷嘴孔的列的两侧且用于吹出热风。并且，吹出的热风与从喷嘴孔的列吹出的熔融树脂直接接触。利用将该吹出的熔融树脂粉碎的力而进行细纤维化并且生成极细纤维，并且吹向以与喷嘴孔的列对置的方式配置的纤维捕集部，使极细纤维聚集而生成极细纤维集合体。
对于这种极细纤维集合体的生成装置，为了高效地将纤维细纤维化而进行了各种研究。例如，在专利文献1所公开的装置中，在吹出热风的喷嘴孔的列的两侧设置有用于吹出第二热风的狭缝。所吹出的第二热风以在喷嘴孔的列的前端合流的方式而被导入，从而进行细纤维化并生成极细纤维。另外，在专利文献2中，公开了通过将独立于将热塑性树脂熔融的加热装置的第二加热装置配置在纺丝喷嘴的正下方而得到极细纤维的方法。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2014-88639号公报
专利文献2：日本特开平8-81817号公报
发明内容
本发明提供能够容易且以稳定的状态大量得到细且纤维直径均匀的极细纤维的极细纤维生成方法以及生成装置。
本发明的一个方式所涉及的极细纤维生成装置具有：第一加热部、喷嘴部、热风加热部、热风吹出部、第二加热部、以及纤维捕集部。第一加热部将热塑性树脂熔融。喷嘴部将由第一加热部熔融后的热塑性树脂排出。热风加热部生成高温的气体。热风吹出部向由喷嘴部排出且熔融的热塑性树脂喷吹由热风加热部生成的高温的气体，使其拉伸而纤维化。在第二加热部设置有使由热风吹出部纤维化后的热塑性树脂通过而对其进行加热的贯通孔。然后，纤维化后的热塑性树脂在通过贯通孔时被加热而进一步细线化。纤维捕集部捕集由第二加热部细线化后的纤维状的热塑性树脂。
在本发明的一个方式所涉及的极细纤维生成方法中，首先将热塑性树脂熔融。将该熔融的热塑性树脂从喷嘴部排出，并向由喷嘴部排出且熔融的热塑性树脂喷吹高温的气体，使其拉伸而纤维化。对这样纤维化后的热塑性树脂进行加热，使热塑性树脂进一步细线化并进行捕集。
如以上那样，在本发明的方式所涉及的极细纤维生成装置以及生成方法中，不会使从喷嘴部排出的纤维状的熔融树脂振动，另外，不会因第二加热部而使熔融树脂气化。因此，能够由从喷嘴部排出的纤维状的熔融树脂，无断裂且容易地以稳定的状态生成细且纤维直径均匀的极细纤维。
附图说明
图1是对本发明的实施方式所涉及的极细纤维生成装置的一例进行说明的示意图。
图2是对图1所示的极细纤维生成装置的喷嘴部以及热风吹出部与第二加热部之间的位置关系进行说明的示意图。
图3是图2所示的第二加热部的示意立体图。
图4A是对排列有多个本发明的实施方式所涉及的喷嘴部、热风吹出部、以及第二加热部的装置进行说明的示意图。
图4B是对排列有多个本发明的实施方式所涉及的熔融纺丝单元、第二加热部的装置进行说明的示意图。
图5A是示出本发明的实施方式所涉及的实施例的纤维缺陷(大)的观察图像的图。
图5B是示出本发明的实施方式所涉及的实施例的纤维缺陷(小)的基于扫描型电子显微镜(SEM)得到的观察图像的图。
图6是对本发明的实施方式所涉及的实施例1的纤维直径分布与比较例1的纤维直径分布进行比较的图。
具体实施方式
在对本发明的实施方式进行说明之前，对现有技术中存在的问题点进行简单说明。在专利文献1所记载的技术中，由于向从喷嘴孔挤出的纤维状的熔融树脂直接喷吹热风，因此产生紊流，使熔融树脂的流动紊乱而产生振动。由于产生这种振动，因此无法以稳定的状态拉伸纤维，纤维直径偏差变大。另外，在专利文献2所记载的技术中，由于在纺丝喷嘴的正下方配置有第二加热装置，因此从纺丝喷嘴挤出的纤维状的熔融树脂容易气化，无法进行稳定的细纤维化。
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
图1示出本发明的实施方式所涉及的极细纤维生成装置110的一例。极细纤维生成装置110具有熔融纺丝单元100、第二加热部200、以及纤维捕集部300。
用于由原料树脂400制造纤维700的熔融纺丝单元100包括：树脂供给部101、第一加热部102、喷嘴部103、作为热风加热部的一例的热风产生装置105、以及热风吹出部104。
树脂供给部101将原料树脂400向第一加热部102供给。作为原料树脂400，例如可以使用聚丙烯树脂、聚酯树脂、聚乙烯树脂、或者聚酰胺树脂等热塑性树脂。
第一加热部102的轴向的一端与树脂供给部101连接，将从树脂供给部101供给的原料树脂400熔融。
喷嘴部103配置在第一加热部102的轴向的另一端，从喷嘴孔103a沿着轴向(与铅垂方向垂直的方向、即水平方向；换言之，纺丝方向)排出熔融树脂500。
热风产生装置105配置在喷嘴部103的周围，产生高温(例如400℃)的气体(例如空气)。在此，作为高温的例子，处于300～500℃左右的范围，作为气体的例子，有空气或氮气。
对于热风吹出部104而言，作为一例配置在喷嘴部103的下部并且与热风产生装置105连接。热风吹出部104从热风吹出孔104a沿着轴向(与铅垂方向垂直的方向、即水平方向；换言之，纺丝方向)吹出由热风产生装置105产生的高温的气体作为热风600。其结果是，从喷嘴部103的喷嘴孔103a排出的熔融树脂500通过从热风吹出部104的热风吹出孔104a吹出的热风600沿着纺丝方向拉伸一次而被纤维化，从而形成纤维700。
第二加热部200以在喷嘴部103的轴向上与喷嘴部103隔开恒定的距离D2的方式配置。第二加热部200是在中央部具有贯通孔200a的筒状的加热器。由此，在纤维700与热风600一起通过第二加热部200的贯通孔200a时，通过作为第二加热部200的加热器对纤维700进行加热。通过第二加热部200的加热效果与热风600，利用热风600拉伸一次而被纤维化的纤维700进一步拉伸，从而形成极细纤维700A。
纤维捕集部300是以在第二加热部200的轴向上与第二加热部200隔开某一恒定距离的方式配置的板状的构件。纤维捕集部300捕集极细纤维700A而形成纤维集合体。在此，作为某一恒定距离的一例为30cm左右的距离，但只要能够捕集，则不限于该值。
在具有这种结构的极细纤维生成装置110中，利用以下这样的极细纤维生成方法来生成极细纤维700A。
首先，将原料树脂400向第一加热部102供给。
接下来，所供给的原料树脂400被第一加热部102加热而熔融。
接下来，被第一加热部102熔融的熔融树脂500被供给至喷嘴部103，从喷嘴部103的喷嘴孔103a沿着轴向(水平方向)排出。此时，与排出同时地或者在排出前，从热风吹出部104的热风吹出孔104a沿着轴向(水平方向)吹出由热风产生装置105产生的热风600。根据该结构，从喷嘴部103的喷嘴孔103a排出的熔融树脂500通过从热风吹出部104的热风吹出孔104a吹出的热风600沿着水平方向拉伸一次而被纤维化，从而形成纤维700。
接下来，纤维700与热风600一起通过第二加热部200的贯通孔200a。此时，通过第二加热部200对纤维700进行加热。其结果是，通过第二加热部200的加热效果与热风600，利用热风600拉伸一次而被纤维化的纤维700沿着水平方向进一步拉伸，从而形成极细纤维700A。
接下来，纤维700通过第二加热部200拉伸而成的极细纤维700A被纤维捕集部300捕集而形成纤维集合体。
根据这种结构，不会使从喷嘴部103的喷嘴孔103a排出的纤维状的熔融树脂500振动，也不会因第二加热部200导致的加热拉伸而使纤维700气化。因此，能够由从喷嘴部103的喷嘴孔103a排出的纤维状的熔融树脂500，无断裂且容易地以稳定的状态生成由细且纤维直径均匀的极细纤维700A构成的纤维集合体。
在熔融纺丝单元100、第二加热部200、纤维捕集部300中，纺丝方向配置为与铅垂方向垂直的方向(水平方向)。因此，不会出现如下情况：与构成第二加热部200的贯通孔200a的加热器内壁接触的纤维700再次熔融而恢复成具有流动性的熔融树脂，以非纤维状态附着于喷嘴部103或者纤维捕集部300，从而导致纺丝不稳定。由此，不会降低品质，能够以稳定的状态进行纺丝。
图2是示出喷嘴部103、热风吹出部104以及第二加热部200之间的位置关系的示意图。第二加热部200的贯通孔200a的中心配置于在铅垂方向上比热风吹出部104的热风吹出孔104a的中心的高度低距离D1的位置。因此，能够降低因纤维700的自重而使纤维700相对于行进方向下降的影响。因此，能够使纤维700通过第二加热部200的大致中心部的贯通孔200a。
作为距离D1，优选1mm以上且10mm以下。在距离D1小于1mm的情况下，由于重力造成的纤维下降的影响而使纤维容易与加热器内壁下部接触，导致再熔融而使纺丝变得不稳定。另外，若距离D1大于10mm，则无法使纤维通过加热器的大致中心部。需要说明的是，为了降低因纤维700的自重而使纤维700相对于行进方向(水平方向)下降的影响，可以将第二加热部200的轴向设置为相对于纤维捕集部300的方向向下倾斜。
此外，在图2中，优选第二加热部200在轴向(例如水平方向)上从排出熔融树脂500的喷嘴部103的前端以及热风吹出部104的前端离开距离D2。根据该结构，能够抑制因热风600而将纤维700气化的情况，并且能够高效地进行细纤维化。
并且，优选距离D2大于20mm且小于100mm，优选在离开这样的距离D2的位置配置第二加热部200。即，优选第二加热部200配置在距喷嘴部103以及热风吹出部104大于20mm且小于100mm的位置。在第二加热部200接近喷嘴部103以及热风吹出部104至20mm以下的情况下，产生纤维700气化的不良情况。另一方面，在离开100mm以上的情况下，纤维700因热风600而大幅扩散，无法通过第二加热部200的贯通孔200a，并且通过贯通孔200a后的纤维700也容易与加热器内壁接触。因此，导致再次熔融而使纺丝变得不稳定。
需要说明的是，在图1以及图2中，利用将喷嘴部103配置在上部而将热风吹出部104配置在下部的图进行了说明，但也可以将喷嘴部103与热风吹出部104上下颠倒地配置。在此，在将喷嘴部103配置在上部而将热风吹出部104配置在下部的情况下，由于重力，熔融树脂容易被导入空气中，从而能够使纺丝稳定。另一方面，在将喷嘴部103与热风吹出部104上下颠倒地配置的情况下，在因维护等而停止纺丝时，能够抑制熔融树脂流入热风吹出部104而造成堵塞的情况。
在图1、图2中，使用中空形状(圆筒形状)的加热器作为第二加热部200，从而如图1所示，能够使纤维700与热风600一起通过第二加热部200的内部的圆柱状的贯通孔200a。
图3示出第二加热部200的另一形状的例子。在图3所示的第二加热部200中，朝向图1所示的纤维捕集部300而从入口侧的内径di至出口侧的内径do逐渐变大。该形状使纤维700的流动稳定化，故而优选。在该情况下，贯通孔200a形成为从入口朝向出口扩大的圆锥台形状。
另外，优选在第二加热部200中，在下部的至少一部分设置有沿着轴向从一端延伸至另一端的狭缝状的切口部201。由于切口部201，即使在与第二加热部200的内壁接触的纤维700再次熔融的情况下，该熔融树脂也不会在第二加热部200的下部固着并且停滞，而是从切口部201沿铅垂方向向下流落。因此，不会出现因熔融树脂堵塞贯通孔200a而阻碍纺丝的情况，能够以稳定的状态进行纺丝。
另外，优选图1所示的第一加热部102、热风产生装置105、第二加热部200各自的加热温度设定为满足以下的关系。
第一加热部102＜热风产生装置105＜第二加热部200
即，第二加热部200的加热温度设定为比作为热风加热部的热风产生装置105的加热温度高，热风产生装置105的加热温度设定为比第一加热部102的加热温度高。
更详细而言，优选满足第一加热部102的熔融树脂500的加热温度＜热风产生装置105的热风600的加热温度＜第二加热部200的加热器的加热温度的关系。
根据该温度设定，能够更可靠地防止在由原料树脂400经由熔融树脂500形成纤维700并最终形成极细纤维700A的阶段，分别对原料树脂400、熔融树脂500、纤维700急剧地加热而导致的突沸的气化。另外，能够像这样对原料树脂400、熔融树脂500、纤维700阶段性地进行加热，因此能够更可靠地生成具有均匀的纤维直径的极细纤维。
根据本实施方式，能够抑制细线化的过程中的树脂的气化，能够抑制高温的气体(热风600)的紊流导致的纤维的流动的紊乱。因此，能够无断裂且容易地以稳定的状态大量制作细且纤维直径均匀的极细纤维。
图4A以及图4B示出本实施方式所涉及的极细纤维生成装置110的应用例。
在图4A所示的极细纤维生成装置110B中，分别沿纵向或者/以及横向排列有多个喷嘴部103、热风吹出部104、第二加热部200而构成多连喷嘴。作为一例，在图4A中上述构件分别沿横向排列而构成多连喷嘴。并且，该多连喷嘴与第一加热部102连接。根据这种结构，能够一次从多个喷嘴部103同时排出多股熔融树脂500并且从多个热风吹出部104同时吹出多股热风600。其结果是，能够同时生成沿纺丝方向拉伸一次进行纤维化而成的多个纤维700。通过像这样构成多连喷嘴型式，从而生产率提高。
另外，在图4B所示的极细纤维生成装置110C中，沿纵向或者/以及横向排列有多个熔融纺丝单元100、第二加热部200。作为一例，在图4B中上述构件分别沿纵向排列。熔融纺丝单元100具有喷嘴部103与热风吹出部104，因此在该情况下，喷嘴部103、热风吹出部104、第二加热部200分别沿纵向排列多个而构成多连喷嘴。在该结构中，能够将由不同树脂或不同纤维直径形成的多个纤维复合化或者层叠化。
需要说明的是，在图4A所示的极细纤维生成装置110B中，也能够通过相互改变多个喷嘴部103的排出口的直径，从而将由不同纤维直径形成的多个纤维复合化或者层叠化。或者，若对各个喷嘴部103分别设置第一加热部102，则能够将由不同树脂形成的多个纤维复合化或者层叠化。
以下，参照附图对本发明的实施方式的实施例所涉及的极细纤维集合体及其制造方法进行详细说明。需要说明的是，实施例的评价方法使用以下的方法。
A.纤维生成量
对于纤维生成量，如以下那样求取。即，利用精密天平计量由单个喷嘴在单位时间(1小时)被纤维捕集部300捕集的纤维集合体的总重量，通过该总重量进行计算。需要说明的是，作为精密天平使用SARTORIUS公司制BP210D。
B.平均纤维直径以及纤维直径偏差
极细纤维700A的平均直径如以下那样求取。即，根据电子显微镜的表面观察图像计测极细纤维的直径，利用其平均值进行求取。此时，对于用于平均的极细纤维数量，测定在同一视野内随机地抽出的10根以上的极细纤维的直径，利用从不同的位置采取的5处样本进行计算，从而使用合计50根以上的极细纤维直径进行计算。此时，对于纤维直径偏差也设为3σ(标准偏差的3倍)而进行计算。需要说明的是，作为电子显微镜使用KEYENCE公司制VE7800。
C.纤维缺陷(大)
图5A为观察极细纤维的状态时的图像，示出纤维缺陷(大)800。对于纤维缺陷(大)800，如以下那样进行评价。即，在被纤维捕集部300捕集的纤维集合体中，对于单位面积(□100mm)，通过目视观察以及触诊来计数1mm以上的巨大的块状树脂的个数，通过该个数进行评价。
D.纤维缺陷(小)
图5B为观察极细纤维的详细状态时的图像，示出纤维缺陷(小)900。对于纤维缺陷(小)900，如以下那样进行评价。即，根据SEM的倍率100倍的表面图像来计数未纤维化的块状树脂的个数，通过该个数进行评价。此时，在从不同的位置采取的5个样本的5个图像中计数块状树脂的个数，作为合计5个位置的合计而进行计算。需要说明的是，作为电子显微镜使用KEYENCE公司制VE7800。
以下，根据实施例对本发明的效果进行具体说明，但本发明并不限定于这些实施例。
(实施例1)
使用图1所示的极细纤维生成装置110制作极细纤维集合体。制作条件如下。
原料树脂：聚丙烯树脂(MFR(熔体流动速率)：1200g/10分钟)
纺丝方向：水平方向
第一加热部：设定温度300℃
热风吹出部：设定温度400℃
第二加热部：设定温度500℃
热风速度：200m/sec
距离D1：5mm
距离D2：50mm
加热器内径di-do：30mm-30mm
加热器壁厚T：5mm
加热器长度L：40mm
加热器切口宽度b：0mm
其结果是，使制作出的极细纤维集合体的纤维生成量为0.8kg/h，平均纤维直径为345nm，纤维直径偏差为±40％。另外，纤维缺陷(大)为5个，纤维缺陷(小)为20个。
(实施例2)
对于实施例2，也使用图1所示的极细纤维生成装置110制作极细纤维集合体。制作条件如下。与实施例1的不同之处在于，作为第二加热部200的形状，设为朝向纤维捕集部300而内径逐渐变大的形状。
原料树脂：聚丙烯树脂(MFR：1200g/10分钟)
纺丝方向：水平方向
第一加热部：设定温度300℃
热风吹出部：设定温度400℃
第二加热部：设定温度500℃
热风速度：200m/sec
距离D1：5mm
距离D2：50mm
加热器内径di-do：30mm-60mm
加热器壁厚T：5mm
加热器长度L：40mm
加热器切口宽度b：0mm
其结果是，所制作出的极细纤维集合体的纤维生成量与实施例1大致相同为0.8kg/h，但平均纤维直径变细为307nm，纤维直径偏差也变小为±28％。另外，纤维缺陷(大)为3个，纤维缺陷(小)为5个，与实施例1相比具有变少的趋势。
(实施例3)
对于实施例3，也使用图1所示的极细纤维生成装置110制作极细纤维集合体。制作条件如下。与实施例1的不同之处在于，作为第二加热部200的形状，设为在加热器下部具有切口部201的形状。在本实施例3中，作为切口部201的形状，以按照切口宽度b遍及加热器长度L而贯通的形式形成切口，但不限定于该形状，也可以以在加热器下部的至少一部分具有切口部的形状来实施。
原料树脂：聚丙烯树脂(MFR：1200g/10分钟)
纺丝方向：水平方向
第一加热部：设定温度300℃
热风吹出部：设定温度400℃
第二加热部：设定温度500℃
热风速度：200m/sec
距离D1：5mm
距离D2：50mm
加热器内径di-do：30mm-30mm
加热器壁厚T：5mm
加热器长度L：40mm
加热器切口宽度b：5mm
其结果是，所制作出的极细纤维集合体的纤维生成量与实施例1大致相同为0.8kg/h，平均纤维直径以及纤维直径偏差分别为355nm、±38％而处于同一水平，但纤维缺陷(大)为0个，纤维缺陷(小)为1个，与实施例1相比具有能够大幅减少的趋势。
(比较例1)
作为比较例1，除不存在第二加热部200以外，使用与图1所示的极细纤维生成装置相同的装置制作极细纤维集合体。制作条件如下。
原料树脂：聚丙烯树脂(MFR：1200g/10分钟)
纺丝方向：水平方向
第一加热部：设定温度300℃
热风吹出部：设定温度400℃
第二加热部：无
其结果是，所制作出的极细纤维集合体的纤维生成量为0.8kg/h而与实施例1～3处于同一水平，但平均纤维直径为807nm而比实施例1～3粗，此外，纤维直径偏差为±64％而比实施例1～3大。另外，纤维缺陷(大)为6个，纤维缺陷(小)为18个。
(比较例2)
作为比较例2，除纺丝方向为沿垂直方向向下以外，使用与图1所示的极细纤维生成装置相同的装置制作极细纤维集合体。制作条件如下。但是，对于第二加热部200与热风吹出部104的距离D1，由于在垂直方向上不受重力的影响，因此设定为0mm。
原料树脂：聚丙烯树脂(MFR：1200g/10分钟)
纺丝方向：垂直方向(向下)
第一加热部：设定温度300℃
热风吹出部：设定温度400℃
第二加热部：设定温度500℃
热风速度：200m/sec
距离D1：0mm
距离D2：50mm
加热器内径di-do：30mm-30mm
加热器壁厚T：5mm
加热器长度L：40mm
加热器切口宽度b：0mm
其结果是，所制作出的极细纤维集合体的纤维生成量、平均纤维直径、以及纤维直径偏差与实施例1处于同一水平，分别为0.8kg/h、353nm、±42％。但是，纤维缺陷(大)以及纤维缺陷(小)分别为52个、105个，与实施例1相比大幅增加。
(比较例3)
作为比较例3，使用图1所示的极细纤维生成装置制作极细纤维集合体。制作条件如下。与实施例1的不同之处在于，将第二加热部200与热风吹出部104之间的距离D1设定为0mm。
原料树脂：聚丙烯树脂(MFR：1200g/10分钟)
纺丝方向：水平方向
第一加热部：设定温度300℃
热风吹出部：设定温度400℃
第二加热部：设定温度500℃
热风速度：200m/sec
距离D1：0mm
距离D2：50mm
加热器内径di-do：30mm-30mm
加热器壁厚T：5mm
加热器长度L：40mm
加热器切口宽度b：0mm
其结果是，所制作出的极细纤维集合体与实施例1相比，纤维生成量变少为0.5kg/h，平均纤维直径为360nm而处于同一水平，纤维直径偏差为±53％而比实施例1变差。另外，纤维缺陷(大)为5个处于同一水平，但纤维缺陷(小)为60个，与实施例1相比大幅增加。
(比较例4)
作为比较例4，使用图1所示的极细纤维生成装置制作极细纤维集合体。制作条件如下。与实施例1的不同之处在于，第二加热部200与排出熔融树脂的喷嘴部103以及热风吹出部104接近配置为距该喷嘴部103以及热风吹出部104的距离D2为20mm。
原料树脂：聚丙烯树脂(MFR：1200g/10分钟)
纺丝方向：水平方向
第一加热部：设定温度300℃
热风吹出部：设定温度400℃
第二加热部：设定温度500℃
热风速度：200m/sec
距离D1：5mm
距离D2：20mm
加热器内径di-do：30mm-30mm
加热器壁厚T：5mm
加热器长度L：40mm
加热器切口宽度b：0mm
其结果是，所制作出的极细纤维集合体与实施例1相比，纤维生成量大幅变少为0.3kg/h，平均纤维直径也变粗，纤维直径偏差也变差。平均纤维直径与纤维直径偏差分别为530nm、±55％。另外，纤维缺陷(大)为4个而处于同一水平，但纤维缺陷(小)为35个而大幅增加。
(比较例5)
作为比较例5，使用图1所示的极细纤维生成装置制作极细纤维集合体。制作条件如下。与实施例1的不同之处在于，第二加热部200与排出熔融树脂的喷嘴部103以及热风吹出部104分离地配置为距该喷嘴部103以及热风吹出部104的距离D2为100mm。
原料树脂：聚丙烯树脂(MFR：1200g/10分钟)
纺丝方向：水平方向
第一加热部：设定温度300℃
热风吹出部：设定温度400℃
第二加热部：设定温度500℃
热风速度：200m/sec
距离D1：5mm
距离D2：100mm
加热器内径di-do：30mm-30mm
加热器壁厚T：5mm
加热器长度L：40mm
加热器切口宽度b：0mm
其结果是，所制作出的极细纤维集合体与实施例1相比，纤维生成量为0.8kg/h而与实施例1处于同一水平，但平均纤维直径变粗，纤维直径偏差也变差。平均纤维直径与纤维直径偏差分别为610nm、±89％。另外，纤维缺陷(大)为7个而处于同一水平，但纤维缺陷(小)为57个而大幅增加。
(比较例6)
作为比较例6，使用图1所示的极细纤维生成装置制作极细纤维集合体。制作条件如下。与实施例1的不同之处在于，将热风吹出部104的设定温度设定为第二加热部200的设定温度以上。
原料树脂：聚丙烯树脂(MFR：1200g/10分钟)
纺丝方向：水平方向
第一加热部：设定温度300℃
热风吹出部：设定温度500℃
第二加热部：设定温度500℃
热风速度：200m/sec
距离D1：5mm
距离D2：50mm
加热器内径di-do：30mm-30mm
加热器壁厚T：5mm
加热器长度L：40mm
加热器切口宽度b：0mm
其结果是，所制作出的极细纤维集合体与实施例1相比，纤维生成量变少为0.1kg/h，而平均纤维直径以及纤维直径偏差分别为358nm、±43％而处于同一水平。另外，纤维缺陷(大)为5个而处于同一水平，但纤维缺陷(小)为150个而大幅增加。
表1中汇总示出上述结果。
[表1]
另外，在图6中示出根据测定实施例1以及比较例1的纤维直径得到的结果而制成的分布图。根据表1，对实施例1与比较例1进行比较可知，通过实施例1的第二加热部200，能够在不减少纤维生成量的情况下显著地细纤维化并且减小纤维直径偏差。其中，在实施例1中，通过1μm以下的极细纤维进行了说明，但对于1μm以上的纤维也能够期待本发明的效果。并且，根据图6的纤维直径分布可知，在实施例1中能够减小纤维直径，并且还能够减小纤维直径偏差。
在实施例2中，通过使第二加热部200的贯通孔200a的形状朝向纤维捕集部300而逐渐变大，能够使纤维700的流动稳定化。另外，能够抑制纤维700与加热器内壁接触而再次熔融的情况。因此，能够增加纤维生成量，并且能够进一步减小纤维直径，还能够减少纤维直径偏差。另外，根据同样的效果，还能够减少纤维缺陷(小)。
在实施例3中，在第二加热部200的加热器下部具有切口部201，从而即使在与加热器内壁接触的纤维700再次熔融的情况下，具有流动性的熔融树脂也不会在加热器下部固着并且停滞而是流落，不会出现堵塞加热器的中空部分而阻碍纺丝的情况。因此，能够以稳定的状态进行纺丝，能够大幅抑制纤维缺陷(大)以及纤维缺陷(小)的产生。
在比较例2中，将纺丝方向配置为垂直方向(向下)。根据这种结构，在比较例2中，纤维700与第二加热部200的加热器内壁接触而再次熔融，具有流动性的熔融树脂以非纤维状态向纤维捕集部300脱落而附着于极细纤维集合体。因此，如表1所示，与实施例1相比，在比较例2中，呈现出如图5A所示那样纤维缺陷(大)增加的结果。在比较例2中向下进行纺丝，但在向上进行纺丝的情况下，具有同样的流动性的熔融树脂以非纤维状态附着于喷嘴部103以及热风吹出部104。因此，纺丝变得不稳定，其结果是，与向下同样地如图5A所示那样纤维缺陷(大)增加，根据情况不同，有时如图5B所示那样纤维缺陷(小)也增加。
在比较例3中构成为，第二加热部200配置在与热风吹出部104相同的高度，即与热风吹出部104的高度之差即距离D1为0。根据这种结构，因重力导致的纤维下降的影响，纤维700容易与构成第二加热部200的贯通孔200a的加热器内壁接触，尤其容易与加热器下部接触。因此，纤维700再次熔融，纤维生成量减少，并且由于具有流动性的熔融树脂而使纤维化变得不稳定。其结果是，如表1所示，与实施例1相比在比较例3中，呈现出纤维直径偏差变大且纤维缺陷(小)也增加的结果。
在比较例4中构成为，第二加热部200与排出熔融树脂的喷嘴部103以及热风吹出部104接近配置为距该喷嘴部103以及热风吹出部104的距离D2为20mm以下。根据这种结构，纤维700容易被喷嘴部103以及热风吹出部104加热而气化。因此，如表1所示，与实施例1相比，在比较例4中纤维生成量减少，并且纤维化变得不稳定，纤维直径偏差变大，纤维缺陷(小)也增加。此外，本发明人鉴于该结果确认到：通过分离至距离D2大于20mm，该影响减小，相反在距离D2为20mm以下的情况下，存在越接近越变差的趋势。
在比较例5中构成为，第二加热部200与排出熔融树脂的喷嘴部103以及热风吹出部104接近配置为距该喷嘴部103以及热风吹出部104的距离D2为100mm以上。根据这种结构，纤维700因热风600而大幅扩散，无法通过第二加热部200的贯通孔200a，并且通过贯通孔200a后的纤维700也容易与加热器内壁接触。因此，再次熔融而使纺丝变得不稳定，如表1所示，与实施例1相比，在比较例5中纤维生成量减少，并且纤维化变得不稳定。其结果是，呈现出纤维直径偏差变大且纤维缺陷(小)也增加的结果。此外，本发明人鉴于该结果确认到：通过使距离D2小于100mm从而该影响减小，相反在距离D2为100mm以上的情况下，存在越远离越变差的趋势。
在比较例6中构成为，将热风吹出部104的温度设定为第二加热部200的设定温度以上。根据这种结构，熔融树脂500急剧地被热风600的温度加热而气化，因此无法进行高效的纤维化。因此，纤维生成速度也变慢，纺丝变得不稳定，如表1所示，与实施例1相比，在比较例6中呈现出纤维缺陷(小)也增加的结果。另外，确认了在将第一加热部102的温度设定为热风吹出部104、第二加热部200的设定温度以上的情况下，同样也被气化而变得不稳定。因此，本发明人发现：将第一加热部102、热风产生装置105、第二加热部200的加热温度设定为，第一加热部102的熔融树脂500的加热温度<热风产生装置105的热风600的加热温度<第二加热部200的加热器的加热温度这样的依次变高的关系成立，这一条件是不产生气化而能够更稳定地生成极细纤维700A的条件。
另外，通过适当组合上述各种实施方式或者变形例中的任意的实施方式或者变形例，能够起到各自所具有的效果。需要说明的是，可以实现实施方式彼此的组合或者实施例彼此的组合或者实施方式与实施例的组合，并且可以实现不同实施方式或者实施例中的特征彼此的组合。
工业实用性
根据本发明的方式所涉及的极细纤维生成方法以及生成装置，能够抑制细线化的过程中的树脂的气化，能够抑制因高温气体导致的紊流而造成纤维的流动的紊乱。因此，能够无断裂且容易地以稳定的状态大量制造细且纤维直径均匀的极细纤维。
附图标记说明
100 熔融纺丝单元
101 树脂供给部
102 第一加热部
103 喷嘴部
103a 喷嘴孔
104 热风吹出部
104a 热风吹出孔
105 热风产生装置
110、110B、110C 极细纤维生成装置
200 第二加热部
200a 贯通孔
201 切口部
300 纤维捕集部
400 原料树脂
500 熔融树脂
600 热风
700 纤维
700A 极细纤维
800 纤维缺陷(大)
900 纤维缺陷(小)

Claims (11)

1.一种极细纤维生成装置，具备：
第一加热部，其将热塑性树脂熔融；
喷嘴部，其排出由所述第一加热部熔融后的所述热塑性树脂；
热风加热部，其生成高温的气体；
热风吹出部，其向由所述喷嘴部排出且熔融的所述热塑性树脂喷吹由所述热风加热部生成的所述高温的气体，使熔融的所述热塑性树脂拉伸而纤维化；
第二加热部，其设置有使由所述热风吹出部纤维化后的所述热塑性树脂通过并对该热塑性树脂进行加热的贯通孔，在纤维化后的所述热塑性树脂通过所述贯通孔时，所述第二加热部对纤维化后的所述热塑性树脂进行加热而使纤维化后的所述热塑性树脂进一步细线化；以及
纤维捕集部，其捕集通过所述第二加热部细线化后的纤维状的所述热塑性树脂。
2.根据权利要求1所述的极细纤维生成装置，其中，
所述热塑性树脂移动的纺丝方向是与铅垂方向垂直的方向。
3.根据权利要求2所述的极细纤维生成装置，其中，
所述热风吹出部具有喷出所述高温的气体的热风吹出孔，
在铅垂方向上，所述第二加热部的所述贯通孔的中心比所述热风吹出部的所述热风吹出孔低。
4.根据权利要求3所述的极细纤维生成装置，其中，
所述第二加热部配置在距所述喷嘴部以及所述热风吹出部大于20mm且小于100mm的位置。
5.根据权利要求4所述的极细纤维生成装置，其中，
所述第二加热部的内径朝向所述纤维捕集部变大。
6.根据权利要求5所述的极细纤维生成装置，其中，
在所述第二加热部的下部的至少一部分设置有切口部。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的极细纤维生成装置，其中，
所述第二加热部的加热温度设定为比所述热风加热部的加热温度高，所述热风加热部的加热温度设定为比所述第一加热部的加热温度高。
8.根据权利要求7所述的极细纤维生成装置，其中，
所述喷嘴部、所述热风吹出部、所述第二加热部排列有多个而构成多连喷嘴，所述多连喷嘴与所述第一加热部连接。
9.根据权利要求8所述的极细纤维生成装置，其中，
通过所述多连喷嘴，将由不同的树脂或不同的纤维直径形成的多个纤维复合化或者层叠化。
10.一种极细纤维生成方法，包括如下步骤：
将热塑性树脂熔融的步骤；
从喷嘴部排出熔融的所述热塑性树脂，并且向由所述喷嘴部排出且熔融的所述热塑性树脂喷吹高温的气体，使熔融的所述热塑性树脂拉伸而纤维化的步骤；
对纤维化后的所述热塑性树脂进行加热，而使所述热塑性树脂进一步细线化的步骤；以及
捕集细线化后的纤维状的所述热塑性树脂的步骤。
11.根据权利要求10所述的极细纤维生成方法，其中，
在使纤维化后的所述热塑性树脂进一步细线化时，使用设置有贯通孔的加热部，使纤维化后的所述热塑性树脂通过所述贯通孔，从而对纤维化后的所述热塑性树脂进行加热。
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