CN110799684A - 超细纤维的制造装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种超细纤维的制造装置(1)，其通过使原丝熔融、拉伸来制造超细纤维。超细纤维的制造装置(1)包含以直线状配置的多个原丝通过部(111～11n)、以及激光照射装置(9)，其中激光照射装置(9)针对与气流一起通过多个原丝通过部(111～11n)的多根原丝照射激光从而使所述多根原丝熔融的同时摆动振动。激光照射装置(9)被配置为输出会聚性光束，所述会聚性光束距离装置本身越远则光束直径越小、且光束中心与多个原丝通过部(111～11n)的排列方向平行。

Description

超细纤维的制造装置
技术领域
本发明涉及一种超细纤维的制造装置。
背景技术
作为超细纤维的制造装置的一例，已知专利文献1中记载的超细丝的多轴拉伸装置。所述超细丝的多轴拉伸装置具备多个孔(喷嘴)、激光光束照射装置、以及光束整形元件。所述超细丝的多轴拉伸装置中，配置为从所述激光光束照射装置照射的激光光束通过所述光束整形元件而设为平顶光束，此外，通过多个孔的多根丝相对于所述激光光束的照射方向不重合。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第569329号公报；
发明内容
发明所要解决的问题
对于用于将激光光束设为平顶光束的光束整形元件而言，通常是昂贵的。因此，所述超细丝的多轴拉伸装置存在装置整体的成本不得不变高的问题。此外，通过所述光束整形元件而得到期望的射出光束特性的，通常仅是所述光束整形元件的成像位置，在激光光束的行进方向中的所述成像位置的前后，激光光束的强度降低。因此，还存在所述孔的数量、即能够制造的超细丝的数量受限的问题。
因此，本发明的目的在于，提供在抑制成本增加的同时能够稳定制造与现有技术相比更多的超细纤维的超细纤维的制造装置。
解决问题的手段
基于本发明的一个方面提供一种超细纤维的制造装置，其通过使原丝熔融、拉伸来制造超细纤维。所述超细纤维的制造装置包含多个原丝通过部以及激光照射装置，并且，所述多个原丝通过部以直线状配置，所述激光照射装置分别针对同气流一起通过所述多个原丝通过部中的任一个的多根原丝照射激光(激光束)，由此在使所述多根原丝熔融的同时摆动振动。所述激光照射装置被配置为输出会聚性光束(聚焦性光束、会聚性激光束)，所述会聚性光束距离装置本身越远则光束直径越小、且光束中心(光束轴)与所述多个原丝通过部的排列方向平行。
发明效果
所述超细纤维的制造装置中，对通过所述多个原丝通过部的所述多根原丝照射激光的所述激光照射装置被配置为输出会聚性光束，所述会聚性光束距离装置本身越远则光束直径越小、且光束中心与所述多个原丝通过部的排列方向平行。因此，即使因摆动振动的原丝而导致激光强度降低，也能够使对各原丝照射的激光的功率密度几乎相等。其结果是，能够稳定制造多根超细纤维。此外，从所述激光照射装置输出的激光只要为会聚性光束即可，所述激光照射装置能够由常规的使用球面透镜的光学元件等构成，因此还抑制了成本增加。
附图说明
图1是示出本发明的一个实施方式所涉及的超细纤维的制造装置的概略构成的图。
图2是示出所述超细纤维的制造装置中的原丝通过部的一例的概略构成的剖面图。
图3是示出所述超细纤维的制造装置中使用的激光照射装置的一例的概略构成的图。
图4是从所述激光照射装置输出的激光(会聚性光束)的说明图，是示意性示出所述超细纤维的制造装置中的多个原丝通过部的附近的图。
图5是表示实施例与比较例的比较结果的表。
具体实施方式
以下，参照附图，说明本发明的实施方式。图1是示出本发明的一个实施方式所涉及的超细纤维的制造装置的概略构成的图。实施方式所涉及的超细纤维的制造装置1配置构成为使原丝熔融、拉伸，由此制造超细纤维。另外，所述超细纤维主要是指平均直径(平均纤维直径)低于1μm的所谓纳米纤维。但是，不限于此，平均纤维直径低于10μm的纤维也包括在超细纤维中。
原丝包含能够加工为纱状的热塑性树脂。作为这样的热塑性树脂，例如：包括聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚乳酸、聚乙醇酸、聚丙烯酸酯在内的聚酯类；包括尼龙(尼龙6、尼龙12、尼龙66)、芳族聚酰胺在内的聚酰胺类；包括聚丙烯和聚乙烯在内的聚烯烃类；包括乙烯-乙烯醇共聚物、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物在内的聚乙烯醇类聚合物；聚丙烯腈类聚合物；包括四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA)、乙烯-四氟乙烯共聚物、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚偏二氟乙烯在内的氟类聚合物；聚氨酯类聚合物；包括聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯在内的聚氯乙烯类聚合物；包括聚苯乙烯、间规聚苯乙烯在内的聚苯乙烯类聚合物；包括聚甲基丙烯酸甲酯在内的聚(甲基)丙烯酸类聚合物；聚甲醛、醚酯类聚合物；醋酸纤维素、醋酸丙酸纤维素、醋酸丁酸纤维素等纤维素类聚合物；聚氨酯类、聚缩醛类、聚碳酸酯类、改性聚苯醚类、聚苯硫醚类、聚砜类、聚醚砜类、聚醚酮类、聚酰亚胺类、聚醚酰亚胺类、液晶聚合物(LCP)等工程塑料属于此。所述聚合物可以共混多种，也可以根据需要添加增塑剂或表面活性剂、抗氧化剂等添加剂。特别地，聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乳酸、尼龙(尼龙6、尼龙66)和聚丙烯的拉伸性和分子取向性良好，因此适合于制造为超细纤维。
本实施方式中，作为原丝使用了多原纱(复丝)。复丝是指包含多根单原纱(单丝)的束。具体而言，将捆束10根以上的单丝而得到的复丝用作原丝。对于构成原丝的单丝的直径没有特别限制，优选为10～200μm。此外，对于原丝以使多根单丝不失去其形成束的一体性的方式施以例如加捻。
实施方式所涉及的超细纤维的制造装置1如图1所示那样，具有：供给室5，其配置有原丝供给装置3；拉伸室7，其配置在供给室5的下方并拉伸原丝；以及，激光照射装置9，其配置在拉伸室7的外侧。供给室5和拉伸室7经由孔或喷嘴等原丝能够通过的多个原丝通过部111～11n而连通。本实施方式中，多个原丝通过部111～11n以直线状且等间隔配置。另外，激光照射装置9可以配置在拉伸室7内。
供给室5的压力P1设定为比拉伸室7的压力P2更高。供给室5的压力P1(换言之，原丝通过部111～11n的入口侧压力)与拉伸室7的压力P2(换言之，原丝通过部111～11n的出口侧压力)之差ΔP(P1-P2)可以根据超细纤维的制造装置1的规格等而适当设定，优选为20kPa以上、进一步优选为50kPa以上。在此，特别优选供给室5的压力P1设定为大气压，拉伸室7的压力P2设定为低于大气压的压力。其理由在于，能够简化超细纤维的制造装置1(特别地，供给室5)的构成。此外，供给室5和拉伸室7的温度通常设为室温(常温)。
原丝供给装置3是将原丝向多个原丝通过部111～11n中的每一个供给的装置。本实施方式中，对于原丝供给装置3配置构成为能够改变原丝的供给速度。原丝供给装置3包括：多个(与原丝通过部111～11n相同数量)供给卷轴311～31n，其各自卷绕原丝；送出部321～32n，其包含将来自各供给卷轴311～31n的原丝朝向各原丝通过部111～11n的入口送出的一对送出辊；以及，驱动部(省略图示)，其驱动所述一对送出辊中的至少一个。通过利用所述驱动部而改变所述一对送出辊中的至少一个的驱动速度，从而改变原丝的供给速度。但是，并不限于此，只要将原丝供给装置3配置构成为能够分别向多个原丝通过部111～11n中的每一个供给原丝即可。
图2是示出原丝通过部111～11n的一例的概略构成的剖面图。如图2所示那样，本实施方式中，原丝通过部111～11n具有：锥形的导入部111，其配置于供给室5侧；以及，直管状的整流部112，其从导入部111延伸至拉伸室7内。本实施方式中，原丝通过部111～11n的整流部112的长度L与整流部112的内径ID之比(L/ID)设定为0.1～100、优选为0.5～50、更优选为1～10。
如上所述，供给室5的压力P1设定为比拉伸室7的压力P2更高。因此，在各原丝通过部111～11n内，生成从供给室5朝向拉伸室7的气流。供给室5中，通过原丝供给装置3而向各原丝通过部111～11n(的入口)供给的原丝与所述气流一起通过各原丝通过部111～11n而导入拉伸室7。此外，原丝通过各原丝通过部111～11n时，在原丝的外周面与各原丝通过部111～11n的整流部112的内周面的间隙，根据供给室5的压力P1与拉伸室7的压力P2的压力差(P1-P2)而产生高速气流，该高速气流从各原丝通过部111～11n的出口向拉伸室7内喷出。
在此，为了在原丝的外周面与各原丝通过部111～11n的整流部112的内周面的间隙产生适当的高速气流，各原丝通过部111～11n的原丝的剖面积S2相对于整流部112的剖面积S1的比率(以下称为“原丝占有率”)S2/S1需要设定为5～50％、优选为10～35％。因此，以所述原丝占有率达到上述的范围内的方式，根据原丝通过部111～11n(的整流部112的内径ID)，适当调整构成原丝的单丝的直径或根数等。
激光照射装置9经由在拉伸室7上形成的透光部7a，分别针对同所述气流一起通过多个原丝通过部111～11n中任一个而进入拉伸室7的多根原丝照射激光。在此，如上所述，从各原丝通过部111～11n的出口，喷出高速气流。因此，通过激光照射装置9而照射激光的各原丝在熔融的同时，在以所对应的原丝通过部的出口附近为顶点的几乎圆锥状的空间内无规摆动振动，且通过从所对应的原丝通过部的出口喷出的所述高速气流而被拉伸。超细纤维的制造装置1中，以这样的方式，由多根原丝制造多根超细纤维。另外，针对激光照射装置9的配置构成或操作等，如后面所述。
本实施方式中，将以上述方式制造的多根超细纤维堆积在输送机13上，形成网状物(无纺布)W并从纸面跟前向里侧输送，在此所述输送机13配置于拉伸室7内的多个原丝通过部111～11n的下方。此时，优选例如通过负压抽吸装置15而从输送机13的背面抽吸在输送机13上堆积的网状物W，使输送机13上的网状物W稳定化。通过输送机13而输送的网状物W在根据需要而实施热处理后，通过省略图示的卷取辊而卷取。
另外，本实施方式中，为了在防止摆动振动的原丝彼此接触的同时确保在输送机13上堆积的网状物(无纺布)的均匀性，相邻的原丝通过部彼此的距离(原丝通过部的间隔)设定为1mm以上且25mm以下。此外，图1中，多个原丝通过部111～11n的配置方向垂直于利用输送机13的网状物W的输送方向。但是，不限于此，多个原丝通过部111～11n的配置方向可以相对于网状物W的输送方向设定为90±45°的范围内。
针对激光照射装置9，更详细说明。本实施方式中，对于激光照射装置9配置构成为以使各原丝的熔融部达到所对应的原丝通过部的出口的垂直下方1mm以上且10mm以下的位置的方式针对多根原丝照射激光。以该方式实施的理由在于，使原丝在规定范围内摆动振动，同时通过从所对应的原丝通过部喷出的所述高速气流而有效地拉伸原丝。另外，所述规定范围相对于原丝通过部的中心轴线为5～80°、优选为15～50°、更优选为20～40°。
然而，本实施方式中，经由多个原丝通过部111～11n中每一个的原丝通过照射从激光照射装置9输出的激光而熔融，同时摆动振动。因此，从激光照射装置9输出的激光的强度在与各原丝通过部111～11n对应的位置处，并不是激光的剖面中的一部分局部地降低，而是激光的整个剖面几乎均匀地降低。此外，由于各原丝同样地进行摆动振动，因此与各原丝通过部111～11n对应的位置处的激光强度降低量几乎相等。进而，本实施方式中，对于多个原丝通过部111～11n以等间隔方式进行配置。若考虑到这些，本实施方式中，对于从激光照射装置9输出的激光而言，在通过多个原丝通过部111～11n的各个的原丝形成为超细纤维的纺丝区域中，可以认为具有根据从激光照射装置9起算的距离而几乎成比例地衰减的衰减特性。
因此，通过根据如上所述的衰减特性而设定从激光照射装置9输出的激光光束的直径，即越远离激光照射装置9则将光束直径设定为越小，从而能够将与各原丝通过部111～11n对应的位置处的激光的功率密度、即对进入拉伸室7的各原丝照射的激光的功率密度进行均匀化。并且，若将对各原丝照射的激光的功率密度进行均匀化，则能够分别大幅减少从多根原丝中的任一者制得的多根超细纤维之间的偏差。另外，在此所称的“均匀化”不需要严格均匀化，只要几乎均匀化即可。虽然没有特别限制，例如通过与各原丝通过部111～11n对应的位置处的激光的功率密度之中最小值与最大值的比率R(＝最小功率密度/最大功率密度)来表示功率密度的均匀性的情况下，比率R为0.7以上、优选为0.8以上。
因此，本实施方式中，激光照射装置9设置构成为输出激光(会聚性光束)，其中光束中心与多个原丝通过部111～11n的配置方向平行，且具有离装置本身越远则光束直径越小的会聚性。更具体而言，激光照射装置9设置构成为：输出与多个原丝通过部111～11n的配置方向平行的会聚性光束，其中光束中心在距离各原丝通过部的出口为规定量(本实施方式中为1mm～10mm)的位置处穿过各原丝通过部的中心轴线上，且该光束具有会聚特性(聚焦特性)且该会聚特性应对(补偿)因摆动振动的多根原丝而导致的激光强度降低。
图3是示出激光照射装置9的一例的概略构成的图。如图3所示那样，本实施方式中，激光照射装置9包含激光振荡器91、光束转换器93以及控制器95。
激光振荡器91例如是二氧化碳激光振荡器，与多个原丝通过部111～11n的配置方向平行地射出激光(高斯光束)。本实施方式中，激光振荡器91设置构成为能够改变射出的激光的强度和光束直径中的至少一者。
光束转换器93将从激光振荡器91射出的激光转换为所述会聚性光束，即越远离激光振荡器91(激光照射装置9)则光束直径越小、且具有应对于因摆动振动的多根原丝而导致的激光强度降低的会聚特性的所述会聚性光束。本实施方式中，光束转换器93设置构成为包含入射透镜93a和射出透镜93b，通过调整入射透镜93a与射出透镜93b的距离，能够改变所述会聚性光束的所述会聚特性。但是，本发明并不限于此，光束转换器93可以配置构成为包含三个以上的透镜(例如一个固定透镜和两个可动透镜)，通过调整透镜间距离，能够将从激光振荡器91射出的激光在改变其光束直径的同时转换为所述会聚性光束、以及改变所述会聚特性。例如，所谓可变光束放大器可以用作光束转换器93。
控制器95配置构成为基于经由省略图示的输入部的操作员等输入操作而设定或改变激光振荡器91和光束转换器93的状态。即，控制器95能够基于所述操作员等输入操作，调整从激光照射装置9输出的激光的强度、光束直径(输出光束直径)和聚光角度等。
此外，本实施方式中，控制器95配置构成为基于通过光强度检测器17检测的激光的强度来控制激光振荡器91。光强度检测器17配置构成为与激光照射装置9处于相反一侧而将拉伸室7夹持在其间、换言之将多个原丝通过部111～11n夹持在其间(参照图1)，而且检测从激光照射装置9输出并透过摆动振动的多根原丝且通过拉伸室7上形成的透光部7b的激光的强度(以下称为“透过强度”)POUT。所谓功率计可以用作光强度检测器17。
在此，参照图4而针对从激光照射装置9输出的所述会聚性光束进行说明。图4是示意性示出超细纤维的制造装置1中的多个原丝通过部111～11n的附近的图。另外，本实施方式中，激光照射装置9至最接近激光照射装置9的原丝通过部111的距离设定为与所述原丝通过部的间隔相等。
如图4所示那样，将从激光照射装置9输出的所述会聚性光束的强度(即从激光振荡器91射出的激光的强度)记作P0(W)，将从激光照射装置9输出后紧接着的所述会聚性光束的初始光束半径(在此为从激光振荡器91射出的激光的光束半径)记作r0(mm)，将从激光照射装置9输出的所述会聚性光束的聚光角度记作θ(mrad)，将所述原丝通过部的间隔记作d(mm)，将因各原丝的摆动振动而导致的激光强度的降低量记作δ(W/个)。另外，光束半径使用1/e2半径。
超细纤维的制造装置1的操作(运行)中，对通过最接近激光照射装置9的原丝通过部111的原丝照射的所述会聚性光束的强度P1、光束半径r1和功率密度D1使用单纯的几何光学，用下式1～3表示。
P1＝P0-δ (式1)
r1＝r0-dtanθ (式2)
D1＝2(P0-δ)/π(r0-dtanθ)2 (式3)
此外，对通过最远离激光照射装置9的原丝通过部11n的原丝照射的所述会聚性光束的强度Pn、光束半径rn和功率密度Dn用下式4～6表示。
Pn＝P0-nδ (式4)
rn＝r0-ndtanθ (式5)
Dn＝2(P0-nδ)/π(r0-ndtanθ)2 (式6)
在此，原丝数(＝原丝通过部的数量)n和原丝通过部的间隔d是根据超细纤维的制造装置1而确定的值。此外，强度降低量δ是根据原丝或其供给速度等而确定的值，可以预先根据实验等来测定。因此，从激光振荡器91射出的激光的强度为P0、光束半径为r0的情况下，以D1(式3)与Dn(式6)相等的方式设定所述会聚性光束的聚光角度θ，由此能够使对各原丝照射的激光的功率密度几乎均匀化。因此，光束转换器93以将从激光振荡器91射出的激光转换为具有以上述方式设定的聚光角度θ的会聚性光束的方式进行调整。另外，没有特别限定，聚光角度θ能够设定为0.5～10mrad、优选为1～5mrad。
此外，通过调整从激光振荡器91射出的激光的强度P0或光束直径(光束半径r0)，也能够调整对各原丝几乎相等照射的激光的功率密度。另外，若使对各原丝照射的激光的功率密度发生变化，则各原丝的熔融状态发生变化，因此所得(所制造的)超细纤维的平均纤维直径(纤维直径分布)也发生变化。
接着，说明激光照射装置9的操作。超细纤维的制造装置1的操作中，激光振荡器91基于所述操作员等的输入操作，射出根据原丝的种类或原丝供给装置3的原丝供给速度等而预先设定的激光(强度P0、光束半径r0)，光束转换器93基于所述操作员等的输入操作，将从激光振荡器91射出的激光转换为所述会聚性光束。所转换的所述会聚性光束的聚光角度θ是以上述方式预先设定的值。此外，控制器95监视由光强度检测器17检测到的激光的透过强度POUT。
控制器95进行由光强度检测器17检测到的激光的透过强度POUT与预先设定的阈值(上限阈值Pth1、下限阈值Pth2)的比较。可以将上限阈值Pth1例如设为(P0-nδ)+α，下限阈值Pth2例如设为(P0-nδ)-α。
并且，控制器95在由光强度检测器17检测到的激光的透过强度POUT大于上限阈值Pth1的情况下，控制激光振荡器91而降低从激光振荡器91射出的激光的强度P0或增大光束直径。其理由在于，该情况下，因各原丝的摆动振动而导致的实际的激光强度降低量δr比设定所述会聚性光束的聚光角度θ时使用的强度降低量δ更小，对各原丝照射的激光的功率密度有可能偏离期望的值(比期望的值更高)。
另一方面，控制器95在由光强度检测器17检测到的激光的透过强度POUT低于下限阈值Pth2的情况下，控制激光振荡器91而升高从激光振荡器91射出的激光的强度P0或减小光束直径。其理由在于，该情况下，因各原丝的摆动振动而导致的实际的激光强度降低量δr比设定所述会聚性光束的聚光角度θ时使用的强度降低量δ更大，对各原丝照射的激光的功率密度有可能偏离期望的值(比期望的值更低)。
像这样，控制器95监视由光强度检测器17检测到的激光的透过强度POUT，根据需要来控制激光振荡器91，由此在超细纤维的制造装置1的操作(运行)中，能够将对各原丝照射的激光的功率密度维持为恒定，抑制所制造的超细纤维的偏差。
如以上说明那样，本实施方式所涉及的超细纤维的制造装置1中，对通过多个原丝通过部111～11n的多根原丝照射激光的激光照射装置9具有：射出与多个原丝通过部111～11n的配置方向平行的激光(激光束)的激光振荡器91、以及将从激光振荡器91射出的激光转换为越远离激光振荡器91则光束直径越小的会聚性光束的光束转换器93。因此，即使因摆动振动的原丝而导致激光强度降低，也能够使对各原丝照射的激光的功率密度几乎相等。由此，通过一个激光照射装置9，能够由多根原丝稳定地制造多根超细纤维。
此外，激光振荡器91配置构成为能够改变射出的激光的强度和光束直径中的至少一者，光束转换器93配置构成为包含入射透镜93a和射出透镜93b，通过调整入射透镜93a与射出透镜93b的距离，能够改变所述会聚性光束的所述会聚特性。因此，例如能够根据原丝的种类或原丝的供给速度等而调整对各原丝照射的激光的功率密度，或者能够通过调整功率密度而改变由原丝制造的超细纤维的平均纤维直径。
此外，激光照射装置9具有基于从激光照射装置9输出、且透过摆动振动的多根原丝的激光的透过强度POUT而控制激光振荡器91的控制器95。因此，根据需要，通过控制器95而调整从激光振荡器91射出的激光的强度P0或光束直径，将对各原丝照射的激光的功率密度维持为恒定。其结果是，抑制所制造的超细纤维的偏差。
另外，上述的实施方式中，多个原丝通过部111～11n被配置为等间隔。但是，不限于此，多个原丝通过部111～11n可以被配置为不等间隔。但是，多个原丝通过部111～11n被配置为不等间隔的情况下，与被配置为等间隔的情况相比，对各原丝照射的激光的功率密度的均匀性降低。因此，多个原丝通过部111～11n优选被配置为等间隔。此外，上述的实施方式中，控制器95基于光强度检测器17的检测结果(即激光的透过强度POUT)而控制激光振荡器91。但是，本发明并不限于此，控制器95也可以设为：基于光强度检测器17的检测结果而控制光束转换器93以替代控制激光振荡器91，或者除了激光振荡器91之外还控制光束转换器93。进而，从激光照射装置9输出的激光未必一定是圆形光束，也可以是不规则光束(例如横向长的椭圆形光束)。
实施例
以下，通过实施例而具体说明本发明。但是，以下的实施例不限定本发明。另外，以下的实施例1、2和比较例1、2中任意超细纤维的制造装置中，作为所述原丝均使用聚丙烯复丝，此外，整流部的内径ID设定为1mm的原丝通过部以10mm间隔配置60个(即，供给室5和拉伸室7经由60个的原丝通过部111～1160而连通)。
实施例1
实施例1中，上述的超细纤维的制造装置1中，以所制造的超细纤维的纤维直径达到约300nm的方式，调整原丝的供给速度或激光照射装置9等。另外，实施例1中，从激光照射装置9输出的所述会聚性光束的强度P0为1100W，刚从激光照射装置9输出后紧接着的所述会聚性光束的初始光束半径r0为10mm，从激光照射装置9输出的所述会聚性光束的聚光角度θ为3.3mrad。
实施例2
实施例2中，相对于实施例1，减小对通过各原丝通过部的原丝照射的所述会聚性光束的光束半径(提高功率密度)。另外，实施例2中，从激光照射装置9输出的所述会聚性光束的强度P0为1100W，刚从激光照射装置9输出后紧接着的所述会聚性光束的初始光束半径r0为5mm，从激光照射装置9输出的所述会聚性光束的聚光角度θ为2.5mrad。
比较例1
比较例1中，在替代输出会聚性光束的激光照射装置9而使用输出平行光束(准直光)的第二激光照射装置的超细纤维的制造装置中，以所制造的超细纤维的纤维直径达到约300nm的方式，调整原丝的供给速度或所述第二激光照射装置等。所述第二激光照射装置可以是具有激光照射装置9中的光束转换器93被准直器替代的配置构成的激光照射装置。另外，比较例1中，从所述第二激光照射装置输出的平行光束的强度P0为1140W，从第二激光照射装置输出的平行光束的光束半径r为6mm。
比较例2
比较例2中，在替代输出会聚性光束的激光照射装置9而使用输出平顶光束(方形光束)的第三激光照射装置的超细纤维的制造装置中，以所制造的超细纤维的纤维直径达到约300nm的方式，调整原丝的供给速度或所述第三激光照射装置等。所述第三激光照射装置可以是具有激光照射装置9中的光束转换器93被平顶光束整形器替代的配置构成的激光照射装置。另外，比较例2中，从所述第三激光照射装置输出的平顶光束的强度P0为1125W，从第三激光照射装置输出的平顶光束的光束尺寸直径在成像位置中为25×3(mm)。
实施例1、2与比较例1、2的比较
首先，在实施例1、2和比较例1、2各自中制造超细纤维。另外，比较例2中，将平顶光束的成像位置设为中央的原丝通过部、即与从所述第三激光照射装置第30个的原丝通过部1130对应的位置。其结果是，实施例1、2中，通过60个原丝通过部111～1160中的每一个的原丝充分熔融而得到60根超细纤维。另一方面，比较例1、2中，通过从所述第二激光照射装置或所述第三激光照射装置起约第45个以后的原丝通过部1145～1160的原丝未充分熔融，只能得到约40根超细纤维。即，从激光照射装置输出的激光光束的强度P0几乎相同的条件(在此为约1100W)的情况下，确认到实施例1、2(会聚性光束)与比较例1(平行光束)或比较例2(平顶光束)相比，能够制造更多的超细纤维。
接着，在实施例1、2中，通过将原丝供给于全部60个原丝通过部111～1160来制造超细纤维；另一方面，在比较例1、2中，通过将原丝供给于从所述第二激光照射装置或所述第三激光照射装置至第40个为止的原丝通过部111～1140来制造超细纤维。并且，算出所制造的超细纤维的平均纤维直径D，同时算出能量利用效率η。另外，针对平均纤维直径D，通过扫描型电子显微镜拍摄输送机13上的堆积的网状物W，数出所得照片内的纤维的根数，同时测定全部纤维的直径，全部纤维的直径的合计值除以纤维的根数，由此求出。此外，针对能量利用效率η，基于从激光照射装置输出的激光光束的强度P0和由光强度检测器17检测到的透过强度POUT，通过下式7而算出。
η(％)＝{(P0-POUT)/P0}×100 (式7)
将结果示于图5。如图5所示那样，确认到实施例1、2(会聚性光束)与比较例1(平行光束)或比较例2(平顶光束)相比，显然能量利用效率η高，具体而言，实施例1、2的能量利用效率η为比较例1的能量效率η的3倍以上，为比较例2的能量效率η的2倍以上。此外，根据通过实施例1、2而制造的超细纤维的平均纤维直径，确认到存在对各原丝照射的激光的功率密度越高(光束直径越小)，则所制造的超细纤维的平均纤维直径越小的倾向。
标记的说明
1……超细纤维的制造装置；
3……原丝供给装置；
5……供给室；
7……拉伸室；
9……激光照射装置；
111～11n……原丝通过部；
17……光强度检测器；
91……激光振荡器；
93……光束转换器；
95……控制器

Claims (9)

1.一种超细纤维的制造装置，其通过使原丝熔融、拉伸来制造超细纤维，其中，
所述制造装置包括多个原丝通过部以及激光照射装置，并且
所述多个原丝通过部，以直线状配置；
所述激光照射装置，分别针对同气流一起通过所述多个原丝通过部中的任一个的多根原丝照射激光，由此在使所述多根原丝熔融的同时摆动振动；
所述激光照射装置被配置为输出会聚性光束，所述会聚性光束距离装置本身越远则光束直径越小、且光束中心与所述多个原丝通过部的排列方向平行。
2.如权利要求1所述的超细纤维的制造装置，其中，
所述激光照射装置具有激光振荡器以及光束转换器，并且
所述激光振荡器，射出与所述多个原丝通过部的配置方向平行的激光；
所述光束转换器，将从所述激光振荡器射出的激光转换为距离所述激光振荡器越远则光束直径越小的会聚性光束。
3.如权利要求2所述的超细纤维的制造装置，其中，
所述激光振荡器被配置为能够改变射出的激光的强度和光束直径中的至少一者；
所述光束转换器被配置为包含多个透镜并且能够通过调整透镜间距离来改变所述会聚性光束的会聚特性。
4.如权利要求3所述的超细纤维的制造装置，其包含强度检测器，所述强度检测器，以夹持所述多个原丝通过部的方式被配置于与所述激光照射装置相反一侧，检测从所述激光振荡器输出且透过摆动振动的所述多根原丝的激光的透过强度；
所述激光照射装置还具有控制器，所述控制器基于所述强度检测器的检测结果而控制所述激光振荡器和所述光束转换器中的至少一者。
5.如权利要求1所述的超细纤维的制造装置，其中，所述会聚性光束的所述光束中心在从各原丝通过部起算远离规定量的位置处穿过各原丝通过部的中心轴线上。
6.如权利要求1所述的超细纤维的制造装置，其中，所述会聚性光束具有会聚特性，所述会聚特性应对因摆动振动的所述多根原丝而导致的激光强度降低，由此将对所述多根原丝照射的激光的功率密度进行均匀化。
7.如权利要求1所述的超细纤维的制造装置，其中，所述多个原丝通过部被配置为等间隔，
所述会聚性光束被设定为与所述多个原丝通过部中的每一个对应的位置处的功率密度相等。
8.如权利要求1～7中任一项所述的超细纤维的制造装置，其包含供给室以及拉伸室，并且
所述供给室，配置有供给所述多根原丝的原丝供给装置；
所述拉伸室，拉伸所述多根原丝，其中压力被设定为比所述供给室的压力低，并且经由所述多个原丝通过部而连通于所述供给室；
所述激光照射装置被配置为针对通过所述原丝供给装置来供给且分别与气流一起通过所述多个原丝通过部中任一个而进入所述拉伸室的所述多根原丝进行照射激光，由此在所述拉伸室中使所述多根原丝熔融、摆动振动以及拉伸。
9.如权利要求8所述的超细纤维的制造装置，其中，所述原丝供给装置被配置为能够改变所述原丝的供给速度。
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