CN111868312A - 拉伸装置、以及纤维及纤维网的制造装置及制造方法 - Google Patents

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Abstract

为了提供能够高效地发挥针对丝条的牵引力且能够节能并稳定地制造细纤度的丝条的拉伸装置，制得了下述拉伸装置，其为在具有对热塑性聚合物进行熔融纺丝得到的丝条的流入口及流出口的通路内，从其丝条的行进路线的外侧向内吹送气流以对该丝条进行拉伸的拉伸装置，前述拉伸装置的特征在于，具有丝条的流入口及流出口的前述通路沿丝条行进方向依次连续地具备第1气流通路、气流喷射口、第2气流通路、第3气流通路及第4气流通路，并满足下述(i)～(iv)。(i)前述第3气流通路的流路截面积沿丝条行进方向恒定；(ii)前述第2气流通路的流路截面积小于前述第3气流通路，且其流路截面积沿丝条行进方向恒定和/或逐渐增大。(iii)前述第4气流通路的流路截面积大于第3气流通路，且其流路截面积沿丝条行进方向恒定和/或逐渐增大。(iv)前述第2气流通路的丝条行进方向的长度L2、与前述第3气流通路的丝条行进方向的长度L3、与前述第4气流通路的丝条行进方向的长度L4满足下述关系式。(L3+L4)/(L2+L3+L4)≥0.6，L4/(L2+L3+L4)≤0.4。

Description

拉伸装置、以及纤维及纤维网的制造装置及制造方法
技术领域
本发明涉及拉伸装置、以及使用该拉伸装置的纤维及纤维网的制造装置及制造方法。
背景技术
以往，关于在无纺布的制造中对从喷丝头以丝状排出的热塑性聚合物进行拉伸的方法进行了各种研究、开发，并使用数种装置结构实施。作为通常的装置，存在在从具有纺丝孔的喷丝头排出的丝线的行进路线中从丝线的上游向下游供给高速的气体，从而对丝线赋予张力以使丝线细纤化的拉伸装置。通过将从上述拉伸装置排出的丝线集中到收集器中而连续地制造无纺布。
更具体来说，例如，专利文献1中公开了一种开放系统的拉伸装置。在专利文献1中提出了一种拉伸装置，其在形成有对从喷丝头挤出的丝条组进行抽吸的入口和将从该入口抽吸的丝条组排出的出口的通路内，设置用于喷出气体以形成抽吸方向的气流的气体喷出口，并且在前述通路的气体喷射口与前述出口之间设有出口侧的通路宽度比入口侧的通路宽度宽的末端扩展部。若使用该装置，则从喷射口向通路供给而产生的气流(一次气流)与被从通路的入口抽吸到通路内而产生的气流(二次气流)的混合气流的速度降低量减少，以抑制通路内的丝条的摇摆，并通过使得二次气流的风量增加，从而即使一次气流的流量相同，也能够提高丝条组的纺丝张力和纺丝速度，提高能效。
另外，专利文献2中公开了一种从喷丝头到冷却室、拉伸装置的空间为密闭系统的拉伸装置。在专利文献2中，提出了：冷却室与拉伸装置的连接设为相对于周围环境为封闭(无空气流入流出的密闭系统)的构成，在拉伸装置的下游侧设置至少1个扩散器(形成流路的缩窄部和扩宽部)。若使用该拉伸装置，则能够提高细丝的纺丝速度，得到更细的细丝。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2002-371428号公报
专利文献2：日本专利第3704522号公报
发明内容
发明要解决的课题
但是，在专利文献1的拉伸装置中，从减小拉伸装置通路内的气流的阻力及由其产生的损失的观点出发，优选将从气体喷射口到末端扩展部之间的通路宽度恒定的区域设置在通路宽度的1～10倍(实施例的通路长度：3～30mm)的范围内。即，公开了缩短通路宽度恒定的区域的通路长度(以下，称为通路x)而增长末端扩展部处的通路长度(以下，称为通路y)的构思。但是，就这样的通路x缩短而通路y增长的构成而言，无法充分获得用于拉伸丝条组的牵引力，存在丝条组的纺丝张力和纺丝速度降低的情况。此外，在专利文献1的实施例中，由于成为拉伸装置的丝线行进方向的整体长度为100mm且向丝线赋予张力的区间短的构成，而牵引力与通路长度成正比，因此存在不足以充分地使丝条组拉伸以获得用于制造细纤度的细丝的纺丝张力的情况。
另外，在专利文献2的拉伸装置中，由于使用扩散器的构成并在流路的中途设置缩窄部，因此缩窄部处压力损失增大而无法供给充分的气体。因此，存在无法获得高风速的条件，进而难以制造细纤度的细丝的情况。此外，在专利文献2的装置中，由于冷却室和拉伸装置成为密闭系统，使用从冷却室供给的气流进行拉伸装置中的细丝的拉伸，基于上述理由，使用冷却室能够供给的气流的量有限，存在发生细丝的冷却不足的情况。另外，在长时间制造丝条时，存在细丝堆积在缩窄部而产生片材单位面积重量不均匀的情况。
因而，本发明的目的在于提供一种能够高效地发挥针对丝条的牵引力且能够节能并稳定地制造细纤度的丝条的拉伸装置。另外，本发明的目的在于提供使用该拉伸装置的纤维及纤维网的制造装置、制造方法。
用于解决课题的手段
用于达成上述目的的本发明采用以下任意构成。
(1)拉伸装置，其为在具有对热塑性聚合物进行熔融纺丝得到的丝条的流入口及流出口的通路内，从其丝条的行进路线的外侧向内吹送气流以对该丝条进行拉伸的拉伸装置，前述拉伸装置的特征在于，具有丝条的流入口及流出口的前述通路沿丝条行进方向依次连续地具备第1气流通路、气流喷射口、第2气流通路、第3气流通路及第4气流通路，并满足下述(i)～(iv)。
(i)前述第3气流通路的流路截面积沿丝条行进方向恒定。
(ii)前述第2气流通路的流路截面积小于前述第3气流通路，且其流路截面积沿丝条行进方向恒定和/或逐渐增大。
(iii)前述第4气流通路的流路截面积大于第3气流通路，且其流路截面积沿丝条行进方向恒定和/或逐渐增大。
(iv)前述第2气流通路的丝条行进方向的长度L2、与前述第3气流通路的丝条行进方向的长度L3、与前述第4气流通路的丝条行进方向的长度L4满足下述关系式。
(L3+L4)/(L2+L3+L4)≥0.6
L4/(L2+L3+L4)≤0.4
(2)根据前述(1)所述的拉伸装置，其中，前述L2与前述L3与前述L4的和(mm)满足下述关系式。
L2+L3+L4≥100
(3)根据前述(1)或(2)所述的拉伸装置，其中，前述第2气流通路的最小流路截面积H2MIN、与前述第3气流通路的流路截面积H3、与前述第4气流通路的最大流路截面积H4MAX满足下述关系式。
1.05≤H3/H2MIN
1.05≤H4MAX/H3
(4)根据前述(1)至(3)中任一项所述的拉伸装置，其中，具有丝条的流入口及流出口的前述通路由相对的一对外壁构件形成，前述一对外壁构件中的一者的通路形成面在沿着丝条行进方向的从前述第2气流通路至前述第4气流通路之间由与前述丝条行进方向平行且连续的一个平面形成。
(5)纤维的制造装置，其沿丝条行进方向依次具有喷丝头、纺丝得到的丝条的冷却装置、和前述(1)至(4)中任一项前述的拉伸装置。
(6)纤维网的制造装置，其沿丝条行进方向依次具有喷丝头、纺丝得到的丝条的冷却装置、前述(1)至(4)中任一项前述的拉伸装置、和具备网的纤维网的输送机。
(7)纤维的制造方法，其通过喷丝头对热塑性聚合物进行熔融纺丝而形成丝条，将该丝条冷却固化后，通过前述(1)至(4)中任一项前述的拉伸装置对前述丝条进行拉伸。
(8)纤维网的制造方法，其使用前述(1)至(6)中任一项前述的装置而制造纤维网。
在此，在本发明中，“通路”是指由包围丝条的行进路线的外侧的外壁构件形成，并使得流入口和流出口向外部开放的气流通路，由按照以下的顺序连接的第1气流通路、气流喷射口、第2气流通路、第3气流通路及第4气流通路构成。
在本发明中，“流入口”是指配设在前述通路的丝条行进方向的最上游侧并向外部开放的开口部。另一方面，“流出口”是指配设在前述通路的丝条行进方向的最下游侧并向外部开放的开口部。需要说明的是，“上游”是指在从喷丝头排出的热塑性聚合物冷却固化而成为丝条的主要的丝条行进方向上靠近喷丝头的一侧。另一方面，“下游”是指在从喷丝头排出的热塑性聚合物冷却固化而成为丝条的主要的丝条行进方向上远离喷丝头的一侧。
在本发明中，“气流喷射口”是指设置在前述通路中并供气体喷射的开口部。
在本发明中，“第1气流通路”是指前述通路中的从前述流入口至气流喷射口上游侧端部之间，“第2气流通路”是指前述通路中的从气流喷射口下游侧端部至第3气流通路的上游侧端部之间。另外，“第3气流通路”是指前述通路中的位于第2气流通路及第4气流通路之间且流路截面积沿丝条行进方向恒定的部分。并且，“第4气流通路”是指前述通路中的从前述第3气流通路的下游侧端部至前述流出口之间。
在本发明中，“第2气流通路的最小流路截面积H2MIN”是指，第2气流通路中的与丝条的行进方向垂直的方向的截面积为最小的位置处的流路截面积。另外，“第4气流通路的最大流路截面积H4MAX”是指，第4气流通路中的与丝条的行进方向垂直的方向的截面积为最大的位置处的流路截面积。并且，“第3气流通路的流路截面积H3”是指，第3气流通路的与丝条行进方向垂直的方向的流路截面积。
发明效果
根据本发明的拉伸装置，通过相对地延长能够对丝条赋予牵引力的区间，从而即使气体的供给量少，也能够充分地发挥拉伸装置中的丝条的牵引效果，其结果，能够实现节能且稳定的运转。另外，由于能够充分地产生牵引力，因此能够提高纺丝速度，并能够获得单丝纤度小的丝线。并且，在由按照上述方式得到的纤维制造纤维网的情况下，伴随着单丝纤度的减小，能够得到手感良好的纤维网。
附图说明
图1是具备本发明一实施方式的拉伸装置的纺丝装置的整体概略剖视图。
图2是示出本发明一实施方式的拉伸装置的概略剖视图。
图3是本发明另一实施方式的拉伸装置的概略剖视图。
图4是示出本发明又一实施方式的拉伸装置的概略剖视图。
图5是在本发明及现有技术的实施方式的拉伸装置中测定通路内的静压分布而得到的值。
图6是用于说明拉伸装置的牵引力的测定方法的示意性剖视图。
图7是用于说明拉伸装置的通路内的静压的测定方法的立体图。
图8是示出本发明又一实施方式的拉伸装置的概略剖视图。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的拉伸装置的最佳实施方式进行详细说明。图1是具备本发明一实施方式的拉伸装置的纺丝装置的整体概略纵剖视图，图2是图1使用的拉伸装置的概略纵剖视图。另外，图3、图4、图8是本发明的拉伸装置的其他优选方式的概略纵剖视图。
本发明的拉伸装置被用于例如无纺布制造装置，而该制造装置如图1所示，由喷丝头1、冷却装置19、拉伸装置3、将纤维以网状捕集到移动的网上的输送机4等构成。另外，虽未图示，但在输送机4的下游侧还具备对纤维网进行热粘接的机构。
在这样的装置中，通过喷丝头1对热塑性聚合物进行熔融纺丝，所得到的丝条2由冷却装置19冷却后，由拉伸装置3赋予张力而被拉伸。之后，丝条2被从拉伸装置3吹送到输送机4的网上，在输送机4上形成纤维网。在此，作为拉伸装置3中丝条行进的区域，形成有在设备宽度方向(图1的纸面进深方向)上非常长的长条状的矩形区域。
如图2所示，拉伸装置3从丝条行进方向的上游侧朝向下游侧而具有被外壁构件5夹成的气流通路9，在该气流通路9的上游侧端部具有供丝条流入的流入口14，在下游侧端部具有供丝条流出的流出口15。气流通路9构成为，包括：第1气流通路10，其位于流入口14的丝条行进方向的下游侧；气流喷射口7，其与第1气流通路10连通，向丝条吹送气流；第2气流通路11，其位于气流喷射口7的丝条行进方向的下游侧；第3气流通路12，其位于第2气流通路11的丝条行进方向的下游侧；和第4气流通路13，其位于第3气流通路12的下游侧。在丝条行进方向上，第3气流通路12的与该丝条行进方向垂直的方向的流路截面积恒定，第2气流通路11的与丝条行进方向垂直的方向的流路截面积小于第3气流通路12，第4气流通路13局部包含供丝条流出的流出口15，与丝条行进方向垂直的方向的流路截面积大于第3气流通路12。
在以上构成的拉伸装置3中，导入至气流供给机构的缓冲部6的气体之后经由气体供给管从气流喷射口7向气流通路9的内部喷射。然后，从第2气流通路11、第3气流通路12、第4气流通路13中通过，从流出口15向外部排出。随着该气流的流动而与气流一并从流入口14流入的丝条，从气流通路9的内部通过，从流出口15排出。
在此，对在本发明的拉伸装置3中能够充分地发挥丝条的牵引效果、减少气体的供给量、实现节能化的原理进行说明。拉伸装置3通常也被称为喷射器，通过将高压的压缩气体直接向气流通路9供给，从而进行丝条的牵引及拉伸。此时，由于使用压缩气体，因此需要另行设置压缩机，相应地需要设备费用，且使用费用增加，从而导致制造成本增加。因而，为了削减压缩气体的使用量本身，最有效地产生拉伸装置3中的丝条的牵引力变得重要，在将由拉伸装置赋予给丝线的牵引力设为F、常数设为CF、气流的密度设为ρ、气流的风速设为w、丝线的圆周长度设为c、气流通路的长度设为l时，牵引力F如式(A)所示，与气流的风速w的2次方、气流通路的长度l成正比。
F＝CFρw2cl (A)
因此，作为增大牵引力F的方法，可以考虑使从气流通路9中通过的气体的风速w尽可能增加。但是，虽然预想通过减小气流通路9的间隙(即减小流路截面积)来增大气体的风速w，但实际上气流通路9的压力损失增加，从流入口14流入的气体的流入量减少。其结果发现，减小气流通路9的间隙(即减小流路截面积)存在限度。接下来，增加从气流喷射口7供给的气体的供给量也被认为是用于使气体的风速w增加的有效手段，但很显然，压缩空气的使用量增加会导致制造成本的增加。
因而，本申请的发明人为了解决上述课题而反复进行了深入研究，结果着眼于气流通路9的长度和间隙。本申请的发明人发现，通过优化气流通路9的长度和间隙，从而能够增大从流入口14流入的气体的流入量，其结果，能够增大拉伸装置3中的丝条的牵引力F。其要点为从气流喷射口下游侧端部8至流出口15的、第2气流通路11、第3气流通路12及第4气流通路13的构成，使沿丝条行进方向的流路截面积恒定的第3气流通路12的长度L3相对较长，另一方面，使截面积小于第3气流通路的流路截面积的第2气流通路11的长度L2及截面积大于第3气流通路的流路截面积的第4气流通路13的长度L4相对较短。
具体来说，满足以下的关系。
(i)第3气流通路12的流路截面积沿丝条行进方向恒定；
(ii)第2气流通路11的流路截面积小于第3气流通路12，且其流路截面积沿丝条行进方向恒定和/或逐渐增大。
(iii)第4气流通路13的流路截面积大于第3气流通路12，且其流路截面积沿丝条行进方向恒定和/或逐渐增大。
(iv)第2气流通路11的丝条行进方向的长度L2、与第3气流通路12的丝条行进方向的长度L3、与第4气流通路13的丝条行进方向的长度L4满足下述关系式。
(L3+L4)/(L2+L3+L4)≥0.6
L4/(L2+L3+L4)≤0.4
首先，通过成为(ii)、(iii)的构成，从而在第2气流通路11、第4气流通路13中发挥扩散器效果，气体容易在气流通路9中行进，如图5所示，气流通路9内的静压降低，因此产生与外部的压力差，从流入口14的气体的流入量增加。从气流喷射口8供给的供给气体与该流入气体汇合并向第2气流通路11供给，因此第2气流通路11、第3气流通路12内的气体的风速w增加。
并且，通过成为(i)、(iv)的构成，从而能够维持气流通路9内的静压降低后的状态，并且使第3气流通路12的丝条行进方向的长度延长，能够长时间维持第3气流通路12中的气流的高风速水平。由此，能够有效实现丝条的牵引力F。
在此，在第2气流通路11的流路截面积大于第3气流通路12、或第4气流通路的流路截面积小于第3气流通路的情况下，由于气体通路9内的静压增加，因此与外部的压力差变小，从流入口14流入的气体的流入量减少。最坏的情况是，还存在气流通路9相比于外部变为高压而气体从流入口14流出的情况。其结果，第3气流通路12内的气体的风速w降低，无法获得丝条的牵引力。
在(L3+L4)/(L2+L3+L4)小于0.6的情况下，流路截面积小的第2气流通路变长，由此气流通路9内的静压增加，因此与外部的压力差变小，从流入口14流入的气体的流入量减少。另外，在L4/(L2+L3+L4)超过0.4的情况下，风速降低的第4气流通路13变长，由此，针对丝条的牵引力减小的区间变长，无法充分获得丝条的牵引力。
需要说明的是，为了充分确保针对丝条的牵引力大的区间(即，风速快的第2气流通路11)以充分地对丝条发挥牵引力，优选(L3+L4)/(L2+L3+L4)为0.99以下。另外，为了充分地确保第4气流通路13的区间，使得第4气流通路13中的流动更加稳定化，以充分地发挥扩散器效果，优选L4/(L2+L3+L4)为0.01以上。
并且，在图2中，第2气流通路11、第4气流通路13各自趋向于丝条行进方向的下游侧而流路截面积恒定，但如图3所示，也可以趋向于丝条行进方向的下游侧而逐渐增大。在该情况下，在第2气流通路11、第4气流通路13中容易发挥扩散器效果，气流通路9内的静压进一步降低，因此具有从流入口14流入的气体的流入量增加的优点。需要说明的是，在图3中以锥状逐渐增大，但不限于此，也可以分段逐渐增大。另外，可以为图3中的在第2气流通路11、第4气流通路13的全长范围内逐渐增大，也可以如图4所示仅一部分以锥状逐渐增大。
此外，在第2气流通路11与第3气流通路12的连通部、及第3气流通路12与第4气流通路13的连通部处，丝条行进方向的下游侧的流路截面积增大，可以构成为，如图2所示，在上述连通部处流路截面积瞬间扩大，也可以构成为，如图3、图4所示，使得第2气流通路11及第4气流通路13的、至少与第3气流通路12连通的连通部附近部形成为锥状，以使得流路截面积逐渐扩大。另外，也可以是以上方式组合而成的构成。若以流路截面积仅在连通部处瞬间扩大的方式形成外壁构件5，则在外壁构件5的制造方面具有容易加工的优点，另外，若在连通部附近以成为锥状的方式形成外壁构件5，则在气体通过方面具有不易发生涡旋、能够抑制丝条紊乱的优点。
接下来，详细说明第2气流通路11、第3气流通路12及第4气流通路13的丝条行进方向的长度对牵引力造成的影响。在本发明的拉伸装置3中，优选第2气流通路11的丝条行进方向的长度L2、与第3气流通路12的丝条行进方向的长度L3、与第4气流通路13的丝条行进方向的长度L4之和(mm)满足下述关系式。
L2+L3+L4≥100
通过成为该构成，从而能够有效地产生上述丝条的牵引力。在上述的和低于100mm的情况下，第2气流通路11与第3气流通路12与第4气流通路13的全长变短，从而对丝条进行牵引的长度变短，难以得到期望的牵引力。另外，由于流出口15与气流喷射口7的距离接近，因此气流通路中的压力损失减小，难以充分获得使用第4气流通路13所带来的扩散器效果。由此，优选满足上述关系式的构成，进一步优选上述的和为250以上。
需要说明的是，通过使得第2气流通路11与第3气流通路12与第4气流通路13的全长增长，从而能够增大对丝条进行牵引的长度，但由于气体通路9内的静压增加，因此与外部的压力差变小，从流入口14流入的气体的流入量减少。由此，第2气流通路11与第3气流通路12与第4气流通路13的全长优选为1500mm以下，进一步优选为1000mm以下。
此外，在本发明中，优选第2气流通路11的最小流路截面积H2MIN、与第3气流通路12的流路截面积H3、与第4气流通路13的最大流路截面积H4MAX满足下述关系式。
1.05≤H3/H2MIN
1.05≤H4MAX/H3
通过成为该构成，从而能够更有效地产生上述的丝条的牵引力。在此，在各流路截面积的比率低于1.05的情况下，从气流通路整体来看，在丝条行进方向上，流路未趋向于下游侧而充分地增大，难以充分地获得气流通路中的扩散器效果。需要说明的是，为了防止流动中产生紊乱并更有效地发挥扩散器效果，优选各流路截面积的比率为3以下。
此外，在本发明中，如图8所示，优选形成气流流路的一对外壁构件5中的一方外壁构件5的通路形成面、以从第2气流通路11至第4气流通路13之间在行进丝条方向上与丝条的距离恒定的方式由与行进丝条方向平行且连续的一个平面形成。通过成为该构成，从而在第2气流通路11至第4气流通路13中，在丝条的一侧连续地形成流路未扩大的部分，其结果，在该部分附近连续地形成紊乱少的气流，能够更高效地针对丝条产生牵引力。
接下来，详细说明图1、图2、图3、图4、图8中示出的本发明实施方式的拉伸装置3中共通的各构件、各构件的形状。
在本发明的拉伸装置3中，作为外壁构件5的材质，能够采用金属、合金、陶瓷、树脂等各种材质。其中，从强度、耐磨耗性的观点出发优选金属。
作为气流通路9的与丝条行进方向垂直的方向的截面形状，能够采用圆形、矩形等各种形状。其中，从压缩气体的使用量较少、不易发生丝条彼此的熔接、摩擦的观点出发，优选矩形。
通过使得第1气流通路10的丝条行进方向的长度短，从而流路中的压力损失减小，从流入口14流入的气体的流入量增加，因此优选长度为100mm以下，更加优选为50mm以下。
第1气流通路10的与丝条行进方向垂直的方向的截面积能够设定在能够使丝条流入的范围内。从第1气流通路10中的压力损失减小、从流入口14流入的气体的流入量增加的观点出发，优选比第2气流通路11的与丝条行进方向垂直的方向的最小截面积宽，更加优选比第4气流通路13的与丝条行进方向垂直的方向的最大截面积宽。
从抑制气流通路9中的风速降低的观点出发，优选连接缓冲部6与气流喷射口7的气体供给管相对于气流通路9的角度为30°以下。更加优选15°以下，由此能够抑制风速降低。作为气体供给管的形状，优选该气体供给管中的与气流方向垂直的方向的截面形状为矩形。该截面可以沿气体供给管中的气流方向恒定，也可以趋向于气流喷射口7而扩大，更加优选趋向于气流喷射口7而扩大，以在声速区域中获得通过绝热膨胀而使风速增加的拉瓦尔喷管的效果。
对于从气流喷射口7向丝条供给的气流而言，空气由于最经济而优选，也可以是混合气体、蒸汽、饱和蒸汽、加热蒸汽。为了提高丝条的牵引力，如前述的式(A)所示，由于还与气流的密度ρ相关，因此优选选择密度高的气流。另外，对于气流的温度而言，常温最经济而优选，但不限于此。另外，对于气流的湿度而言，由于吸入大气，因此从经济的角度优选不进行湿度管理，但不限于此，例如能够通过供给高湿度的气流来提高丝条的牵引力。
本发明是通用性非常高的发明，能够在已知的全部纤维网的制造中应用。因此，并不受构成纤维网的聚合物的特别限制。例如，作为构成纤维网的聚合物的一例，能够举出聚酯、聚酰胺、聚苯硫醚、聚烯烃、聚乙烯、聚丙烯等。此外，在不损害纺丝稳定性等的范围内，可以在上述聚合物中含有二氧化钛等消光剂、氧化硅、高岭土、防着色剂、稳定剂、抗氧化剂、除臭剂、阻燃剂、丝线摩擦降低剂、着色颜料、表面改性剂等各种功能性粒子、有机化合物等添加剂，也可以进行共聚。
另外，构成纤维网的聚合物可以由单一成分构成，也可以由多种成分构成，在多种成分的情况下，能够举出例如芯鞘、并排型等构成。
形成纤维网的纤维的截面形状可以是圆形、三角形、扁平等不规则形状、中空。另外，纤维网的单丝纤度并无特别限定。纤维网的单丝数也没有特别限定，但纤维网的单丝数越多，则与现有技术的差异越明显。
接下来，具体地说明使用图1、图2所示的装置制造由纤维网形成的纺粘无纺布的优选方式。
在图1所示的装置中，通过喷丝头1对例如聚烯烃系树脂进行熔融纺丝。此时的纺丝温度优选为200～270℃，更加优选210～260℃，进一步优选220～250℃。通过将纺丝温度设为上述范围内，从而能够形成为稳定的熔融状态，获得优异的纺丝稳定性。
通过喷丝头1熔融纺丝得到的丝条2接下来使用冷却装置19冷却，作为具体的冷却方法，例如能够举出：使用冷却装置19强制向丝条吹送冷风的方法；以丝条周围的气氛温度自然冷却的方法；及调节喷丝头1与拉伸装置3间的距离以进行自然冷却的方法；等等。另外，也还可以采用将这些方法组合的方法。需要说明的是，冷却条件能够考虑喷丝头的每个单孔的排出量、进行纺丝的温度及气氛温度等进行适当调节而采用。
之后，如上前述地，使用冷却装置19冷却后的丝条通过拉伸装置3赋予张力而被拉伸，被吹送到输送机4的网上，在输送机4上形成纤维网。
使用本发明的拉伸装置3时的纺丝速度优选为3,500～6,500m/分钟，更加优选4,000～6,500m/分钟，进一步优选4,500～6,500m/分钟。通过将纺丝速度设为3,500～6,500m/分钟，从而具有高生产率，另外，纤维的取向结晶化发展，能够获得高强度的长纤维。因此，由高强度的纤维构成的无纺布的强度也优异。
本发明的拉伸装置不仅能够用于纤维网的制造，还能够用于衣料、产业等用途中使用的纤维的制造。在该情况下，与上述无纺布制造同样地，将纺丝、冷却、拉伸得到的纤维卷绕在线筒等上即可。
实施例
以下，举出实施例来进一步具体地说明本发明。需要说明的是，实施例中的特性值的测定方法等如下所示。
(1)牵引力(N)：
图6示出牵引力的测定方法的概要图。首先，在张力计16(AikoEngineering公司制MODEL-RX-1)上固定1根单丝的3号尼龙线(Yutaka Make公司制A-154)17，使尼龙线17从拉伸装置3的上部下垂到气流通路9内，成为在气流通路的最下点(流出口15)将尼龙线17切断的状态。并且，向拉伸装置3供给压缩空气，使用张力计16测定此时产生的张力(N)。重复5次该测定，将其平均值(N)设为牵引力。
(2)气流通路的内部的静压(kPa)：
如图7所示，在将压力计(Copal Electronics公司制PG-100-102G)密闭连接于作为在气流通路9的侧壁构件20上穿孔而成的贯通孔的静压测定口18的状态下，向拉伸装置3供给压缩空气，测定气流通路9的内部的表压(kPa)。需要说明的是，测定高度设为气流喷射口下游侧端部8的位置。采用该测定值作为气流通路的内部的静压。
(3)供给压力(MPa)
在常温、常湿的室内，在将压力计(长野计器公司制GS50-171-0.6MP)密闭连接于拉伸装置3的气流供给部的状态下向拉伸装置3供给压缩空气，测定内部的表压(MPa)。采用该测定值作为针对拉伸装置的供给压力。
(4)单纤维纤维直径(μm)：
在使用拉伸装置牵引、拉伸后，随机地从捕集在网上的纤维网采集10个小片样本，使用显微镜拍摄1000倍的表面照片。从各样本的照片每次测定10根、共计测定100根纤维的宽度，采用其平均值作为单纤维纤维直径。
(5)纺丝速度(m/分钟)：
根据上述单纤维纤维直径和所使用的树脂的固态密度，计算每10，000m长度的质量并将小数点后第二位进行四舍五入，作为单纤维纤度。根据单纤维纤度(dtex)和从以各条件设定的喷丝头单孔排出的树脂的排出量(以下，简记为单孔排出量。)(g/分钟)，基于下式计算纺丝速度。
纺丝速度＝(10000×单孔排出量)/单纤维纤度。
[实施例1]
使用图1、图2所示的构成的装置，如下制造纤维网。需要说明的是，在拉伸装置3中，气流通路9的截面为矩形，将从气流通路9的流入口14至流出口15的长度L设为200mm，将第2气流通路11的长度L2设为50mm，将第3气流通路12的长度L3设为50mm，将第4气流通路13的长度L4设为50mm。另外，将第1气流通路的间隙W1设为3mm，将第2气流通路的间隙W2设为3mm，将第3气流通路的间隙W3设为4mm，将第4气流通路13的间隙W4设为5mm。气流供给管的相对于气流通路9的设置角度为15°，气流供给管的宽度为0.2mm。另外，向针对拉伸装置3的气流供给部供给0.2MPa的压缩空气。实施牵引力测定的结果，如表1所示为37mN。另外，气流喷射口下游侧端部8处的气流通路9内静压为-6.3kPa。
使用挤出机将熔体流动速率(MFR)为35g/10分钟的聚丙烯树脂熔融，从纺丝温度为235℃、孔径
Figure BDA0002682120710000151
为0.30mm的矩形的喷丝头1以单孔排出量为0.56g/分钟进行纺丝，将所得到的丝条使用冷却装置19冷却固化后，将供给压力为0.20MPa的压缩空气向拉伸装置3供给，以进行牵引、拉伸，并捕集到移动的网上，从而得到由聚丙烯长纤维形成的纤维网。
作为所得到的聚丙烯长纤维的特性，单纤维纤维直径为16.6μm，由此换算得到的纺丝速度为2,951m/分钟。
[实施例2]
作为第2气流通路11与第3气流通路12与第4气流通路13的合计长度长的模式，将从气流通路9的流入口14至流出口15的长度L设为350mm，将第2气流通路11的长度L2设为100mm，将第3气流通路12的长度L3设为100mm，将第4气流通路13的长度L4设为100mm，除此以外，与实施例1同样。
实施牵引力测定，结果如表1所示为40mN。另外，气流喷射口下游侧端部8处的气流通路9内静压为-5.5kPa。
作为所得到的聚丙烯长纤维的特性，单纤维纤维直径为16.1μm，由此换算得到的纺丝速度为3,043m/分钟。
[实施例3]
作为第2气流通路11与第3气流通路12与第4气流通路13的合计长度短的模式，将从气流通路9的流入口14至流出口15的长度L设为140mm，将第2气流通路11的长度L2设为30mm，将第3气流通路12的长度L3设为30mm，将第4气流通路13的长度L4设为30mm，除此以外，与实施例1相同。
实施牵引力的测定，结果如表1所示为35mN。另外，气流喷射口下游侧端部8处的气流通路9内静压为-7.2kPa。
作为所得到的聚丙烯长纤维的特性，单纤维纤维直径为17.4μm，由此换算得到的纺丝速度为2816m/分钟。
[实施例4]
作为形成气流流路9的一对外壁构件5中的一方通路形成面由从第2气流通路11至第4气流通路13之间与丝条行进方向平行且连续的一个平面形成的模式，使用图8所示的拉伸装置3，除此以外，与实施例1相同。
实施牵引力的测定，结果如表1所示为39mN。另外，气流喷射口下游侧端部8处的气流通路9内静压为-6.5kPa。
作为所得到的聚丙烯长纤维的特性，单纤维纤维直径为16.3μm，由此换算得到的纺丝速度为3,005m/分钟。
[比较例1]
作为不扩大第2气流通路的模式，将第2气流通路11的间隙W2设为4mm，使得图2中的第2气流通路与第3气流通路的截面形状、截面积相同，除此以外，与实施例1相同。
实施牵引力的测定，结果如表1所示为34mN。另外，气流喷射口下游侧端部8处的气流通路9内静压为-7.0kPa。
作为所得到的聚丙烯长纤维的特性，单纤维纤维直径为17.6μm，由此换算得到的纺丝速度为2,783m/分钟。
[比较例2]
采用不扩大第4气流通路13(即，实质上未设置第4气流通路)的模式，将第4气流通路13的间隙W4设为4mm，使得图2中的第3气流通路与第4气流通路的截面形状、截面积相同，除此以外，与实施例1相同。
实施牵引力的测定，结果如表1所示为30mN。另外，气流喷射口下游侧端部8处的气流通路9内静压为-5.8kPa。
作为所得到的聚丙烯长纤维的特性，单纤维纤维直径为18.6μm，由此换算得到的纺丝速度为2,634m/分钟。
[比较例3]
作为相对于第3气流通路12、第4气流通路13而第2气流通路11较长的模式，将从气流通路9的流入口14至流出口15的长度L设为200mm，将第2气流通路11的长度L2设为75mm，将第3气流通路12的长度L3设为25mm，将第4气流通路13的长度L4设为50mm，除此以外，与实施例1相同。
实施牵引力的测定，结果如表1所示为32mN。另外，气流喷射口下游侧端部8处的气流通路9内静压为-5.5kPa。作为所得到的聚丙烯长纤维的特性，单纤维纤维直径为18.1μm，由此换算得到的纺丝速度为2,707m/分钟。
[比较例4]
作为相对于第2气流通路11、第3气流通路12而第4气流通路13较长的模式，将从气流通路9的流入口14至流出口15的长度L设为200mm，将第2气流通路11的长度L2设为32.5mm，将第3气流通路12的长度L3设为32.5mm，将第4气流通路13的长度L4设为75mm，除此以外，与实施例1相同。
实施牵引力的测定，结果如表1所示为31mN。另外，气流喷射口下游侧端部8处的气流通路9内静压为-6.6kPa。
作为所得到的聚丙烯长纤维的特性，单纤维纤维直径为18.4μm，由此换算得到的纺丝速度为2,663m/分钟。
[表1]
Figure BDA0002682120710000181
产业上的可利用性
本发明的拉伸装置不限于无纺布用的丝条的拉伸，也可以应用于各种机织针织物等其他用途的丝条的拉伸。
附图标记说明
1：喷丝头
2：丝条
3：拉伸装置
4：输送机
5：外壁构件
6：气流供给部的缓冲部
7：气流喷射口
8：气流喷射口下游侧端部
9：气流通路
10：第1气流通路
11：第2气流通路
12：第3气流通路
13：第4气流通路
14：流入口
15：流出口
16：张力计
17：尼龙线
18：静压测定口
19：冷却装置
20：侧壁构件
90：通路形成面

Claims (8)

1.拉伸装置，其为在具有对热塑性聚合物进行熔融纺丝得到的丝条的流入口及流出口的通路内，从其丝条的行进路线的外侧向内吹送气流以对该丝条进行拉伸的拉伸装置，所述拉伸装置的特征在于，具有丝条的流入口及流出口的所述通路沿丝条行进方向依次连续地具备第1气流通路、气流喷射口、第2气流通路、第3气流通路及第4气流通路，并满足下述(i)～(iv)：
(i)所述第3气流通路的流路截面积沿丝条行进方向恒定；
(ii)所述第2气流通路的流路截面积小于所述第3气流通路，且其流路截面积沿丝条行进方向恒定和/或逐渐增大；
(iii)所述第4气流通路的流路截面积大于第3气流通路，且其流路截面积沿丝条行进方向恒定和/或逐渐增大；
(iv)所述第2气流通路的丝条行进方向的长度L2、与所述第3气流通路的丝条行进方向的长度L3、与所述第4气流通路的丝条行进方向的长度L4满足下述关系式：
(L3+L4)/(L2+L3+L4)≥0.6
L4/(L2+L3+L4)≤0.4。
2.根据权利要求1所述的拉伸装置，其中，所述L2与所述L3与所述L4的和(mm)满足下述关系式：
L2+L3+L4≥100。
3.根据权利要求1或2所述的拉伸装置，其中，所述第2气流通路的最小流路截面积H2MIN、与所述第3气流通路的流路截面积H3、与所述第4气流通路的最大流路截面积H4MAX满足下述关系式：
1.05≤H3/H2MIN
1.05≤H4MAX/H3。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的拉伸装置，其中，具有丝条的流入口及流出口的所述通路由相对的一对外壁构件形成，所述一对外壁构件中的一者的通路形成面在沿着丝条行进方向的从所述第2气流通路至所述第4气流通路之间由与所述丝条行进方向平行且连续的一个平面形成。
5.纤维的制造装置，其沿丝条行进方向依次具有喷丝头、纺丝得到的丝条的冷却装置、和权利要求1至4中任一项所述的拉伸装置。
6.纤维网的制造装置，其沿丝条行进方向依次具有喷丝头、纺丝得到的丝条的冷却装置、权利要求1至4中任一项所述的拉伸装置、和具备网的纤维网的输送机。
7.纤维的制造方法，其通过喷丝头对热塑性聚合物进行熔融纺丝而形成丝条，将该丝条冷却固化后，通过权利要求1至4中任一项所述的拉伸装置对所述丝条进行拉伸。
8.纤维网的制造方法，其使用权利要求1至6中任一项所述的装置而制造纤维网。
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