JP2003286649A - フィラメントが一方向に配列されたウェブの製造方法および該ウェブの製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 フィラメントがより高度に一方向に配列した
ウェブを製造する。 【解決手段】 ウェブの製造装置は、溶融ポリマーをフ
ィラメント４として押し出す多数のノズル２が並列に配
列されたメルトブローダイス３と、ノズル２から押し出
されたフィラメント４を捕集して搬送するコンベア１と
を有する。コンベア１は、それ自身が、水平面内でフィ
ラメント４の搬送方向と平行な方向に往復移動される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フィラメントが一
方向に配列されたウェブの製造方法およびそのウェブの
製造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】不織布の製法としては、ポリマーから紡
糸したフィラメント群からウェブを形成し直ちにフィラ
メント間を接着する、スパンボンド法、メルトブロー
法、フラッシュ紡糸法（以下、これらの製法を広義のス
パンボンド法と呼び、また、これらの製法によって製造
された不織布を広義のスパンボンド不織布と呼ぶ）があ
る。広義のスパンボンド不織布は、経済性および量産性
に優れることから、不織布の主流をなしている。

【０００３】従来の広義のスパンボンド不織布はフィラ
メントがランダムな方向に配列されたランダム不織布で
あるため、強度が小さく、寸法安定性の無いものが多か
った。そこで、フィラメントの配列性を向上させるため
の種々の提案がなされている。

【０００４】例えば、フィラメントを縦方向に配列させ
る方法として、特公昭６０−２５５４１号公報には、フ
ィラメントの射出方向に対してコンベアを傾斜させるこ
とによってフィラメントを高度に一方向に配列させる方
法が記載されている。また、特開平７−３６０４号公報
には、気流とともに噴出させたフィラメントを通気性の
あるコンベア上に堆積させ、このコンベアの裏側に気流
遮断手段を設けて気流の制御を行うことにより、フィラ
メントを縦方向に広げ、配列性を向上させる方法が記載
されている。一方、フィラメントを横方向に配列させる
方法としては、特公平３−３６９５８号公報および特許
第１９９２５８４号に、紡糸ノズルの周囲に、それぞれ
ノズルの円周方向成分を持ってエアを噴射する複数の第
１のスプレーノズルを配するとともに、第１のスプレー
ノズルの外側に、ウェブの搬送方向と平行な方向で互い
に衝突するように配された２つの第２のスプレーノズル
を配し、第１のスプレーノズルでフィラメントをスパイ
ラル状に回転させ、それを第２のスプレーノズルで横方
向に広げることで、フィラメントを横方向に配列させる
方法が開示されている。また、特許第２６１２２０３号
には、コンベアに工夫を施すことでフィラメントを横方
向に配列させる方法が開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】近年の不織布工業の発
展により、不織布の適用範囲が急速に拡大しており、不
織布には更なる強度および寸法安定性が要求されてい
る。一般に、不織布の強度および寸法安定性を向上させ
るには、フィラメントを延伸するのが最も効果的であ
る。フィラメントの延伸は、コンベア上にウェブとして
堆積した状態でウェブをフィラメントの配列方向に延伸
するのが簡易な方法である。しかし、ウェブの延伸前に
おいてフィラメントが一方向に配列されていないと、ウ
ェブを延伸してもフィラメントの間隔が広がるだけでフ
ィラメントが実質的に延伸される確率が低くなり、延伸
後の十分な強度および寸法安定性が得られなくなる。従
来の不織布の製造方法では、フィラメントを高度に配列
させる程度が不十分であり、近年要求されているような
高い強度および寸法安定性を有する不織布を製造するの
は困難であった。つまり、更なる高い強度および寸法安
定性を有する不織布を製造するには、ウェブに対しても
更に高度にフィラメントが一方向に配列されていること
が要求される。

【０００６】そこで本発明は、フィラメントをより高度
に一方向に配列させることのできる、ウェブの製造方法
および製造装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明のウェブの製造方法は、並列に配列されそれぞれ
溶融ポリマーをフィラメントとして下向きに押し出す複
数のノズルを備えた紡糸手段と、前記複数のノズルから
押し出されたフィラメントを捕集し搬送するコンベアと
を用いたウェブの製造方法であって、前記ノズルからフ
ィラメントを押し出す工程と、前記コンベアを水平面内
で往復移動させながら、前記ノズルから押し出されたフ
ィラメントを捕集する工程とを有する。

【０００８】また、本発明のウェブの製造装置は、並列
に配列されそれぞれ溶融ポリマーをフィラメントとして
下向きに押し出す複数のノズルを備えた紡糸手段と、前
記ノズルから押し出されたフィラメントを捕集し搬送す
るための、水平面内で往復移動されるコンベアとを有す
る。

【０００９】本発明によれば、ノズルから押し出された
フィラメントは、コンベア上に捕集され、搬送されるこ
とでウェブとなる。ここで、コンベアは水平面内で往復
移動されるので、フィラメントは一方向に折り畳まれな
がらコンベア上に捕集され、コンベアによって搬送され
る。これにより、フィラメントが一方向に高度に配列さ
れたウェブが得られる。

【００１０】本発明において、フィラメントの配列方向
や延伸方向等を説明する場合に用いる「縦方向」とは、
ウェブまたは不織布を製造する際の機械方向すなわちウ
ェブまたは不織布の送り方向を意味し、「横方向」と
は、縦方向と直角な方向すなわちウェブまたは不織布の
幅方向を意味する。

【００１１】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態について
図面を参照して説明する。

【００１２】図１は、本発明の一実施形態である、メル
トブロー法によるウェブの製造装置の概略正面図であ
る。図１に示す装置は、フィラメント４が縦方向に配列
されたウェブ８を製造するものであり、フィラメント４
を紡糸するメルトブローダイス３と、紡糸されたフィラ
メント４を捕集し搬送するコンベア１とを有する。な
お、図１において、メルトブローダイス３は内部構造が
分かるように断面で示している。

【００１３】メルトブローダイス３は、その先端（下
端）に、コンベア１の幅方向と平行な方向に並列に配列
された多数のノズル２を有する。ギアポンプ（不図示）
から送られてきた溶融樹脂がそれぞれノズル２から下向
きに押し出されることで、コンベア１の幅方向に多数の
フィラメント４が形成される。メルトブローダイス３の
ノズル２の両側、詳しく言えば、各ノズル２の中心線を
通る平面に垂直な方向についてノズル２の両側には、そ
れぞれメルトブローダイス３の幅方向（コンベア１の幅
方向）に沿って設けられ、メルトブローダイス３の先端
のノズル２に隣接する位置に開口するスリット６ａ，６
ｂが形成されている。各スリット６ａ，６ｂはそれぞれ
メルトブローダイス３の内部に設けられたエア溜め５
ａ，５ｂに連通している。エア溜め５ａ，５ｂには、フ
ィラメント４の原料となる樹脂の融点以上に加熱された
高圧エアが送入され、エア溜め５ａ，５ｂに送入された
高圧エアは、スリット６ａ，６ｂから熱風としてフィラ
メント４に向けて噴出される。

【００１４】スリット６ａ，６ｂから噴出された熱風に
より、ノズル２から押し出されたフィラメント４は溶融
状態に維持され、熱風との摩擦力によりフィラメント４
に張力が与えられ、フィラメント４が細化される。上記
のメルトブローダイス３の構造は、通常のメルトブロー
法に用いられるダイスと同様である。熱風の温度は、フ
ィラメント４の紡糸温度よりも８０℃以上、望ましくは
１２０℃以上高くする。

【００１５】メルトブローダイス３を用いてフィラメン
ト４を紡糸する方法では、熱風の温度を高くすることに
より、ノズル２から押し出された直後のフィラメント４
の温度をフィラメント４の融点よりも十分に高くするこ
とができるため、フィラメント４の結晶化度を小さくす
ることができる。

【００１６】コンベア１は、メルトブローダイス３の下
方に配置される。コンベア１は、不図示の駆動源により
回転されるコンベアローラ１ａやその他のローラに掛け
回されている。これらのローラの回転によりコンベア１
を駆動することで、ノズル２から押し出されたフィラメ
ント４がコンベア１上に捕集されて得られるウェブ８
は、図１において左側から右側へ搬送される。さらに本
実施形態では、コンベア１はそれ自身が、水平面内でウ
ェブ８の搬送方向と平行な方向（矢印Ａ方向）に往復移
動される構成となっている。

【００１７】次に、図１に示したウェブ製造装置の動作
について説明する。メルトブローダイス３に供給された
樹脂は、ノズル２から連続的に押し出されてフィラメン
ト４とされ、そのフィラメント４は、スリット６ａ，６
ｂから噴射された熱風により細化されながら、熱風の流
れに乗ってコンベア１上に捕集される。ここで、コンベ
ア１は、矢印Ａ方向に往復移動しながら、捕集したフィ
ラメント４を図示左側から右側へ搬送する。このことに
より、フィラメント４は、縦方向に折り畳まれながらコ
ンベア１上に捕集される。したがって、コンベア１上で
のフィラメント４の縦方向への配列性を向上させ、か
つ、コンベア１上でのフィラメント４の折り畳み幅Ｓを
大きくすることができる。このようなフィラメント４の
配列は、ウェブ８の縦方向の強度を向上させるのに効果
がある。

【００１８】フィラメント４が縦方向に配列されたウェ
ブ８を製造しようとした場合、フィラメント４を細化す
るための熱風を利用し、この熱風の流れを縦方向に周期
的に変動させ、フィラメント４をその流れに随伴させる
ことも考えられる。しかし、ノズル２の直径は微細であ
り、微細なノズル２から押し出されたフィラメント４を
熱風で細化する紡糸プロセスは、非常に繊細で敏感なプ
ロセスである。このような微細なプロセスの中でフィラ
メント４を振動させることは、紡糸プロセスに乱れを発
生させるおそれがあり、例えばフィラメント４の太さが
変動してしまうといった問題が生じてしまうことが懸念
される。

【００１９】そこで、紡糸側ではなく、紡糸されたフィ
ラメント４を受ける側でフィラメント４を配列させるこ
とにより、紡糸プロセスを乱すことなく安定して、フィ
ラメント４が一方向に配列されたウェブ８を得ることが
できる。

【００２０】図１ではフィラメント４が縦方向に配列さ
れたウェブ８を製造するための装置を示したが、メルト
ブローダイス３とコンベア１との位置関係を変更するこ
とによって、フィラメント４が横方向に配列されたウェ
ブ８を製造することもできる。図２に、フィラメントが
横方向に配列されたウェブの製造装置の一例を示す。図
２において、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図を示す。
また、図２ではメルトブローダイスとコンベアとの相対
的な位置関係が図１と異なるだけであるので、図１と同
様の構成については図１と同じ符号を付している。

【００２１】図２に示すように、フィラメント４を横方
向に配列させるためには、メルトブローダイス３を、そ
のノズル２の列方向がコンベア１によるウェブ８の搬送
方向と平行になるように配置する。さらに、コンベア１
は、水平面内でウェブ８の搬送方向と直角な方向（幅方
向）すなわち横方向に往復移動させる。これにより、ノ
ズル２から押し出されたフィラメント４は横方向に折り
畳まれながらコンベア１上に捕集され、横方向へのフィ
ラメント４の配列性が向上したウェブ８を得ることがで
きる。

【００２２】図１に示した配置では、ウェブ８の幅はノ
ズル２の配列幅に依存するが、図２に示した配置では、
ウェブ８の幅Ｓはコンベア１の振幅に依存する。したが
って、図２に示した配置では、コンベア１の振幅を適宜
設定することによって、ウェブ８の幅Ｓを自由に変更す
ることができる。

【００２３】以上、本発明について、代表的な幾つかの
例を挙げて説明した。以下に、本発明に適用可能なフィ
ラメント、紡糸手段、および他の付加的な構成要素の例
について説明する。

【００２４】〈フィラメント〉本発明に用いられるフィ
ラメントに適合するポリマーとしては、ポリエチレン、
ポリプロピレン、ポリエステル、ポリアミド、ポリ塩化
ビニル系樹脂、ポリウレタン、フッ素系樹脂などの熱可
塑性樹脂およびこれらの変性樹脂を用いることができ
る。また、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリアクリル
ニトリル系樹脂などの、湿式または乾式の紡糸装置によ
る樹脂も使用することができる。

【００２５】本発明におけるフィラメントは長繊維フィ
ラメントである。一般的には、長繊維フィラメントとは
平均長が１００ｍｍを超えるものを言い、本発明のよう
に連続的に紡糸されたフィラメントは長繊維フィラメン
トに含まれる。また、紡糸直後のフィラメントの直径が
５０μｍ以上ではフィラメントが剛直で交絡が不十分に
なる。そこで本発明に用いられるフィラメントの直径
は、好ましくは３０μｍ以下であり、より好ましくは２
５μｍ以下である。特に強度の強いウェブを望む場合
は、ウェブの紡糸後、ウェブを横方向に延伸するのが望
ましい。その場合の延伸後のフィラメントの直径は５μ
ｍ以上であることが望ましい。フィラメントの直径及び
長さは、拡大顕微鏡写真より測定し、長さについては３
０本の平均値、直径については１００本の平均値で示
す。

【００２６】〈紡糸手段〉フィラメントの紡糸手段とし
て、広義のスパンボンド法であるメルトブロー法による
ものについて説明したが、以下に、狭義のスパンボンド
法を用いた例について説明する。

【００２７】図３は、狭義のスパンボンド法を用いたウ
ェブ製造装置を正面から見た概略断面図である。通常の
スパンボンド紡糸では、コンベア２１の幅方向に並列に
配列された多数の紡糸孔を有するスパンボンドダイス２
３から紡糸された多数のフィラメント２４は、エジェク
タ２５でエア２６により吸引され、エジェクタ２５のノ
ズル２５ａにより加速されたエア２６である高速気流に
伴われてコンベア２１の上に捕集される。コンベア２１
は、コンベアローラ（不図示）によって駆動され、図３
に示した例ではフィラメント２４を図面の左側から右側
へ搬送する。また、コンベア２１自身も、水平面内でフ
ィラメント２４の搬送方向と平行な方向に往復移動され
る。これにより、フィラメント２４は縦方向に折り畳ま
れながらコンベア２１上に捕集され、フィラメント２４
が縦方向に配列されたウェブ２８が得られる。

【００２８】狭義のスパンボンド法においても、前述し
たメルトブロー法の場合と同様に、スパンボンドダイス
２３をコンベア２１によるウェブ２８の搬送方向と平行
に配置し、かつ、コンベア２１を幅方向に往復移動させ
ることで、フィラメント２４が横方向に配列されたウェ
ブ２８を製造することができる。

【００２９】紡糸手段が狭義のスパンボンド法やフラッ
シュ紡糸法である場合は、フィラメントの結晶化が既に
なされている場合もあるが、このような場合であっても
フィラメントの配列を飛躍的に向上させることが可能で
あり、フィラメントの配列方向に強いウェブを得ること
ができる。

【００３０】〈付加的な構成要素〉得られたウェブは、
そのままでも使用可能であるが、さらに、フィラメント
の配列方向に延伸することにより、フィラメントの配列
性をより向上させることができる。したがって、フィラ
メントの配列方向にウェブを延伸する延伸装置を付加す
ることが好ましい。このとき、フィラメントの配列性が
良いものほど、ウェブの延伸時にフィラメントが実質的
に延伸される確率が高くなり、最終延伸ウェブの強度も
大きくなる。フィラメントの配列が悪いと、ウェブを延
伸してもフィラメントの折り畳み構造やフィラメントの
間隔が広がるだけでフィラメントが実質的に延伸される
確率が低くなり、延伸後の十分な強度が得られなくな
る。また、ウェブの段階でフィラメントを高度に一方向
に配列させることで、延伸時のフィラメントの切れを防
止することができる。

【００３１】フィラメントが縦方向に配列されたウェブ
は縦方向に延伸される。ウェブの縦方向への延伸には、
１段で全延伸する場合もあるが、主に多段延伸法が用い
られている。多段延伸法においては、１段目の延伸は紡
糸直後の予備延伸として行われ、さらにその後に延伸す
る２段目以降の延伸が主延伸として行われている。その
中でも特に、多段延伸の１段目の延伸に近接延伸法を用
いることが好ましい。

【００３２】近接延伸とは、隣接する２組のロールの表
面速度の差によりウェブを延伸する方式において、短い
延伸間距離（延伸の開始点から終点までの距離）を保っ
て延伸を行うものであり、延伸間距離が１００ｍｍ以下
であることが望ましい。特に、フィラメントが全体とし
て縦方向に配列していても個々にはある程度屈曲してい
る場合には、できるだけ延伸間距離を短く保つことが、
個々のフィラメントを有効に延伸する上で重要である。
近接延伸における熱は、通常は延伸するロールを加熱す
ることにより与えられ、その延伸点が熱風や赤外線によ
り補助的に加熱される。また、近接延伸の際の熱源とし
ては、温水や蒸気等も使用することができる。

【００３３】一方、多段延伸においては、２段目以降の
延伸には近接延伸ばかりでなく、通常のウェブの延伸に
用いられる種々の手段を適用することができる。例え
ば、ロール延伸、温水延伸、蒸気延伸、熱盤延伸、ロー
ル圧延等の延伸方式である。近接延伸が必ずしも必要な
いのは、１段目の延伸で既に個々のフィラメントが縦方
向に長くわたっているためである。

【００３４】一方、フィラメントが横方向に配列された
ウェブは横方向に延伸される。ウェブを横方向に延伸す
る手段としては、例えば、フィルムの２軸延伸に用いら
れているテンター式の横延伸装置や、特公平３−３６９
４８号公報に記載されるプーリ式の横延伸装置や、周方
向に沿った溝がそれぞれ形成された２つの溝付きローラ
でウェブを挟むことによりウェブを横方向に延伸する溝
ローラ式の横延伸装置を用いることができる。それらの
延伸装置のうち、プーリ式の横延伸装置は、安価で簡便
な方法であり、しかも延伸倍率を自由に変化させること
ができ高倍率延伸も可能であるので、本発明に用いられ
る横延伸装置として最も適している。

【００３５】なお、延伸後のウェブの幅を非常に大きく
したい場合には、通常の延伸温度での横延伸の前に、通
常の延伸温度よりも高い温度（ポリエステルの場合は５
〜１０℃高い温度、ポリプロピレンの場合は２０〜３０
℃高い温度）で予備延伸を行う方法が有効である。その
場合の横延伸装置としては上述の延伸装置を使用するこ
とができる。

【００３６】ウェブの延伸において、延伸前のウェブに
軽くエンボス処理を施し、その後に延伸することによ
り、延伸倍率を高くすることができ、延伸後の強度も向
上し、また、延伸切れ等のトラブルも少ない安定した延
伸を行うことができる。この場合のエンボスパターン
は、延伸方向と直角な方向に方向性を持つパターンであ
ることが望ましい。エンボス温度は、延伸温度＋５℃よ
りも低い温度とするのが好ましい。エンボス圧力は、高
すぎるとウェブのフィラメントを損傷し延伸切れの原因
となるので、線圧で３Ｎ／ｃｍ〜５０Ｎ／ｃｍの範囲が
好ましく、より好ましくは８Ｎ／ｃｍ〜３０Ｎ／ｃｍの
範囲、最も好ましくは１０Ｎ／ｃｍ〜２５Ｎ／ｃｍの範
囲である。なお、エンボスローラの場合、ウェブはその
全幅が一様にエンボスローラで加圧されるわけではな
く、エンボス圧力はエンボス箇所の一点一点にかかるわ
けではない。しかし、ここで実施されるエンボスではエ
ンボス圧力は十分に小さい圧力でよく厳密に計算する必
要はないので、ここではエンボス圧力を、通常の線圧と
同様に、 線圧（Ｎ／ｃｍ）＝押下力（Ｎ）／エンボスローラ幅
（ｃｍ） で定義している。

【００３７】ウェブの延伸倍率は、ウェブを構成するフ
ィラメントのポリマーの種類やウェブの紡糸手段、目的
とする縦方向及び横方向の強度や伸度等によって異な
る。しかし、いずれの種類や手段を用いるにしろ、本発
明の目的であるウェブの高配列性、高強度を達成できる
延伸倍率が選択される。

【００３８】その延伸倍率は、延伸前のウェブに延伸方
向に一定の間隔で入れたマークにより以下の式で定義さ
れる。 延伸倍率＝［延伸後のマーク間の長さ］／［延伸前のマ
ーク間の長さ］ ここでいう延伸倍率は、通常の長繊維フィラメントヤー
ンを延伸する場合のように、必ずしもフィラメント１本
１本の延伸倍率を意味しない。

【００３９】ウェブは、前述したように、フィラメント
の配列方向に延伸することにより、フィラメントの配列
性をさらに向上させることができる。しかし、フィラメ
ントの結晶化度が大きい場合は、フィラメントに伸度が
なく、延伸張力が高くなるので、高倍率の後延伸が困難
になる場合もある。高倍率の後延伸を望む場合は、ノズ
ル直下でフィラメントを冷却することによりフィラメン
トの結晶化度を小さくするのが有効である。その手段と
して最も有効なのが、紡糸装置とコンベアとの間に、高
速気流中へ霧状の水を噴霧するスプレーノズル（不図
示）を設け、高速気流に霧状の液体を含ませることであ
る。

【００４０】その霧状の液体に、いわゆる紡糸・延伸用
油剤と称する延伸性や静電除去等の性質を付与すること
ができる油剤を添加することも、その後の延伸性を向上
させるとともに、毛羽も少なくすることができ、さらに
延伸後の強度及び伸度も向上させることができるという
点で有効である。なお、スプレーノズルから噴射される
流体は、フィラメントを冷却することができるものであ
れば必ずしも水分等を含む必要はなく、冷エアーであっ
てもよい。

【００４１】本発明により得られるウェブは、引張強度
および寸法安定性に優れており、一方向に強度を要する
不織布や直交不織布の原料ウェブとして使用することが
できる。また、本発明によるウェブは、一方向の強度が
要求されるウェブとしてそのまま使用できる他、紙、不
織布、布、フィルム等の横方向の強度の補強用として、
これらと積層して用いることもできる。また、本発明に
よるウェブを延伸したものは光沢が良く、その光沢を活
かした包装材料等に用いることができる。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、紡
糸手段から押し出されたフィラメントを捕集し搬送する
コンベアを、水平面内で往復移動させることで、フィラ
メントの配列性を向上させ、フィラメントの配列方向に
ついての強度および寸法安定性に優れたウェブを製造す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】フィラメントが縦方向に配列されたウェブを製
造するための、本発明の一実施形態によるウェブ製造装
置の正面図である。

【図２】フィラメントが横方向に配列されたウェブを製
造するための、本発明の他の実施形態によるウェブ製造
装置の図であり、同図（ａ）は正面図、同図（ｂ）は側
面図を示す。

【図３】本発明を適用した狭義のスパンボンド法を用い
たウェブ製造装置の断面構成を示す図である。

【符号の説明】

１，２１ コンベア １ａ コンベアローラ ２ ノズル ３ メルトブローダイス ４，２４ フィラメント ８，２８ ウェブ ２３ スパンボンドダイス ２５ エジェクタ ２５ａ ノズル

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 並列に配列されそれぞれ溶融ポリマーを
   フィラメントとして下向きに押し出す複数のノズルを備
   えた紡糸手段と、前記複数のノズルから押し出されたフ
   ィラメントを捕集し搬送するコンベアとを用いたウェブ
   の製造方法であって、 前記ノズルからフィラメントを押し出す工程と、 前記コンベアを水平面内で往復移動させながら、前記ノ
   ズルから押し出されたフィラメントを捕集する工程とを
   有するウェブの製造方法。
2. 【請求項２】 並列に配列されそれぞれ溶融ポリマーを
   フィラメントとして下向きに押し出す複数のノズルを備
   えた紡糸手段と、 前記ノズルから押し出されたフィラメントを捕集し搬送
   するための、水平面内で往復移動されるコンベアとを有
   するウェブの製造装置。