JP2004044012A

JP2004044012A - Filament vibration apparatus

Info

Publication number: JP2004044012A
Application number: JP2002202560A
Authority: JP
Inventors: Yukihiro Noguchi; 野口　幸廣
Original assignee: Nippon Petrochemicals Co Ltd
Current assignee: Eneos Corp
Priority date: 2002-07-11
Filing date: 2002-07-11
Publication date: 2004-02-12

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To efficiently vibrate a filament by effectively using a high-speed air stream jetted from a spinning die. <P>SOLUTION: The filament vibration apparatus 10 is fixed to the bottom of a melt blow die 3 having nozzles 2 for extruding the filament 4 and slits 6a and 6b for jetting hot air to guide the filament 4. The filament vibration apparatus 10 has first flow channel parts 11a and 11b opposingly arranged with the nozzles 2 between, wall parts 12a and 12b extended from open end faces of the first flow channel parts downward and second flow channel parts 13a and 13b connected to the intermediate parts of the wall parts 12a and 12b. The intermediate parts of the wall parts 12a and 12b are equipped with opening parts 14a and 14b for introducing a part of hot air into the second flow channel parts 13a and 13b. The first flow channel parts 11a and 11b and the second flow channel parts 13a and 13b at the same side relatively to the nozzles 2 are mutually connected. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【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装置などに用いられるフィラメント振動装置に関する。
【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が接合される、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。
【０００５】
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エアノズルを備え、それによって、フィラメントをスパイラル状に放出し、さらにその外周に、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つのエアノズルを配し、これによって、スパイラル状に放出されたフィラメントを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。
【０００６】
【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ランダム状態がほぐれて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。
【０００７】
本出願人らは、フィラメントの配列性を向上させる方法として、断面が楕円形のロッド部材を広義のスパンボンド法による紡糸ダイスの近傍に配置し、ロッド部材を一方向に回転させることで紡糸ダイスから噴出される高速流体の流れの向きを周期的に変動させ、これによってフィラメントを周期的に振動させる方法を提案している（特開２００１−１４０１５９号公報）。しかし、この方法ではロッド部材を一方向に回転させているため、ロッド部材を適切な位置に配置しないと、紡糸ダイスから放出されたフィラメントがロッド部材に絡み付いてしまうことがあった。フィラメントの絡み付きを防止するためにはロッド部材を紡糸ダイスからある程度離して配置すればよいが、紡糸ダイスから離れた位置では高速流体の流速が低下してしまい、フィラメントを振動させる程度が小さくなってしまう。また、フィラメントの絡み付きを防止するために、ロッド部材をフィラメントの流れから離して配置することも考えられるが、この場合もやはり、ロッド部材による高速流体の流れの向きを変動させる効果が低下してしまうので、フィラメントを振動させる程度が小さくなってしまう。
【０００８】
そこで、本発明は、フィラメントが一方向に配列されたウェブを製造するために、紡糸ダイスから噴出される高速気流を有効に利用してフィラメントを効率良く振動させることのできる、フィラメント振動装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【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フィラメント振動装置は、溶融ポリマーをフィラメントとして押し出す少なくとも１つのノズルから押し出されたフィラメントを案内するための高速流体を噴射する噴射部と、ノズルを間において対向配置されるとともに噴射部の外側に位置している開口端を有する２つの第１流路部と、２つの第１流路部の開口端面から延出し互いの距離が大きくなるように対向する内面を持つとともに、延出方向の中間部に開口部が形成された２つの壁部と、開口部においてそれぞれ壁部に接続された２つの第２流路部とを基本的な構成として有している。
【００１０】
そして、本発明の第１の態様によれば、フィラメント振動装置は、壁部に形成された開口部は高速流体の一部を導入するためのものであり、ノズルに対して同じ側の第１流路部と第２流路部とが互いに接続されている。この第１の態様では、壁部の中間部に上述のような開口部が形成されているので、噴射部から噴射された高速流体が一方の壁部に付着すると、その壁部に接続されている第２流路部に正圧が発生する。第２流路部はノズルに対して同じ側の第１流路部と接続されているので、第２流路部に発生した正圧は、ノズルに対して同じ側の第１流路部にフィードバックされる。それによって、高速流体は他方の壁部に付着し、それに伴ってフィラメントがその壁部側に引き寄せられる。高速流体が他方の壁部に付着すると、上述したのと同じ現象が他方の側の第２流路部および第１流路部に生じ、今度は一方の壁部側にフィラメントが引き寄せられる。これが交互に繰り返され、結果的に、フィラメントは壁部の対向する方向に振動する。
【００１１】
また、本発明の第２の態様によれば、フィラメント振動装置は、壁部に形成された開口部は高速流体により負圧を発生させるためのものであり、ノズルに対して反対側の第１流路部と第２流路部とが互いに接続されている。この第２の態様では、壁部の中間部に上述のような開口部が形成されているので、噴射部から噴射された高速流体が一方の壁部に付着すると、その壁部に接続されている第２流路部に負圧が発生する。第２流路部はノズルに対して反対側の第１流路部と接続されているので、第２流路部に発生した負圧は、ノズルに対して反対側の第１流路部にフィードバックされる。それによって、高速流体は他方の壁部に付着し、それに伴ってフィラメントがその壁部側に引き寄せられる。高速流体が他方の壁部に付着すると、上述したのと同じ現象が他方の側の第２流路部および第１流路部に生じ、今度は一方の壁部側にフィラメントが引き寄せられる。これが交互に繰り返され、結果的に、フィラメントは壁部の対向する方向に振動する。
【００１２】
このように、本発明のフィラメント振動装置では、機械的な駆動機構を用いることなく高速流体を振動させるので、簡易な装置構成で、しかもフィラメントが巻き付くといった事故も発生せず安定してフィラメントを振動させることができる。したがって、本発明のフィラメント振動装置の下方にコンベアを設置し、振動しているフィラメントをコンベアで捕集することで、フィラメントが一方向に配列したウェブが得られる。
【００１３】
本発明のフィラメント振動装置において、フィラメントの振動周期を調整するために、互いに接続されている第１流路部と第２流路部との間にエア溜めを設けてもよい。また、互いに接続されている第１流路部と第２流路部との間に、第２流路部に生じた正圧または負圧を増幅して第１流路部にフィードバックする増幅器を設けてもよい。
【００１４】
【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。
【００１５】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態による、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、メルトブローダイス３から紡糸されたフィラメント４を縦方向（コンベア１による搬送方向と平行な方向）に周期的に振らせるためのフィラメント振動装置１０とを有する。なお、図１において、メルトブローダイス３およびフィラメント振動装置１０は内部構造が分かるように断面で示している。また、「縦方向」とは、ウェブ８などを製造する際の機械方向すなわちウェブ８など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８などの幅方向を意味する。これは以下の説明においても同様である。
【００１６】
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、噴射部としての多数のノズル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、それぞれノズル２の列方向である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，６ｂ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供給路５ａ，５ｂに連通している。エア供給路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、エア供給路５ａ，５ｂに送入された高圧エアは、スリット６ａ，６ｂから熱風（高速流体）としてフィラメント４に向けて噴出される。スリット６ａ，６ｂから噴出した熱風は、ノズル２の下方で合流してノズル２の中心線に沿って流れ、ノズル２から押出されたフィラメントを案内する。熱風の流域の中心はノズル２の中心線とほぼ一致する。
【００１７】
本発明において「高速流体」とは、１０ｍ／ｓｅｃ以上、好ましくは２０ｍ／ｓｅｃ以上、最も好ましくは３０ｍ／ｓｅｃ以上の流速を有する流体を意味する。また、「流体」は、通常は空気を意味するが、酸化を防止するために窒素ガスを使用したり、水分蒸発を防ぐためなどに水蒸気を使用したりする場合も含む。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
フィラメント振動装置１０は、メルトブローダイス３の下面に取り付けられて、スリット６ａ，６ｂから噴出された熱風の流れの向きを周期的に制御する装置である。フィラメント振動装置１０は、各ノズル２の中心線を通る平面を間において対向配置された２つの第１流路部１１ａ，１１ｂと、それぞれ各第１流路部１１ａ，１１ｂの開口端から対向して下向きに延びた２つの壁部１２ａ，１２ｂと、壁部１２ａ，１２ｂの高さ方向中間部にそれぞれ接続された２つの第２流路部１３ａ，１３ｂとを、メルトブローダイス３の下面に取り付けられる構造部材として有する。
【００２２】
第１流路部１１ａ，１１ｂは、メルトブローダイス３の下面に接して配置されており、メルトブローダイス３によって紡糸されるフィラメント群の幅、すなわちノズル２の配列幅以上の幅を有する。また、第１流路部１１ａ，１１ｂの開口端は、スリット６ａ，６ｂの内壁面に対して引っ込んだ位置にオフセットして配置されている。すなわち、第１流路部１１ａ，１１ｂの開口端は、スリット６ａ，６ｂの開口端より外側に位置している。
【００２３】
壁部１２ａ，１２ｂは、第１流路部１１ａ，１１ｂの幅と等しいかそれ以上の幅を有し、その内面（互いの対向面）が、第１流路部１１ａ，１１ｂの開口端面と連続した面を構成するとともに、互いの距離が下にいくにつれて大きくなるように形成されている。壁部１２ａ，１２ｂの高さ方向中間部には、第１流路部１１ａ，１１ｂの幅と等しい幅の開口部１４ａ，１４ｂが形成されており、第２流路部１３ａ，１３ｂは、開口部１４ａ，１４ｂで壁部１２ａ，１２ｂと接続されている。壁部１２ａ，１２ｂの内面は、開口部１４ａ，１４ｂの下縁部が上縁部よりも内側すなわちノズル２の中心線側に位置するような形状となっており、熱風の一部を導入するように構成されている。また、開口部１４ａ，１４ｂの上縁部は、第２流路部１３ｂの上内壁面となだらかな曲面で接続されている。
【００２４】
また、第１流路部１１ａ，１１ｂ、第２流路部１３ａ，１３ｂおよび壁部１２ａ，１２ｂで構成される構造部材の幅方向両端にはそれぞれカバー１６が取り付けられており、これら構造部材およびカバー１６によって、ノズル２の直下の空間が取り囲まれている。
【００２５】
ノズル２の中心線を通る平面に対して同じ側の第１流路部１１ａ，１１ｂと第２流路部１３ａ，１３ｂとは、エア溜め１５ａ，１５ｂを介して接続されている。
【００２６】
次に、本実施形態の動作について、図２（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。
【００２７】
メルトブローダイス３では、ノズル２からフィラメント４が押し出されるとともに、スリット６ａ，６ｂから熱風が噴出される。ここで、スリット６ａ，６ｂから噴出した熱風は、コアンダ効果により壁部１２ａ，１２ｂのいずれかに付着する。熱風が左側の壁部１２ａに付着すると、付着した熱風の一部は、左側の第２流路部１３ａに動圧として取り込まれる。熱風の一部が第２流路部１３ａに取り込まれると第２流路部１３ａに正圧が発生し、これが、エア溜め１５ａを介して第１流路部１１ａにフィードバックされる。第１流路部１１ａにフィードバックされた正圧は、第１流路部１１ａの開口端で開放され、熱風を右側へ偏向させる。これにより、図２（ａ）に示すように、スリット６ａ，６ｂから噴出している熱風は右側の壁部１２ｂに付着し、それに伴いフィラメント４は壁部１２ｂ側に引き寄せられる。
【００２８】
熱風が右側の壁部１２ｂに付着すると、上述したのとは逆に、右側の第２流路部１３ｂに正圧が発生し、これが、エア溜め１５ｂを介して第１流路部１１ｂにフィードバックされる。これにより、図２（ｂ）に示すように、スリット６ａ，６ｂから噴出している熱風は左側の壁部１２ａに付着し、それに伴いフィラメント４は壁部１２ａ側に引き寄せられる。
【００２９】
以上説明した一連の動作は自動的に繰り返され、これにより、フィラメント４は、コンベア１による搬送方向すなわち縦方向に周期的に振られ、コンベア１上で折り畳まれて捕集される。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の振れ幅Ｓを大きくすることができる。フィラメント４の縦方向への配列性を向上させることは、ウェブ８の縦方向の強度を向上させるのに効果がある。
【００３０】
このように、フィラメント４の配列性の向上を、機械的な駆動機構を用いることなく、フィラメント振動装置１０の構成そのものに起因する熱風の振動だけで実現することができるので、装置構成も簡単なものとなる。また、従来のように、ロッド部材のような回転する部材も存在しないので、フィラメント４が巻き付くといった事故も発生しない。
【００３１】
フィラメント振動装置１０は、熱風を噴出するスリット６ａ，６ｂと熱風が付着する壁部１２ａ，１２ｂとの間に、第１流路部１１ａ，１１ｂが存在しているだけであるので、壁部１２ａ，１２ｂをメルトブローダイス３に接近させて配置することができる。このことは、フィラメント振動装置１０は、熱風の流速の速い領域を有効に利用してフィラメント４の振れ幅Ｓをより大きくすることができるということを意味する。
【００３２】
熱風のスムーズな流れのためには、第１流路部１１ａ，１１ｂの開口端と壁部１２ａ，１２ｂとは連続した面であることが望ましい。また、フィラメント４をバランス良く振らせるためには、第１流路部１１ａ，１１ｂ、第２流路部１３ａ，１３ｂおよび壁部１２ａ，１２ｂは、ノズル２の中心線に対して対称となるように配置することが好ましい。
【００３３】
熱風の振動周期は、正圧が第２流路部１３ａ，１３ｂから第１流路部１１ａ，１１ｂにフィードバックされるのに要する時間で決められる。この時間は、第２流路部１３ａ，１３ｂの開口端から第１流路部１１ａ，１１ｂの開口端までの、エア溜め１５ａ，１５ｂも含めた流路の容量に依存する。本実施形態のようにエア溜め１５ａ，１５ｂを設けることで、熱風の振動周期の設定を容易に行うことができる。すなわち、熱風の振動周期を大きくしたければエア溜め１５ａ，１５ｂの容量を大きくすればよいし、熱風の振動周期を小さくしたければエア溜め１５ａ，１５ｂの容量を小さくすればよい。なお、エア溜め１５ａ，１５ｂを設けなくても所望の振動周期が得られる場合は、エア溜め１５ａ，１５ｂは不要である。
【００３４】
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およびフィラメント振動装置１０の配置を変えることによって、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３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３において、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図を示している。また、図３ではメルトブローダイスおよびフィラメント振動装置の配置が図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。
【００３５】
図３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の配列の長手方向がコンベア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とともに、フィラメント振動装置１０も、その構造部材の長手方向がメルトブローダイス３と平行になるように配置する。これにより、ノズル２から押し出されたフィラメント４は横方向に振られながらコンベア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。
【００３６】
図１に示した配置では、ウェブ８の幅はノズル２の配列の長手方向の長さに依存するが、図３に示した配置では、ウェブ８の幅はフィラメント４の振れ幅Ｓに依存する。したがって、図３に示した配置では、フィラメント４の振れ幅Ｓを適宜設定することによって、ウェブ８の幅を自由に変更することができる。つまり、フィラメント４の振れ幅Ｓをより大きくすることによって、より幅広のウェブ８を製造することができる。
【００３７】
なお、フィラメント４を横方向に振らせる場合は、コンベア１の速度を遅くすることによって、１本のフィラメント４からでもウェブ８を得ることができるので、ノズル２の数は１つであってもよい。
【００３８】
本実施形態では、メルトブローダイス３の下面に取り付けられる構造部材、すなわち流路部１１ａ，１１ｂおよび壁部１２ａ，１２ｂの幅方向両端にカバー１６を取り付けた例を示した。これは、上述した、フィラメント４を振らせながらの紡糸の際に、壁部１２ａ，１２ｂの側方からエアが流入し、それによってフィラメント４の挙動が不安定になるのを防止するためである。したがって、壁部１２ａ，１２ｂの幅が、壁部１２ａ，１２ｂの側方からエアが流入してもそれがフィラメント４の挙動に影響を与えないような十分に大きい幅を有していれば、カバー１６は必ずしも設けなくてもよい。また、本実施形態では、壁部１２ａ，１２ｂを、ノズル２の中心線に向かって凸となる曲面で構成した例を示したが、壁部１２ａ，１２ｂの形状はこれに限られるものではなく、下にいくにつれてノズル２の中心線からの距離が大きくなる形状であれば、平面であっても、フィラメント４を振らせる効果を得ることができる。
【００３９】
ところで、本実施形態では、第２流路部１３ａ，１３ｂに正圧を生じさせ、これを第１流路部１１ａ，１１ｂにフィードバックさせて熱風を振動させている。したがって、第２流路部１３ａ，１３ｂに生じる正圧が小さすぎると、熱風の振動が乱れる場合がある。このような場合には、第２流路部１３ａ，１３ｂに生じた正圧を増幅して第１流路部１１ａ，１１ｂにフィードバックする正圧増幅器を設けるのが好ましい。
【００４０】
図４に、本実施形態に用いることのできる正圧増幅器の一例の断面図を示す。図４に示す正圧増幅器２０は、互いに接続されている第１流路部１１ａ，１１ｂ（図１参照）と第２流路部１３ａ，１３ｂ（図１参照）との間に設けられており、接続管２５を介して第２流路部１３ａ，１３ｂと接続されている入力室２１と、接続管２６を介して第１流路部１１ａ，１１ｂと接続されているヘッド部２３とを有する。
【００４１】
ヘッド部２３は、先端が開放し他端が正圧源２４に接続された管状の部材であり、開放端からは、正圧源２４から供給されたエアが放出されている。また、ヘッド部２３は、その中間部において、エアの流路が絞り部２３ａによって絞られている。接続管２６は、ヘッド部２３の開放端と絞り部２３ａとの間に接続されている。接続管２６の断面積は、ヘッド部２３の開放端が開放されている限りは正圧源２４からのエアが接続管２６に流入しない程度に、ヘッド部２３の断面積に比べて小さい。正圧源２４から供給されるエアの圧力は、第２流路部１３ａ，１３ｂに生じる正圧よりも大きい。
【００４２】
入力室２１は、ヘッド部２３の開放端と間隔をあけて対向配置されている。入力室２１のヘッド部２３との対向面は可撓膜２２で構成されており、入力室２１内の圧力変化によって可撓膜２２が変位する。可撓膜２２の面積は、第２流路部１３ａ，１３ｂに生じた正圧によって入力室２１の圧力が高くなったときに、ヘッド部２３から放出されるエアに抗して可撓膜２２が変位することができる程度に、ヘッド部２３の開放端の断面積に比べて十分に大きい。
【００４３】
正圧増幅器２０は、以下のように動作する。図２（ａ），（ｂ）を用いて説明したように第２流路部１３ａ，１３ｂに正圧が発生すると、その正圧は、接続管２５を経由して入力室２１の圧力を上昇させる。入力室２１の圧力が上昇することによって可撓膜２２が変位し、ヘッド部２３の開放端が閉じられる。これにより、正圧源２４から供給されたエアは、接続管２６を経由して第１流路部１１ａ，１１ｂに供給される。
【００４４】
このように、正圧増幅器２０を用いることによって、第１流路部１１ａ，１１ｂに、第２流路部１３ａ，１３ｂで生じた正圧よりも高い圧力でエアを供給することができる。その結果、第２流路部１３ａ，１３ｂで生じる正圧が小さい場合であっても、フィラメント４をより確実に振動させることができるようになる。
【００４５】
（第２の実施形態）
図５（ａ），（ｂ）は、本発明の第２の実施形態によるフィラメント振動装置をメルトブローダイスに取り付けた状態で、フィラメントの挙動とともに示す断面図である。
【００４６】
本実施形態のフィラメント振動装置３０は、第１の実施形態で示したものと以下の点が異なっている。
【００４７】
（１）開口部３４ａ，３４ｂにおいて、壁部３２ａ，３２ｂの内面は、開口部３４ａ，３４ｂの上縁部が下縁部よりも内側すなわちノズル２の中心線側に位置するような形状となっており、熱風によるエジェクタ効果により負圧を生じさせる構成となっている。
【００４８】
（２）ノズル２の中心線を通る平面に対して反対側の第１流路部３１ａ，３１ｂと第２流路部３３ａ，３３ｂとが、互いに接続されている。
【００４９】
その他の構成は第１の実施形態と同様であるので、その説明は省略する。なお、メルトブローダイス３の構成は、第１の実施形態と同じであるので、図１と同じ符号を付している。
【００５０】
次に、本実施形態のフィラメント振動装置３０の動作を説明する。
【００５１】
メルトブローダイス３では、ノズル２からフィラメント４が押し出されるとともに、スリット６ａ，６ｂから熱風が噴出される。ここで、スリット６ａ，６ｂから噴出した熱風が左側の壁部３２ａに付着すると、上述した開口部３４ａでの壁部３２ａのエジェクタ効果により、第２流路部３３ａに負圧が生じる。第２流路部３３ａは右側の第１流路部３１ｂと接続されているので、第２流路部３３ａに生じた負圧は右側の第１流路部３１ｂにフィードバックされ、第１流路部３１ｂの開口端とスリット６ｂの開口端との間で負圧が生じる。これにより、図５（ａ）に示すように、スリット６ａ，６ｂから噴出している熱風は右側の壁部３２ｂに付着し、それに伴いフィラメント４は壁部３２ｂ側に引き寄せられる。
【００５２】
熱風が右側の壁部３２ｂに付着すると、上述したのとは逆に、右側の第２流路部３３ｂに負圧が発生し、これが左側の第１流路部３１ａにフィードバックされる。これにより、図５（ｂ）に示すように、スリット６ａ，６ｂから噴出している熱風は左側の壁部３２ａに付着し、それに伴いフィラメント４は壁部３２ａ側に引き寄せられる。
【００５３】
以上説明した一連の動作は自動的に繰り返され、これにより、フィラメント４は、コンベア（不図示）の配置に応じて縦方向または横方向に周期的に振られ、フィラメント４が一方向に配列されたウェブが得られる。このように、フィラメント４の配列性の向上を、機械的な駆動機構を用いることなく、フィラメント振動装置３０の構成そのものに起因する熱風の振動だけで実現することができるので、装置構成も簡単なものとなる。また、従来のように、ロッド部材のような回転する部材も存在しないので、フィラメント４が巻き付くといった事故も発生しない。
【００５４】
本実施形態では、第２流路部３３ａ，３３ｂに負圧を生じさせ、これを第１流路部３１ａ，３１ｂにフィードバックさせて熱風を振動させている。したがって、第２流路部３３ａ，３３ｂに生じる負圧が小さすぎると、熱風の振動が乱れる場合がある。このような場合には、第２流路部３３ａ，３３ｂに生じた負圧を増幅して第１流路部３１ａ，３１ｂにフィードバックする負圧増幅器を設けるのが好ましい。
【００５５】
図６に、本実施形態に用いることのできる負圧増幅器の一例の断面図を示す。図６に示す負圧増幅器４０は、互いに接続されている第１流路部３１ａ，３１ｂ（図５参照）と第２流路部３３ａ，３３ｂ（図５参照）との間に設けられており、入力室４１と、ヘッド部４３とを有する。
【００５６】
入力室４１は、その内部が、可撓膜４２によって第一室４１ａと第二室４１ｂとに区画されている。第一室４１ａは、接続管４６を介して第１流路部３１ａ，３１ｂと接続されている。第二室４１ｂは、接続管４５を介して第２流路部３３ａ，３３ｂと接続されている。ヘッド部４３は、先端が開放し他端が負圧源４４に接続された管状の部材である。負圧源４４による負圧は、第２流路部３３ａ，３３ｂに生じる負圧よりも大きい。また、ヘッド部４３は、その開放端が可撓膜４２と対面するように、第一室４１ａに挿入されている。
【００５７】
負圧増幅器４０は、以下のように動作する。第２流路部３３ａ，３３ｂに負圧が発生していない状態では、負圧源４４によりヘッド部４３内が負圧になっており、それによって、可撓膜４２がヘッド部４３に吸い付けられ、可撓膜４２はヘッド部４３の開放端を塞いでいる。このとき、図５（ａ），（ｂ）を用いて説明したように第２流路部３３ａ，３３ｂに負圧が発生すると、その負圧は、接続管４５を経由して第二室４１ｂの圧力を低下させる。第二室４１ｂの圧力が低下すると、可撓膜４２はヘッド部４３から離れ、ヘッド部４３は、第一室４１ａおよび接続管４６を介して第１流路部３１ａ，３１ｂと連通する。
【００５８】
これによって、第２流路部３３ａ，３３ｂで生じた負圧よりも大きい負圧を第１流路部３１ａ，３１ｂに生じさせることができる。その結果、第２流路部３３ａ，３３ｂで生じる負圧が小さい場合であっても、フィラメント４をより確実に振動させることができる。なお、図６に示す負圧増幅器４０で重要なことは、可撓膜４２の面積が、第２流路部３３ａ，３３ｂに生じた負圧によって第二室４１ｂの圧力が低下したときに、ヘッド部４３による負圧に抗して可撓膜４２がヘッド部４３から離れることができる程度に、ヘッド部４３の開放端の断面積に比べて十分に大きいことである。
【００５９】
以上、本発明について、代表的な幾つかの実施形態を挙げて説明した。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。
【００６０】
〈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。
【００６１】
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を超えるものをいい、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２５μｍ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、ウェブをフィラメントの配列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５μｍ以上１５μｍ以下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３０本の平均値、直径については１００本の平均値で示す。
【００６２】
〈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。
【００６３】
図７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６１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６３から紡糸された多数のフィラメント６４は、エジェクタ６５でエア６６により吸引され、エジェクタ６５のノズル６５ａにより加速されたエア６６である高速気流に伴われてコンベア６１の上に捕集される。コンベア６１は、コンベアローラ（不図示）によって駆動され、フィラメント６４を図面の左側から右側へ搬送する。
【００６４】
ノズル６５ａの下端面には、噴射部であるノズル６５ａから噴出したエア６６の流れの向きを振動させることによってフィラメント６４を振動させるフィラメント振動装置７０が取り付けられている。ここでは、フィラメント振動装置７０は、第１の実施形態と同様のものを用いている。
【００６５】
このように、フィラメント振動装置７０をスパンボンドダイス６３に適用し、ノズル６５ａから噴出したエアを左右の壁部７２ａ，７２ｂに交互に付着させることで、フィラメント６４を左右の壁部７２ａ，７２ｂに交互に引き寄せることができる。これにより、フィラメント６４は縦方向に折り畳まれてコンベア６１上に捕集され、フィラメント６４が縦方向に配列されたウェブ６８が得られる。
【００６６】
また、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６３およびフィラメント振動装置７０をコンベア６１によるウェブの搬送方向と平行に配置することで、フィラメント６４が横方向に配列されたウェブを製造することができる。
【００６７】
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。
【００６８】
図７では、第１の実施形態と同様に構成されたフィラメント振動装置７０を用いた例を示したが、第２の実施形態と同様の構成のフィラメント振動装置を用いることもできる。
【００６９】
また、本発明は、複数のノズルを有する一般的な紡糸手段に限定されるものではなく、１個のノズルでもよい。また、ノズルの配列についても本発明では何ら限定されるものではない。例えば図１に示したメルトブローダイス３では、図８（ａ）に示すように、複数のノズル２が１列に配列されている。一方、スパンボンドダイスでは、一般にノズルが複数列となっている。スパンボンドダイスにおけるノズルの配列パターンには種々のパターンがある。例えば、図８（ｂ）に示すスパンボンドダイス８３では、各列のノズル８２の位置をノズル８２の配列の長手方向に半ピッチずらして配列している。また、図８（ｃ）に示すスパンボンドダイス９３では、それぞれ複数のノズル９２ａが形成されたノズルユニット９２を、複数列に、かつ、各列のノズルユニット９２の位置をノズルユニット９２の配列の長手方向に半ピッチずらして配列している。図８（ａ）〜（ｃ）の何れの場合でも、ノズルの配列の長手方向は、図面の左右方向である。
【００７０】
〈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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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３−３６９４８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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、フィラメントを案内するための高速流体によって正圧または負圧を発生させ、これを利用して、高速流体を互いに対向する２つの壁部に交互に付着させる構成とすることで、機械的な駆動機構を用いることなく極めて簡単な構成で、かつ安定して、ノズルから押し出されたフィラメントを振動させることができる。したがって、振動しているフィラメントを捕集しつつ一方向に搬送することで、フィラメントが一方向に配列されたウェブを製造することができる。しかも、壁部によるフィラメント振動効果は噴射部から噴射した直後の高速流体に作用するので、噴射部から噴出した高速流体を有効に利用し、フィラメントの振れ幅を大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態による、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２】図１に示すフィラメント振動装置の動作およびフィラメントの挙動を説明する図である。
【図３】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、メルトブロー法によるウェブの製造装置の図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図を示す。
【図４】図１に示すフィラメント振動装置に適用可能な正圧増幅器の一例の断面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態によるフィラメント振動装置をメルトブローダイスに取り付けた状態で、フィラメントの挙動とともに示す断面図である。
【図６】図５に示すフィラメント振動装置に適用可能な負圧増幅器の一例の断面図である。
【図７】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の製造装置の構成を示す図である。
【図８】ノズル配列の幾つかの例を示す、紡糸手段の底面図である。
【符号の説明】
１，６１　　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
４，６４　　フィラメント
５ａ，５ｂ　　エア供給路
６ａ，６ｂ　　スリット
８，６８　　ウェブ
１０，３０，７０　　フィラメント振動装置
１１ａ，１１ｂ，３１ａ，１ｂ　　第１流路部
１２ａ，１２ｂ，３２ａ，３２ｂ，７２ａ，７２ｂ　　壁部
１３ａ，１３ｂ，３３ａ，３３ｂ　　第２流路部
１４ａ，１４ｂ，３４ａ，３４ｂ　　開口部
１６　　カバー
２０　　正圧増幅器
２１，４１　　入力室
２２，４２　　可撓膜
２３，４３　　ヘッド部
２３ａ　　絞り部
２４　　正圧源
２５，２６，４５，４６　　接続管
４０　　負圧増幅器
４１ａ　　第一室
４１ｂ　　第二室
４４　　負圧源
６３，８３，９３　　スパンボンドダイス
６５　　エジェクタ
６５ａ，８２，９２ａ　　ノズル
６６　　エア
９２　　ノズルユニット[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a filament vibrating device used for a web manufacturing device or the like in which filaments are arranged in one direction.
[0002]
[Prior art]
As a method for producing a nonwoven fabric, a spunbond method, a melt blow method, and a flash spinning method (hereinafter, these methods are referred to as a spunbond method in a broad sense) Further, nonwoven fabrics manufactured by these methods are referred to as spunbonded nonwoven fabrics in a broad sense). Spunbonded nonwoven fabrics in a broad sense are the mainstream of nonwoven fabrics because of their excellent economy and mass productivity.
[0003]
Conventional spunbonded nonwoven fabrics in a broad sense are random nonwoven fabrics in which filaments are arranged in random directions, so that many of them have low strength and lack dimensional stability. Therefore, various proposals have been made for improving the arrangement of the filaments.
[0004]
For example, as a method for arranging filaments in a longitudinal direction, Japanese Patent Publication No. 60-25441 describes a method in which filaments are highly unidirectionally arranged by inclining a conveyor with respect to a filament injection direction. . Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-3604 discloses that a filament spouted together with an airflow is deposited on an air-permeable conveyor, and airflow control means is provided on the back side of the conveyor to control the airflow. A method of extending in the vertical direction to improve the alignment is described.
[0005]
On the other hand, as a method of arranging the filaments in the horizontal direction, Japanese Patent Publication No. 3-36958 and Japanese Patent No. 1992584 disclose a plurality of air nozzles for injecting air around a spinning nozzle each having a circumferential component of the nozzle. Thereby discharging the filament in a spiral shape, and furthermore, at its outer periphery, two air nozzles arranged to collide with each other in a direction parallel to the web transport direction, thereby discharging the filament in a spiral shape. A method is disclosed in which the filaments are arranged in the lateral direction by spreading the filaments in the lateral direction. Japanese Patent No. 2612203 discloses a method of arranging filaments in a lateral direction by devising a conveyor.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
With the development of the nonwoven fabric industry in recent years, the application range of the nonwoven fabric is rapidly expanding, and the nonwoven fabric is required to have further strength and dimensional stability. In general, to improve the strength and dimensional stability of a nonwoven fabric, it is most effective to draw a filament. A simple method of drawing a filament is to draw the web in the direction in which the filaments are arranged while the web is deposited on a conveyor. However, if the filaments are not arranged in one direction before the web is stretched, even if the web is stretched, the random state of the filaments is loosened and the interval is widened. Later, sufficient strength and dimensional stability cannot be obtained. In the conventional method of manufacturing a nonwoven fabric, the degree of highly arranging the filaments is insufficient, and it has been difficult to manufacture a nonwoven fabric having high strength and dimensional stability required in recent years. In other words, in order to produce a nonwoven fabric having higher strength and dimensional stability, it is required that the filaments are arranged in one direction in the web even more highly.
[0007]
As a method for improving the arrangement of filaments, the present applicant arranges a rod member having an elliptical cross section in the vicinity of a spinning die formed by a spunbond method in a broad sense, and rotates the rod member in one direction to form a spinning die. (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-140159) proposes a method in which the direction of the flow of a high-speed fluid ejected from a nozzle is periodically changed to thereby periodically vibrate the filament. However, in this method, since the rod member is rotated in one direction, the filament discharged from the spinning die may become entangled with the rod member unless the rod member is arranged at an appropriate position. In order to prevent the filament from being entangled, the rod member may be arranged at a certain distance from the spinning die.However, at a position far from the spinning die, the flow velocity of the high-speed fluid decreases, and the degree of vibrating the filament decreases. I will. Further, in order to prevent the filament from being entangled, it is conceivable to dispose the rod member away from the flow of the filament, but in this case also, the effect of changing the direction of the flow of the high-speed fluid by the rod member is reduced. Therefore, the extent to which the filament is vibrated is reduced.
[0008]
Therefore, the present invention provides a filament vibrating device capable of effectively vibrating a filament by effectively utilizing a high-speed air flow ejected from a spinning die in order to produce a web in which filaments are arranged in one direction. The purpose is to do.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a filament vibrating apparatus of the present invention is provided so as to oppose an injection section for injecting a high-speed fluid for guiding a filament extruded from at least one nozzle for extruding a molten polymer as a filament, and a nozzle therebetween. And two first flow passage portions having open ends located outside of the injection portion, and inner surfaces extending from the open end surfaces of the two first flow passage portions and facing each other so that the distance between the first flow passage portions increases. In addition, it has, as a basic configuration, two walls each having an opening formed at an intermediate portion in the extending direction, and two second flow passages respectively connected to the walls at the openings.
[0010]
According to the first aspect of the present invention, in the filament vibrating device, the opening formed in the wall portion is for introducing a part of the high-speed fluid, and the first portion on the same side with respect to the nozzle is provided. The flow path and the second flow path are connected to each other. In the first aspect, since the opening as described above is formed in the middle of the wall, when the high-speed fluid ejected from the ejection unit adheres to one wall, it is connected to the wall. A positive pressure is generated in the second flow path. Since the second flow path is connected to the first flow path on the same side with respect to the nozzle, the positive pressure generated in the second flow path is applied to the first flow path on the same side with respect to the nozzle. Feedback will be given. As a result, the high-speed fluid adheres to the other wall, and accordingly, the filament is drawn toward the wall. When the high-speed fluid adheres to the other wall, the same phenomenon as described above occurs in the second channel portion and the first channel portion on the other side, and the filament is drawn to the one wall portion. This is repeated alternately, with the result that the filament oscillates in the opposite direction of the wall.
[0011]
According to the second aspect of the present invention, in the filament vibrating device, the opening formed in the wall portion is for generating a negative pressure by the high-speed fluid, and the first portion on the opposite side to the nozzle is provided. The flow path and the second flow path are connected to each other. In the second aspect, since the opening as described above is formed in the middle portion of the wall portion, when the high-speed fluid ejected from the ejection portion adheres to one wall portion, it is connected to the wall portion. A negative pressure is generated in the second flow path portion. Since the second flow path is connected to the first flow path opposite to the nozzle, the negative pressure generated in the second flow path is applied to the first flow path opposite to the nozzle. Feedback will be given. As a result, the high-speed fluid adheres to the other wall, and accordingly, the filament is drawn toward the wall. When the high-speed fluid adheres to the other wall, the same phenomenon as described above occurs in the second channel portion and the first channel portion on the other side, and the filament is drawn to the one wall portion. This is repeated alternately, with the result that the filament oscillates in the opposite direction of the wall.
[0012]
As described above, in the filament vibrating device of the present invention, the high-speed fluid is vibrated without using a mechanical driving mechanism, so that the filament can be stably formed with a simple device configuration and without causing an accident such as winding of the filament. Can be vibrated. Accordingly, a web in which the filaments are arranged in one direction can be obtained by installing a conveyor below the filament vibrating device of the present invention and collecting the vibrating filaments by the conveyor.
[0013]
In the filament vibrating device of the present invention, an air reservoir may be provided between the first flow path and the second flow path connected to each other in order to adjust the vibration period of the filament. Further, an amplifier for amplifying a positive pressure or a negative pressure generated in the second flow path and feeding back to the first flow path between the first flow path and the second flow path connected to each other. It may be provided.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0015]
(1st Embodiment)
FIG. 1 is a schematic front view of an apparatus for producing a web by a melt blow method according to a first embodiment of the present invention. The apparatus shown in FIG. 1 is for producing a web 8 in which filaments 4 are arranged in a longitudinal direction, a melt blow die 3 for spinning the filaments 4, a conveyor 1 for collecting and conveying the spun filaments 4, and It has a filament vibrating device 10 for periodically oscillating the filament 4 spun from the melt blow die 3 in the vertical direction (the direction parallel to the conveying direction by the conveyor 1). In FIG. 1, the melt blow die 3 and the filament vibrating device 10 are shown in cross sections so that the internal structures can be understood. The “longitudinal direction” means a machine direction when manufacturing the web 8 or the like, ie, a feed direction of the web 8 or the like, and the “horizontal direction” is a direction perpendicular to the vertical direction, ie, a width direction of the web 8 or the like. Means This is the same in the following description.
[0016]
The melt blow die 3 has, at its tip (lower end), a number of nozzles 2 as injection parts, which are arranged in parallel in a direction parallel to the width direction of the conveyor 1. A large number of filaments 4 are formed in the width direction of the conveyor 1 by the molten resin sent from a gear pump (not shown) being extruded downward from the nozzles 2 respectively. On both sides of the nozzle 2 of the melt blow die 3, more specifically, on both sides of the nozzle 2 with respect to a direction perpendicular to a plane passing through the center line of each nozzle 2, the width direction of the melt blow die 3 (the conveyor 1 (in the width direction), and slits 6 a and 6 b are formed at positions adjacent to the nozzle 2 at the tip of the melt blow die 3. The slits 6a and 6b communicate with air supply passages 5a and 5b provided inside the melt blow die 3, respectively. The high-pressure air heated above the melting point of the resin as the raw material of the filament 4 is supplied to the air supply paths 5a and 5b, and the high-pressure air supplied to the air supply paths 5a and 5b passes through the slits 6a and 6b. The hot air (high-speed fluid) is jetted toward the filament 4. The hot air jetted from the slits 6a and 6b joins below the nozzle 2 and flows along the center line of the nozzle 2 to guide the filament extruded from the nozzle 2. The center of the hot air basin substantially coincides with the center line of the nozzle 2.
[0017]
In the present invention, "high-speed fluid" means a fluid having a flow velocity of 10 m / sec or more, preferably 20 m / sec or more, and most preferably 30 m / sec or more. The term “fluid” generally means air, but also includes the case where nitrogen gas is used to prevent oxidation, or the case where water vapor is used to prevent water evaporation.
[0018]
The filament 4 extruded from the nozzle 2 is maintained in a molten state by the hot air jetted from the slits 6a and 6b, tension is applied to the filament 4 by a frictional force with the hot air, and the filament 4 is thinned. The structure of the above-mentioned melt blow die 3 is the same as that of a die used in a usual melt blow method. The temperature of the hot air is higher than the spinning temperature of the filament 4 by 80 ° C. or more, preferably 120 ° C. or more.
[0019]
In the method of spinning the filament 4 using the melt blow die 3, the temperature of the filament 4 immediately after being extruded from the nozzle 2 can be sufficiently higher than the melting point of the filament 4 by increasing the temperature of the hot air. The crystallinity of the filament 4 can be reduced.
[0020]
The conveyor 1 is arranged below the melt blow die 3. The conveyor 1 is wound around a conveyor roller 1a rotated by a driving source (not shown) and other rollers. By driving the conveyor 1 by the rotation of these rollers, the web 8 obtained by collecting the filaments 4 extruded from the nozzles 2 on the conveyor 1 is conveyed from left to right in FIG.
[0021]
The filament vibrating device 10 is a device that is attached to the lower surface of the melt blow die 3 and that periodically controls the direction of the flow of hot air ejected from the slits 6a and 6b. The filament vibrating device 10 faces two first flow passage portions 11a and 11b opposed to each other with a plane passing through the center line of each nozzle 2 facing each other from the open ends of the first flow passage portions 11a and 11b. The two wall portions 12a and 12b extending downward and the two second flow passage portions 13a and 13b respectively connected to intermediate portions in the height direction of the wall portions 12a and 12b are attached to the lower surface of the melt blow die 3. As a structural member.
[0022]
The first flow passage portions 11a and 11b are arranged in contact with the lower surface of the melt blow die 3 and have a width equal to or larger than the width of the filament group spun by the melt blow die 3, that is, the arrangement width of the nozzles 2. Further, the open ends of the first flow passage portions 11a and 11b are arranged offset from the inner wall surfaces of the slits 6a and 6b so as to be retracted. That is, the open ends of the first flow path portions 11a and 11b are located outside the open ends of the slits 6a and 6b.
[0023]
The walls 12a and 12b have a width equal to or greater than the width of the first flow passages 11a and 11b, and the inner surfaces thereof (the surfaces facing each other) correspond to the opening end surfaces of the first flow passages 11a and 11b. It is formed so as to form a continuous surface and to increase as the distance from each other decreases. Openings 14a, 14b having a width equal to the width of the first flow passages 11a, 11b are formed in the height direction intermediate portions of the walls 12a, 12b, and the second flow passages 13a, 13b have openings. Portions 14a and 14b are connected to the wall portions 12a and 12b. The inner surfaces of the walls 12a and 12b are shaped such that the lower edges of the openings 14a and 14b are located inside the upper edge, that is, on the center line side of the nozzle 2, and a part of the hot air is introduced. It is configured as follows. The upper edges of the openings 14a, 14b are connected to the upper inner wall surface of the second flow path 13b by a gentle curved surface.
[0024]
Further, covers 16 are attached to both ends in the width direction of the structural member composed of the first flow passages 11a and 11b, the second flow passages 13a and 13b, and the walls 12a and 12b. The space immediately below the nozzle 2 is surrounded by the cover 16.
[0025]
The first flow paths 11a, 11b and the second flow paths 13a, 13b on the same side with respect to a plane passing through the center line of the nozzle 2 are connected via air reservoirs 15a, 15b.
[0026]
Next, the operation of this embodiment will be described with reference to FIGS.
[0027]
In the melt blow die 3, the filament 4 is extruded from the nozzle 2 and hot air is jetted from the slits 6a and 6b. Here, the hot air blown out from the slits 6a, 6b adheres to one of the walls 12a, 12b due to the Coanda effect. When the hot air adheres to the left wall portion 12a, part of the attached hot air is taken into the second flow path portion 13a on the left side as dynamic pressure. When a part of the hot air is taken into the second flow passage 13a, a positive pressure is generated in the second flow passage 13a, and this is fed back to the first flow passage 11a via the air reservoir 15a. The positive pressure fed back to the first flow passage 11a is released at the open end of the first flow passage 11a, and deflects the hot air to the right. Thereby, as shown in FIG. 2A, the hot air spouting from the slits 6a and 6b adheres to the right wall 12b, and the filament 4 is drawn toward the wall 12b.
[0028]
When the hot air adheres to the right wall portion 12b, a positive pressure is generated in the right second flow passage portion 13b, which is a feedback to the first flow passage portion 11b via the air reservoir 15b. Is done. As a result, as shown in FIG. 2B, the hot air jetting from the slits 6a and 6b adheres to the left wall 12a, and the filament 4 is drawn toward the wall 12a.
[0029]
The series of operations described above are automatically repeated, whereby the filament 4 is periodically swung in the conveying direction by the conveyor 1, that is, in the vertical direction, and is folded and collected on the conveyor 1. Therefore, the arrangement of the filaments 4 on the conveyor 1 in the vertical direction can be improved, and the deflection width S of the filaments 4 on the conveyor 1 can be increased. Improving the arrangement of the filaments 4 in the longitudinal direction is effective in improving the strength of the web 8 in the longitudinal direction.
[0030]
As described above, the arrangement of the filaments 4 can be improved by using only the vibration of the hot air caused by the configuration of the filament vibrating device 10 without using a mechanical driving mechanism. It will be. Further, since there is no rotating member such as a rod member as in the related art, an accident such as winding of the filament 4 does not occur.
[0031]
The filament vibrating device 10 has only the first flow path portions 11a and 11b between the slits 6a and 6b for ejecting hot air and the walls 12a and 12b to which the hot air adheres. , 12b can be arranged close to the melt blow die 3. This means that the filament oscillating device 10 can effectively use the region where the flow velocity of the hot air is high to increase the deflection width S of the filament 4.
[0032]
For smooth flow of hot air, it is desirable that the open ends of the first flow passages 11a and 11b and the walls 12a and 12b are continuous surfaces. In order to swing the filament 4 in a well-balanced manner, the first flow paths 11a and 11b, the second flow paths 13a and 13b, and the walls 12a and 12b are symmetrical with respect to the center line of the nozzle 2. It is preferable to arrange them.
[0033]
The oscillation period of the hot air is determined by the time required for the positive pressure to be fed back from the second flow paths 13a, 13b to the first flow paths 11a, 11b. This time depends on the capacity of the flow path including the air reservoirs 15a and 15b from the open ends of the second flow path parts 13a and 13b to the open ends of the first flow path parts 11a and 11b. By providing the air reservoirs 15a and 15b as in the present embodiment, it is possible to easily set the oscillation period of the hot air. That is, the capacity of the air reservoirs 15a and 15b may be increased to increase the oscillation frequency of the hot air, and the capacity of the air reservoirs 15a and 15b may be decreased to reduce the oscillation frequency of the hot air. When a desired vibration cycle can be obtained without providing the air reservoirs 15a and 15b, the air reservoirs 15a and 15b are unnecessary.
[0034]
FIG. 1 shows an apparatus for manufacturing a web 8 in which the filaments 4 are arranged in the longitudinal direction. However, by changing the arrangement of the melt blow die 3 and the filament vibrating device 10, the web in which the filaments 4 are arranged in the lateral direction is provided. 8 can also be manufactured. FIG. 3 shows an example of a web manufacturing apparatus in which filaments are arranged in a horizontal direction. 3A shows a front view, and FIG. 3B shows a side view. Also, in FIG. 3, the arrangement of the melt blow die and the filament vibrating device is different from that in FIG. 1, and the same components as those in FIG.
[0035]
As shown in FIG. 3, in order to arrange the filaments 4 in the horizontal direction, the melt blow dies 3 are arranged so that the longitudinal direction of the arrangement of the nozzles 2 is parallel to the conveying direction of the web 8 by the conveyor 1. The filament vibrating device 10 is also arranged such that the longitudinal direction of the structural member is parallel to the melt blow die 3. As a result, the filaments 4 extruded from the nozzle 2 are collected on the conveyor 1 while being swung in the horizontal direction, and a web 8 with improved arrangement of the filaments 4 in the horizontal direction can be obtained.
[0036]
In the arrangement shown in FIG. 1, the width of the web 8 depends on the longitudinal length of the arrangement of the nozzles 2, but in the arrangement shown in FIG. 3, the width of the web 8 depends on the deflection width S of the filament 4. . Therefore, in the arrangement shown in FIG. 3, the width of the web 8 can be freely changed by appropriately setting the deflection width S of the filament 4. That is, by making the run-out width S of the filament 4 larger, a wider web 8 can be manufactured.
[0037]
In the case where the filament 4 is swung in the horizontal direction, the web 8 can be obtained from one filament 4 by reducing the speed of the conveyor 1, so that the number of the nozzles 2 is one. Good.
[0038]
In the present embodiment, an example is shown in which the cover 16 is attached to the structural members attached to the lower surface of the melt blow die 3, that is, both ends in the width direction of the flow channels 11a and 11b and the walls 12a and 12b. This is to prevent the flow of air from the sides of the walls 12a and 12b during the spinning while the filament 4 is being shaken, thereby preventing the behavior of the filament 4 from becoming unstable. . Therefore, if the width of the walls 12a and 12b is sufficiently large so that the air does not affect the behavior of the filament 4 even if air flows in from the sides of the walls 12a and 12b, The cover 16 does not necessarily have to be provided. Further, in the present embodiment, an example has been described in which the walls 12a and 12b are configured to have a curved surface protruding toward the center line of the nozzle 2, but the shapes of the walls 12a and 12b are not limited thereto. If the shape is such that the distance from the center line of the nozzle 2 increases as it goes down, the effect of oscillating the filament 4 can be obtained even in the case of a flat surface.
[0039]
By the way, in the present embodiment, a positive pressure is generated in the second flow passages 13a and 13b, and the positive pressure is fed back to the first flow passages 11a and 11b to vibrate the hot air. Therefore, if the positive pressure generated in the second flow passages 13a and 13b is too small, the vibration of the hot air may be disturbed. In such a case, it is preferable to provide a positive pressure amplifier that amplifies the positive pressure generated in the second flow paths 13a and 13b and feeds it back to the first flow paths 11a and 11b.
[0040]
FIG. 4 shows a cross-sectional view of an example of a positive pressure amplifier that can be used in the present embodiment. The positive pressure amplifier 20 shown in FIG. 4 is provided between the first flow paths 11a and 11b (see FIG. 1) and the second flow paths 13a and 13b (see FIG. 1) which are connected to each other. , An input chamber 21 connected to the second flow paths 13a, 13b via the connection pipe 25, and a head section 23 connected to the first flow paths 11a, 11b via the connection pipe 26. .
[0041]
The head portion 23 is a tubular member having a distal end opened and the other end connected to the positive pressure source 24, and the air supplied from the positive pressure source 24 is discharged from the open end. In the head section 23, an air flow path is narrowed by a throttle section 23a at an intermediate portion thereof. The connection pipe 26 is connected between the open end of the head section 23 and the throttle section 23a. The cross-sectional area of the connecting pipe 26 is smaller than the cross-sectional area of the head 23 so that air from the positive pressure source 24 does not flow into the connecting pipe 26 as long as the open end of the head 23 is open. The pressure of the air supplied from the positive pressure source 24 is higher than the positive pressure generated in the second flow paths 13a and 13b.
[0042]
The input chamber 21 is opposed to the open end of the head section 23 at an interval. The surface of the input chamber 21 facing the head 23 is formed of a flexible film 22, and the flexible film 22 is displaced by a change in pressure in the input chamber 21. The area of the flexible film 22 is such that when the pressure in the input chamber 21 increases due to the positive pressure generated in the second flow path portions 13a and 13b, the flexible film 22 resists air released from the head portion 23. Is large enough to be displaceable compared to the cross-sectional area of the open end of the head portion 23.
[0043]
The positive pressure amplifier 20 operates as follows. As described with reference to FIGS. 2A and 2B, when a positive pressure is generated in the second flow paths 13a and 13b, the positive pressure increases the pressure in the input chamber 21 via the connection pipe 25. Let it. When the pressure in the input chamber 21 increases, the flexible film 22 is displaced, and the open end of the head 23 is closed. Thus, the air supplied from the positive pressure source 24 is supplied to the first flow passages 11a and 11b via the connection pipe 26.
[0044]
As described above, by using the positive pressure amplifier 20, air can be supplied to the first flow paths 11a and 11b at a pressure higher than the positive pressure generated in the second flow paths 13a and 13b. As a result, even when the positive pressure generated in the second flow passages 13a and 13b is small, the filament 4 can be more reliably vibrated.
[0045]
(Second embodiment)
FIGS. 5A and 5B are cross-sectional views showing the behavior of the filament when the filament vibrating device according to the second embodiment of the present invention is attached to a melt blow die.
[0046]
The filament vibrating device 30 of the present embodiment differs from that of the first embodiment in the following points.
[0047]
(1) In the openings 34a and 34b, the inner surfaces of the walls 32a and 32b are shaped such that the upper edges of the openings 34a and 34b are located inside the lower edge, that is, on the center line side of the nozzle 2. The configuration is such that a negative pressure is generated by an ejector effect of hot air.
[0048]
(2) The first flow path portions 31a and 31b and the second flow path portions 33a and 33b, which are on the opposite side to a plane passing through the center line of the nozzle 2, are connected to each other.
[0049]
Other configurations are the same as those of the first embodiment, and a description thereof will be omitted. Since the configuration of the melt blow die 3 is the same as that of the first embodiment, the same reference numerals as in FIG. 1 are used.
[0050]
Next, the operation of the filament vibration device 30 of the present embodiment will be described.
[0051]
In the melt blow die 3, the filament 4 is extruded from the nozzle 2 and hot air is jetted from the slits 6a and 6b. Here, when the hot air ejected from the slits 6a and 6b adheres to the left wall 32a, a negative pressure is generated in the second flow path 33a by the ejector effect of the wall 32a at the opening 34a. Since the second flow path 33a is connected to the first flow path 31b on the right side, the negative pressure generated in the second flow path 33a is fed back to the first flow path 31b on the right and the first flow path 31b. A negative pressure is generated between the open end of the portion 31b and the open end of the slit 6b. Thereby, as shown in FIG. 5A, the hot air spouting from the slits 6a and 6b adheres to the right wall 32b, and the filament 4 is drawn toward the wall 32b.
[0052]
When the hot air adheres to the right wall portion 32b, a negative pressure is generated in the right second flow passage portion 33b, and the negative pressure is fed back to the left first flow passage portion 31a. As a result, as shown in FIG. 5B, the hot air jetting from the slits 6a and 6b adheres to the left wall 32a, and the filament 4 is drawn toward the wall 32a.
[0053]
The series of operations described above are automatically repeated, whereby the filament 4 is periodically swung in the vertical or horizontal direction according to the arrangement of the conveyor (not shown), and the filaments 4 are arranged in one direction. Web is obtained. As described above, the arrangement of the filaments 4 can be improved only by the vibration of the hot air resulting from the configuration of the filament vibrating device 30 without using a mechanical driving mechanism. It will be. Further, since there is no rotating member such as a rod member as in the related art, an accident such as the filament 4 being wound does not occur.
[0054]
In the present embodiment, a negative pressure is generated in the second flow paths 33a and 33b, and the negative pressure is fed back to the first flow paths 31a and 31b to vibrate the hot air. Therefore, if the negative pressure generated in the second flow path portions 33a and 33b is too small, the vibration of the hot air may be disturbed. In such a case, it is preferable to provide a negative pressure amplifier that amplifies the negative pressure generated in the second flow paths 33a and 33b and feeds back the amplified negative pressure to the first flow paths 31a and 31b.
[0055]
FIG. 6 shows a cross-sectional view of an example of a negative pressure amplifier that can be used in the present embodiment. The negative pressure amplifier 40 shown in FIG. 6 is provided between the first flow paths 31a and 31b (see FIG. 5) and the second flow paths 33a and 33b (see FIG. 5) which are connected to each other. , An input chamber 41, and a head unit 43.
[0056]
The interior of the input chamber 41 is partitioned into a first chamber 41 a and a second chamber 41 b by a flexible film 42. The first chamber 41a is connected to the first flow paths 31a and 31b via the connection pipe 46. The second chamber 41b is connected to the second flow paths 33a and 33b via the connection pipe 45. The head portion 43 is a tubular member having a distal end opened and the other end connected to a negative pressure source 44. The negative pressure generated by the negative pressure source 44 is higher than the negative pressure generated in the second flow path portions 33a and 33b. The head section 43 is inserted into the first chamber 41a such that the open end faces the flexible film 42.
[0057]
Negative pressure amplifier 40 operates as follows. In a state where no negative pressure is generated in the second flow path portions 33a and 33b, the inside of the head portion 43 has a negative pressure by the negative pressure source 44, so that the flexible film 42 is attracted to the head portion 43. The flexible film 42 covers the open end of the head 43. At this time, when a negative pressure is generated in the second flow path portions 33a, 33b as described with reference to FIGS. 5A and 5B, the negative pressure is transmitted through the connection pipe 45 to the second chamber 41b. Decrease pressure. When the pressure in the second chamber 41b decreases, the flexible film 42 separates from the head 43, and the head 43 communicates with the first flow passages 31a and 31b via the first chamber 41a and the connection pipe 46.
[0058]
As a result, a negative pressure greater than the negative pressure generated in the second flow paths 33a, 33b can be generated in the first flow paths 31a, 31b. As a result, even when the negative pressure generated in the second flow path portions 33a and 33b is small, the filament 4 can be more reliably vibrated. What is important in the negative pressure amplifier 40 shown in FIG. 6 is that when the area of the flexible film 42 decreases in the second chamber 41b due to the negative pressure generated in the second flow path portions 33a and 33b, The cross-sectional area of the open end of the head portion 43 is sufficiently large such that the flexible film 42 can separate from the head portion 43 against the negative pressure generated by the head portion 43.
[0059]
The present invention has been described with reference to some typical embodiments. The following describes examples of filaments, spinning means, and other additional components applicable to the present invention.
[0060]
<filament>
As the polymer suitable for the filament used in the present invention, thermoplastic resins such as polyethylene, polypropylene, polyester, polyamide, polyvinyl chloride resin, polyurethane, and fluorine resin, and modified resins thereof can be used. In addition, a resin obtained by a wet or dry spinning apparatus, such as a polyvinyl alcohol-based resin and a polyacrylonitrile-based resin, can also be used.
[0061]
The filament in the present invention is a long fiber filament. Generally, a long fiber filament refers to a filament having an average length exceeding 100 mm, and a filament spun continuously as in the present invention is included in the long fiber filament. If the diameter of the filament immediately after spinning is 50 μm or more, the filament is rigid and confounding becomes insufficient. Therefore, the diameter of the filament used in the present invention is preferably 30 μm or less, and more preferably 25 μm or less. If a particularly strong web is desired, it is desirable to stretch the web in the filament arrangement direction after spinning the web. In this case, the diameter of the drawn filament is desirably 5 μm or more and 15 μm or less. The diameter and length of the filament were measured from a magnified micrograph, and the length was indicated by an average value of 30 filaments, and the diameter was indicated by an average value of 100 filaments.
[0062]
<Spinning means>
As a means for spinning the filament, a method using a melt blow method, which is a spunbond method in a broad sense, has been described. Hereinafter, an example using a spunbond method in a narrow sense will be described.
[0063]
FIG. 7 is a schematic sectional view of a web manufacturing apparatus using a spunbond method in a narrow sense as viewed from the front. In normal spunbond spinning, a large number of filaments 64 spun from a spunbond die 63 having a large number of spinning holes arranged in parallel in the width direction of the conveyor 61 are sucked by air 66 by an ejector 65, and The air 66 is collected on the conveyor 61 by the high-speed airflow which is the air 66 accelerated by the nozzle 65a. The conveyor 61 is driven by a conveyor roller (not shown) and transports the filament 64 from the left side to the right side in the drawing.
[0064]
A filament vibrating device 70 that vibrates the filament 64 by vibrating the direction of the flow of the air 66 ejected from the nozzle 65a, which is the ejection unit, is attached to the lower end surface of the nozzle 65a. Here, the same filament vibrating device as that of the first embodiment is used.
[0065]
In this manner, the filament 64 is applied to the left and right wall portions 72a and 72b by applying the filament vibrating device 70 to the spun bond die 63 and causing the air ejected from the nozzle 65a to adhere alternately to the left and right wall portions 72a and 72b. Can be drawn alternately. Thereby, the filaments 64 are folded in the vertical direction and collected on the conveyor 61, and the web 68 in which the filaments 64 are arranged in the vertical direction is obtained.
[0066]
Further, as in the case of the melt blow method described above, the web in which the filaments 64 are arranged in the horizontal direction is manufactured by arranging the spun bond die 63 and the filament vibrating device 70 in parallel with the web conveying direction by the conveyor 61. be able to.
[0067]
When the spinning means is a spunbond method or flash spinning method in a narrow sense, the crystallization of the filament may be already performed, but even in such a case, it is possible to dramatically improve the arrangement of the filament. It is possible to obtain a strong web in the filament arrangement direction.
[0068]
FIG. 7 shows an example in which the filament vibrating device 70 configured as in the first embodiment is used, but a filament vibrating device having the same configuration as in the second embodiment can also be used.
[0069]
Further, the present invention is not limited to a general spinning unit having a plurality of nozzles, but may be a single nozzle. Further, the arrangement of the nozzles is not limited at all in the present invention. For example, in the melt blow die 3 shown in FIG. 1, as shown in FIG. 8A, a plurality of nozzles 2 are arranged in one row. On the other hand, spunbond dies generally have a plurality of rows of nozzles. There are various patterns in the arrangement pattern of the nozzles in the spunbond die. For example, in the spun bond die 83 shown in FIG. 8B, the positions of the nozzles 82 in each row are shifted by a half pitch in the longitudinal direction of the array of the nozzles 82. Further, in the spun bond die 93 shown in FIG. 8C, the nozzle units 92 each having a plurality of nozzles 92a are arranged in a plurality of rows, and the positions of the nozzle units 92 in each row are set in the arrangement of the nozzle units 92. They are arranged shifted by half a pitch in the longitudinal direction. 8A to 8C, the longitudinal direction of the arrangement of the nozzles is the horizontal direction in the drawing.
[0070]
<Additional components>
The obtained web can be used as it is, but can be further improved in the filament arrangement property by stretching in the filament arrangement direction. Therefore, it is preferable to add a stretching device for stretching the web in the filament arrangement direction. At this time, the better the arrangement of the filaments, the higher the probability that the filaments are substantially stretched when the web is stretched, and the greater the strength of the final stretched web. If the arrangement of the filaments is poor, even if the web is stretched, the probability that the filaments are substantially stretched is reduced only by increasing the folded structure of the filaments and the interval between the filaments, and sufficient strength after stretching cannot be obtained. In addition, by arranging the filaments in a highly unidirectional manner at the stage of the web, it is possible to prevent the filaments from being broken during drawing.
[0071]
The web in which the filaments are arranged in the machine direction is drawn in the machine direction. In the stretching in the longitudinal direction of the web, the entire stretching may be performed in one stage, but a multi-stage stretching method is mainly used. In the multi-stage drawing method, the first-stage drawing is performed as pre-drawing immediately after spinning, and the subsequent-stage drawing, which is performed thereafter, is performed as main drawing. Among them, it is particularly preferable to use the proximity stretching method for the first stage of the multistage stretching.
[0072]
Proximity stretching is a method in which a web is stretched by a difference in surface speed between two adjacent rolls, and stretching is performed while maintaining a short distance between stretches (a distance from a starting point to an end point). It is desirable that the distance be 100 mm or less. In particular, when the filaments are arranged in the longitudinal direction as a whole, but are individually bent to some extent, it is important to keep the inter-drawing distance as short as possible in order to effectively draw the individual filaments. The heat in the proximity stretching is usually given by heating a roll to be stretched, and the stretching point is supplementarily heated by hot air or infrared rays. In addition, as a heat source at the time of the proximity stretching, warm water, steam, or the like can be used.
[0073]
On the other hand, in multi-stage stretching, not only proximity stretching but also various means used for ordinary web stretching can be applied to the second and subsequent stages. For example, stretching methods such as roll stretching, hot water stretching, steam stretching, hot plate stretching, and roll rolling are used. Proximity drawing is not necessarily required because individual filaments have already been elongated in the longitudinal direction in the first-stage drawing.
[0074]
On the other hand, the web in which the filaments are arranged in the transverse direction is stretched in the transverse direction. As means for stretching the web in the transverse direction, for example, a tenter type transverse stretching device used for biaxial stretching of a film, a pulley type lateral stretching device described in Japanese Patent Publication No. 3-36948, It is possible to use a groove roller type horizontal stretching device that stretches the web in the horizontal direction by sandwiching the web between two grooved rollers each having grooves formed in the circumferential direction. Of these stretching apparatuses, the pulley type transverse stretching apparatus is an inexpensive and simple method, and since the stretching ratio can be freely changed and high-magnification stretching is possible, the transverse stretching used in the present invention is used. Most suitable as a device.
[0075]
In addition, when it is desired to make the width of the web after stretching extremely large, before the transverse stretching at the normal stretching temperature, a temperature higher than the normal stretching temperature (5 to 10 ° C. In this case, a method of performing the preliminary stretching at a temperature higher by 20 to 30 ° C.) is effective. In this case, the above-described stretching device can be used as the transverse stretching device.
[0076]
In the stretching of the web, the web before stretching is lightly embossed and then stretched, so that the stretching ratio can be increased, the strength after stretching is improved, and there is little trouble such as breakage in stretching. Stretching can be performed. In this case, the emboss pattern is preferably a pattern having directionality in a direction perpendicular to the stretching direction. The embossing temperature is preferably a temperature lower than the stretching temperature + 5 ° C. The embossing pressure is preferably in the range of 3 N / cm to 50 N / cm, more preferably in the range of 8 N / cm to 30 N / cm, most preferably in the range of 8 N / cm to 30 N / cm. Preferably, it is in the range of 10 N / cm to 25 N / cm. In the case of an embossing roller, the entire width of the web is not uniformly pressed by the embossing roller, and the embossing pressure is not applied to each point of the embossed portion. However, in the embossing performed here, the embossing pressure does not need to be calculated strictly at a sufficiently small pressure.
Linear pressure (N / cm) = Pressing force (N) / Emboss roller width (cm)
Defined in
[0077]
The stretching ratio of the web varies depending on the type of the polymer of the filaments constituting the web, the spinning means of the web, and the desired strength and elongation in the longitudinal and transverse directions. However, whichever type or means is used, a stretching ratio that can achieve high alignment and high strength of the web, which is the object of the present invention, is selected.
[0078]
The stretching ratio is defined by the following formula using marks placed at regular intervals in the stretching direction on the web before stretching.
Stretch ratio = [length between marks after stretching] / [length between marks before stretching]
The draw ratio here does not necessarily mean the draw ratio of each filament as in the case of drawing a normal long fiber filament yarn.
[0079]
As described above, by stretching the web in the filament arrangement direction, the filament arrangement property can be further improved. However, when the crystallinity of the filament is large, the filament has no elongation and the drawing tension is increased, so that it may be difficult to perform the drawing after the high magnification. When post-drawing at a high magnification is desired, it is effective to reduce the crystallinity of the filament by cooling the filament immediately below the nozzle. The most effective means for this is to provide a spray nozzle (not shown) for spraying atomized water into the high-speed airflow between the spinning device and the conveyor so that the high-speed airflow contains the atomized liquid. .
[0080]
To the mist-like liquid, it is possible to add a so-called spinning / drawing oil agent capable of imparting properties such as stretchability and static elimination, and also to improve subsequent stretchability and reduce fuzz. This is effective in that the strength and elongation after stretching can be improved. The fluid ejected from the spray nozzle does not necessarily need to contain moisture or the like as long as it can cool the filament, and may be cold air.
[0081]
The web obtained by the present invention has excellent tensile strength and dimensional stability, and can be used as a raw material web for nonwoven fabric or orthogonal nonwoven fabric which requires strength in one direction. In addition, the web according to the present invention can be used as it is as a web requiring strength in one direction, and can be used by laminating with paper, nonwoven fabric, cloth, film, etc., for reinforcing the strength in the transverse direction. . The stretched web according to the present invention has good gloss, and can be used as a packaging material or the like utilizing the gloss.
[0082]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a positive pressure or a negative pressure is generated by a high-speed fluid for guiding a filament, and the high-speed fluid is alternately attached to two opposing walls by using this. With this configuration, the filament extruded from the nozzle can be stably vibrated with an extremely simple configuration without using a mechanical driving mechanism. Therefore, a web in which filaments are arranged in one direction can be manufactured by transporting the vibrating filaments in one direction while collecting them. In addition, since the filament vibration effect of the wall acts on the high-speed fluid immediately after the injection from the injection unit, the high-speed fluid jetted from the injection unit can be effectively used, and the deflection width of the filament can be increased.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic front view of an apparatus for producing a web by a melt blow method according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view for explaining the operation of the filament vibrating apparatus shown in FIG. 1 and the behavior of the filament.
FIGS. 3A and 3B are views of a web manufacturing apparatus for manufacturing a web in which filaments are arranged in a lateral direction by a melt blow method, wherein FIG. 3A is a front view and FIG. 3B is a side view.
FIG. 4 is a sectional view of an example of a positive pressure amplifier applicable to the filament vibration device shown in FIG.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing the behavior of a filament when a filament vibrating device according to a second embodiment of the present invention is attached to a melt blow die.
6 is a sectional view of an example of a negative pressure amplifier applicable to the filament vibrating device shown in FIG.
FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a web manufacturing apparatus using a spunbond method in a narrow sense to which the present invention is applied.
FIG. 8 is a bottom view of the spinning means, showing some examples of the nozzle arrangement.
[Explanation of symbols]
1,61 conveyor
1a Conveyor roller
2 nozzles
3 Melt blow dies
4,64 filament
5a, 5b Air supply path
6a, 6b slit
8,68 Web
10,30,70 Filament vibrator
11a, 11b, 31a, 1b 1st channel part
12a, 12b, 32a, 32b, 72a, 72b Wall
13a, 13b, 33a, 33b 2nd channel part
14a, 14b, 34a, 34b Opening
16 Cover
20 Positive pressure amplifier
21,41 Input room
22,42 Flexible membrane
23, 43 Head
23a Restrictor
24 Positive pressure source
25,26,45,46 Connecting pipe
40 Negative pressure amplifier
41a Room 1
41b Second room
44 Negative pressure source
63, 83, 93 Spunbond dies
65 Ejector
65a, 82, 92a nozzle
66 Air
92 nozzle unit

Claims

An injection unit for injecting a high-speed fluid for guiding the extruded filament from at least one nozzle for extruding the molten polymer as a filament;
Two first flow path portions having an open end located outside of the injection portion while being opposed to each other with the nozzle therebetween,
An opening for introducing a part of the high-speed fluid into an intermediate portion in an extending direction is provided, which has inner surfaces extending from opening end surfaces of the two first flow passage portions so as to increase a distance from each other. Two formed walls,
Having two second flow paths connected to the wall at the openings,
The filament vibrating device, wherein the first flow path unit and the second flow path unit on the same side with respect to the nozzle are connected to each other.

The filament vibrating device according to claim 1, wherein an air reservoir is provided between the first channel portion and the second channel portion connected to each other.

A positive pressure amplifier for amplifying a positive pressure generated in the second flow path between the first flow path and the second flow path connected to each other and feeding back the positive pressure to the first flow path. The filament vibrating device according to claim 1, wherein a filament is provided.

An injection unit for injecting a high-speed fluid for guiding the extruded filament from at least one nozzle for extruding the molten polymer as a filament;
Two first flow path portions having an open end located outside of the injection portion while being opposed to each other with the nozzle therebetween,
An opening for generating a negative pressure by the high-speed fluid is provided at an intermediate portion in the extending direction while extending from the opening end surfaces of the two first flow path portions and facing each other so that the distance between the two first flow passage portions increases. Two formed walls,
Having two second flow paths connected to the wall at the openings,
The filament vibrating device, wherein the first flow path unit and the second flow path unit on opposite sides of the nozzle are connected to each other.

The filament vibrating device according to claim 4, wherein an air reservoir is provided between the first flow path and the second flow path connected to each other.

A negative pressure amplifier that amplifies a negative pressure generated in the second flow path between the first flow path and the second flow path connected to each other and feeds back to the first flow path; The filament vibrating device according to claim 4, wherein the filament vibrating device is provided.