JP2005530058A - メルトブローダイ用細化流体マニホルド - Google Patents

Abstract

細化流体を、ダイ（１２）およびマニホルド（２２）を組立てる際に分配特徴を変えることができる細化流体分配（１０ａ−ｂ）通路を通して、メルトブローダイ（１２）に供給することによって、メルトブローン不織布ウェブが形成される。通路の分配特徴を調整することによって、メルトブローダイ（１２）のチャネルへの細化流体の質量流量およびダイ出口（１８）における細化流体の温度をより均一にすることができる。

Description

本発明は、メルトブローン繊維を準備する装置および方法に関する。

不織ウェブは、典型的には、フィラメントを一連の小さいオリフィスから押出し、一方、熱い空気または他の細化流体（ａｔｔｅｎｕａｔｉｎｇ ｆｌｕｉｄ）を用いて、フィラメントを細くして繊維にするメルトブロープロセスを用いて形成される。細くされた繊維は、遠隔配置されたコレクタまたは他の適切な表面上でウェブに形成される。

不織布ウェブの均一性を向上させようとする努力が続けられている。ウェブ均一性は、典型的には、坪量、平均繊維直径、ウェブ厚さ、または多孔性などの要因に基づいて評価される。材料処理量、空気流量、ダイからコレクタまでの距離などのプロセス変数を変更または制御して、不織布ウェブ均一性を向上させることができる。さらに、メルトブロー装置の設計を変えることができる。そのような手段を記載する引例は、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５、特許文献６、特許文献７、および特許文献８を含む。

細化流体は、典型的には、ダイ本体の側面に取付けられたマニホルド（たとえば、空気マニホルド）に供給され、任意に、マニホルドまたはダイ本体の曲がりくねった経路を通して送られ、次に、細化流体フローチャネルを通して送られて、フィラメントオリフィスの近くで出て、それにより、細化流体が押出されたフィラメントに衝突し、押出されたフィラメントを繊維にドローダウンすることができる。代表的なマニホルド、曲がりくねった経路、およびフローチャネルが、たとえば、特許文献１、特許文献９、特許文献１０、特許文献３、特許文献４、特許文献１１、特許文献１２、特許文献１３、特許文献１４、特許文献１５、特許文献１６、特許文献１７、および特許文献１８に示されている。

さまざまな研究者による長年の努力にも関らず、商業的に適切な不織布ウェブの製造には、依然として、プロセス変数およびメルトブロー装置パラメータの慎重な調整が必要であり、満足いく結果を得るために、試行錯誤の運転を行うことが必要であることが多い。均一な特性を有する幅の広いメルトブローン不織布ウェブの製造は、特に困難なことがある。
米国特許第４，８８９，４７６号明細書 米国特許第５，２３６，６４１号明細書 米国特許第５，２４８，２４７号明細書 米国特許第５，２６０，００３号明細書 米国特許第５，５８２，９０７号明細書 米国特許第５，７２８，４０７号明細書 米国特許第５，８９１，４８２号明細書 米国特許第５，９９３，９４３号明細書 米国特許第５，０８０，５６９号明細書 米国特許第５，０９８，６３６号明細書 米国特許第５，５８０，５８１号明細書 米国特許第５，６０７，７０１号明細書 米国特許第５，６３２，９３８号明細書 米国特許第５，６６７，７４９号明細書 米国特許第５，７１１，９７０号明細書 米国特許第５，７２５，８１２号明細書 米国特許第６，００１，３０３号明細書 米国特許第６，１８２，７３２号明細書

有用であるが、坪量、平均繊維直径、ウェブ厚さ、または多孔性などの巨視的な不織布ウェブ特性は、不織布ウェブの質または均一性を評価するための十分な基礎を必ずしも提供しないかもしれない。これらの巨視的なウェブ特性は、典型的には、ウェブのさまざまな部分から小さい見本を切断するか、または、センサを使用して、移動するウェブの部分を監視することによって定められる。これらの方法は、特に低坪量または非常に多孔性のウェブを評価するために用いられる場合、結果をゆがめるかもしれない標本および測定誤差を受けやすいことがある。さらに、不織布ウェブが、均一な測定された坪量、繊維直径、ウェブ厚さ、または多孔性を示すかもしれないが、それにもかかわらず、ウェブは、個別のウェブ繊維の細化（ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ）の差により不均一な性能特徴を示すかもしれない。各押出されたフィラメントが同一または実質的に同一の細化流体流に曝された場合、より均一なウェブを得ることができる。理想的には、細化流体流は、ダイの幅に沿って同一の体積流量および温度でフィラメントに衝突する。細化および収集後、結果として生じる細くされた繊維は、繊維間でより均一な物理特性を有し、より高品質なまたはより均一なメルトブローン不織布ウェブを形成しうる。

所望の繊維物理特性均一性は、好ましくは、収集された繊維の１つ以上の固有の物理特性または化学特性、たとえば、それらの重量平均または数平均分子量、より好ましくは、それらの分子量分布を定めることによって評価される。分子量分布は、多分散性によって好都合に特徴づけることができる。ウェブ見本ではなく繊維の特性を測定することによって、標本誤差が低減され、ウェブの質または均一性のより正確な測定を得ることができる。

本発明は、一態様において、
ａ）メルトブローダイであって、（ｉ）複数のフィラメント出口と、（ｉｉ）フィラメント出口の近くでダイを出る複数の細化流体出口と流体連通する複数の細化流体フローチャネルとを有するメルトブローダイと、
ｂ）複数のチャネルと流体連通し、細化流体のための少なくとも１つの入口を有するマニホルドと、
ｃ）マニホルド入口と対応する細化流体出口との間の細化流体分配通路と、を含むメルトブロー装置であって、チャネル内の細化流体温度をより均一にするために、ダイおよびマニホルドを組立てる際に通路の分配特徴を変えることができる、メルトブロー装置を提供する。

別の態様において、本発明は、
ａ）繊維形成材料を、（ｉ）複数のフィラメント出口と、（ｉｉ）フィラメント出口の近くでダイを出る複数の細化流体出口と流体連通する複数の細化流体フローチャネルとを有するメルトブローダイを通して流す工程と、
ｂ）細化流体を、複数のチャネルと流体連通する、マニホルドの少なくとも１つの入口を通して流す工程と、
ｃ）チャネル内の細化流体温度をより均一にするために、ダイおよびマニホルドを組立てる際にマニホルド入口と対応する細化流体出口との間の細化流体分配通路の分配特徴を変える工程とを含む、繊維ウェブを形成する方法を提供する。

本発明の装置および方法は、繊維間でより均一な物理特性を有するウェブを含む、より高品質なまたはより均一なメルトブローン不織布ウェブを提供することができる。本発明の装置および方法は、さまざまな細化流体流量およびメルトブローダイ動作条件にわたって、細化流体の、メルトブローダイへの均一な送出をもたらすように調整することができる。本発明の好ましい実施形態は、メルトブローの間の調整を可能にする。

本明細書で使用される際、「不織布ウェブ」という句は、絡み合いによって特徴づけられ、好ましくは、自己支持性であるのに十分な凝集性および強度を有する繊維ウェブを指す。

「メルトブロー」という用語は、繊維形成材料を複数のオリフィスを通して押出して、フィラメントを形成し、一方、フィラメントを空気または他の流体と接触させて、フィラメントを細くして繊維にし、その後、細くされた繊維の層を収集することによって、不織布ウェブを形成する方法を意味する。

「メルトブロー温度」という句は、メルトブローが典型的には行われるメルトブローダイ温度を指す。用途によっては、メルトブロー温度は、３１５℃、３２５℃、またはさらには３４０℃以上もの高さであることができる。

「メルトブローダイ」という句は、メルトブローに使用されるダイを指す。

「通路」という用語は、細化流体流が生じることができる、メルトブローダイまたは細化流体マニホルドの囲まれた空間を指す。

「分配通路」という句は、複数の細化流体出口と連通し、そのような出口を通る細化流体のそれぞれの質量流量に影響を及ぼすことができる、メルトブローダイまたは細化流体マニホルドの通路を指す。

「分配特徴」という句は、複数の細化流体出口を通る細化流体の相対質量流量を指す。

「ダイおよびマニホルドを組立てる際に変える」という句は、マニホルドをメルトブローダイに固着する際に実施される、分配通路の分配特徴の変更を指す。この句は、調整を行うための、ダイまたはマニホルドからの、熱シールド、絶縁体、アクセスカバーなどの他の部分の可能な一時的な取外しを除外しない。

「メルトブローン繊維」という句は、メルトブローを用いて製造された繊維を指す。メルトブローン繊維のアスペクト比（長さと直径との比）は、本質的に無限であるが（たとえば、一般に少なくとも約１０，０００以上）、メルトブローン繊維は、不連続であることが報告されている。これらの繊維は、十分に長くかつ絡まっており、１つの完全なメルトブローン繊維を、そのような繊維の塊から取出すか、または１つのメルトブローン繊維を始めから終わりまで追跡することが通常不可能である。

「フィラメントを細くして繊維にする」という句は、フィラメントのセグメントの、より大きい長さおよびより小さい直径のセグメントへの加工を指す。

「多分散性」という用語は、ポリマーの重量平均分子量をポリマーの数平均分子量で割ったものを指し、重量平均および数平均分子量の両方を、ゲル浸透クロマトグラフィおよびポリスチレン標準を用いて評価する。

「実質的に均一な多分散性を有する繊維」という句は、多分散性が±５％未満だけ平均繊維多分散性と異なるメルトブローン繊維を指す。

図１は、図２の線１−１'を通る本発明のメルトブロー装置１０の概略端断面図（ｓｃｈｅｍａｔｉｃ ｅｎｄ ｓｅｃｔｉｏｎａｌ ｖｉｅｗ）である。図２は、図１の線２−２'を通る装置１０の一部の部分側断面図である。図１および図２を参照すると、メルトブロー装置１０は、２つのダイ本体半体１２ａおよび１２ｂから形成されたメルトブローダイ１２を含む。繊維形成材料（たとえば、熱可塑性ポリマー）が、入口１３を通ってメルトブローダイ１２に入り、通路１４、１５、および取外し可能な先端部１６を通って移動し、ダイ１２の幅に沿って密に隔置された複数のフィラメント出口（出口１８など）を介してダイ１２を出る。

細化流体（典型的には加熱された空気）が、導管２０ａおよび２０ｂを通って移動し、マニホルド２２の両端にある入口２１ａおよび２１ｂに入る。各マニホルド２２は、ダイ１２の幅に沿って延在し、かつ、ダイ１２の中点に一般に対応する中線４２を有する。入口２１ａおよび２１ｂを通過した後、細化流体は、移動可能な頂壁２４ａおよび２４ｂによって、マニホルド下壁２７に沿って隔置された一連の小さいオリフィス２６内にそれる。次に、細化流体は、曲がりくねった経路を通ってダム２８および３０を過ぎて移動し、ダイ１２の幅に沿って隔置された複数の細化流体チャネル（チャネル３２ａおよび３２ｂなど）に入る。いくつかのチャネルの細化流体は、熱電対３４などの熱電対を過ぎて流れ、先端部１６の近くにダイ１２の幅に沿って隔置された複数の細化流体出口（細化流体出口３６ａおよび３６ｂなど）を通ってメルトブローダイ１２を出る。

移動可能な頂壁２４ａおよび２４ｂ、ならびに、ダイ１２に埋込んでもよい調整可能な熱入力装置などの、他の可能な影響要因がない場合、マニホルド２２内の細化流体は、マニホルド２２の長さに沿って温度および圧力が変わる。細化流体が各オリフィス２６でマニホルド２２から抽出されるので（かつ壁２４ａおよび２４ｂが存在しないと仮定すると）、マニホルド２２内の細化流体は、入口端部２１ａおよび２１ｂに近接してより高い温度およびより高い圧力を有し、中線４２に近接してより低い温度およびより低い圧力を有する。この温度および圧力の差は、オリフィス２６を通る細化流体の質量流量の対応する差をもたらし、より大きい質量流量が入口端部２１ａおよび２１ｂに近接して生じ、より低い質量流量が中線４２に近接して生じる。その後、一定の圧力降下が、オリフィス２６と、出口３６ａおよび３６ｂなどの細化流体出口との間に生じると仮定すると、細化流体チャネル（チャネル３２ａおよび３２ｂなど）内および細化流体出口（出口３６ａおよび３６ｂなど）における細化流体の温度が、ダイ１２の幅に沿って変わり、不均一な不織布ウェブが製造される。

移動可能な頂壁２４ａおよび２４ｂならびに調整ボルト３８は、好ましくは、そのような温度および圧力の変化を補償するために使用することができ、好ましくは、細化流体のチャネル３２ａおよび３２ｂへのより均一な送出に備えることができ、好ましくは、細化流体出口における細化流体の質量流量および温度の差の調整、低減、または可能な除去を可能にすることができる。移動可能な頂壁２４ａおよび２４ｂは、ヒンジ４４を介してそれらの外側端部でマニホルド２２に固着される。図２に示された調整位置において、頂壁２４ａおよび２４ｂの内側端部は、中線４２の近くで互いにほぼ交わる。マニホルド２２の入口２１ａ、頂壁２４ａ、底壁２７、ならびに側壁２３ａおよび２４ａは、一般に、供給導管２０ａからの細化流体のオリフィス２６を通る質量流量を等しくするのを助ける成形通路４８を画定する。通路４８の断面積は、入口２１ａに近接して最大であり、中線４２に近接して最小である。この中線４２に近接して低減した断面積は、そうでなければ、細化流体が中線４２の方に移動するとき、オリフィス２６を通る細化流体の抽出により生じることがある、細化流体の圧力および温度の減少を相殺する。同様に、マニホルド２２の入口２１ｂ、頂壁２４ｂ、底壁２７、ならびに側壁２３ａおよび２３ｂは、一般に、供給導管２０ｂからの細化流体のオリフィス２６を通る質量流量を等しくするのを助ける別の成形通路５０を画定する。

ボルト３８をマニホルド２２内にまたはマニホルド２２から外に移動させることによって、通路４８および５０の分配特徴を調整して、ダイ１２のチャネル内の細化流体の質量流量および温度をより均一にするすることができる。ボルト３８は、マニホルド２２の固定された頂壁２５のねじ切りされた開口部を通過し、かつ、ロックナット４０によって所定位置に保持される。ボルト３８の下端は、細長いラビングブロック４６のねじ切りされていない穴内で自由に回転する。ブロック４６の下端は、頂壁２４ａおよび２４ｂの内側端部に支持される。マニホルド２２に入る細化流体の流体圧力（たとえば、空気圧力）が、壁２４ａおよび２４ｂの内側端部を、ラビングブロック４６の下面に対してしっかりと保持する。ボルト３８がマニホルド２２内にまたはマニホルド２２から外にねじ込まれると、通路４８および５０の分配特徴が変わる。マニホルド２２内への所与の細化流体体積流量について、ボルト３８の適切なセッティング、ならびに通路４８および５０の対応する形状が、通常、マニホルド２２の長さに沿って、細化流体の均一に分配された質量流量をもたらし、細化流体出口で、均一な細化流体温度をもたらすことを見出すことができる。所望の通路分配特徴の達成は、ダイ１２の幅に沿って分配された複数の熱電対３４を使用して、チャネル３２ａおよびチャネル３２ｂなどの流体フローチャネルのいくつかの細化流体温度を監視することによって確かめることができる。

メルトブローがそのような装置で行われる態様に関するさらなる詳細が、たとえば、上で引用された特許、ならびに、バン・エー・ウェンテ（Ｗｅｎｔｅ，Ｖａｎ Ａ．）、「超極細熱可塑性繊維（Ｓｕｐｅｒｆｉｎｅ Ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃ Ｆｉｂｅｒｓ）」、インダストリアル・エンジニアリング・ケミストリー（Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ）、Ｖｏｌ．４８、ｐ．１３４２以下参照（１９５６）、または、ブイ・エー・ウェンテ（Ｗｅｎｔｅ，Ｖ．Ａ．）、シー・ディー・ブーン（Ｂｏｏｎｅ，Ｃ，Ｄ．）、およびイー・エル・フルハーティ（Ｆｌｕｈａｒｔｙ，Ｅ．Ｌ．）による、「超極細有機繊維の製造（Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ ｏｆ Ｓｕｐｅｒｆｉｎｅ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｆｉｂｅｒｓ）」という表題の、１９５４年５月２５日に発行された海軍研究所（Ｎａｖａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ）のレポートＮｏ．４３６４に見出すことができる。

図３は、図１に示されているようなメルトブローダイに使用される別の調整可能な空気マニホルド５２の概略側面図である。マニホルド５２は、導管５４からの細化流体が供給される１つの入口５３を有する。マニホルド５２の閉端５５は、導管５６を介して圧縮空気が供給される。シーリングリング５８を備えた摺動ウェッジ形ピストン５７が、空間５９内の空気圧力が成形通路６０内の細化流体圧力を超えると、入口５３の方に移動し、成形通路６０内の細化流体圧力が空間５９内の空気圧力を超えると、閉端５５の方に移動する。それぞれの圧力が等しいと、ピストン５７は、マニホルド５２内の平衡位置を占める。通路６０の分配特徴は、一般に、入口５３、マニホルド固定頂壁６１、傾斜ピストン面６２、マニホルド下壁６３、およびマニホルド５２の側壁によって画定される。空気圧力レギュレータ６４を調整することによって、ピストン５７の位置およびしたがって通路６０の分配特徴を変えて、マニホルド５２の長さに沿って隔置されたオリフィス６６を通る細化流体の均一に分配された質量流量をもたらし、ダイ１２の細化流体出口で、均一な細化流体温度をもたらすことができる。

図４は、本発明のメルトブロー装置７０の概略端断面図である。装置７０は、２つのダイ本体半体７２ａおよび７２ｂから形成されたメルトブローダイ７２を含む。繊維形成材料が、入口７３を通ってメルトブローダイ７２に入り、通路７４、７５、および取外し可能な先端部７６を通って移動し、ダイ７２の幅に沿って密に隔置された複数のフィラメント出口（出口７８など）を介してダイ７２を出る。

図４および図５を参照すると、細化流体が、導管８０ａおよび８０ｂなどの導管を通って移動し、管状ばね鋼マニホルド８２の端部にある入口１００および１０１に入る。取付けリング１０２が、ダイ本体半体７２ａおよび７２ｂに穴あけされた円筒形チャンバ８４ａおよび８４ｂ内にマニホルド８２を中心に置く。マニホルド８２は、ダイ７２の全幅に沿って延在する。細化流体は、ねじ切りされたボルト９４をダイ１２内にまたはダイ１２から外に調整することによって分配特徴を変えることができるテーパ状スロット８６の形態の通路を通って各マニホルド８２を出る。ロックナット９６が、ボルト９４を所定位置に保持する。止め９８が、各マニホルド８２の内側側に支持される。ボルト９４が締められると、マニホルド側壁の内方へのそれにより、通路８６はマニホルド８２の中線の近くで狭くなる（かつ通路８６の形状および分配特徴が変わる）。ボルト９４が緩められると、通路８６は広くなり、その形状は、一般にその元の構成に戻る。

図５に示された通路８６は、典型的には、大きい開口部または激しい程度のテーパを必要としない。一例として、２つの直径３８ｍｍのマニホルド８２を、幅１．２メートルのメルトブローダイ上で使用する場合、通路８６は、好ましくは、マニホルドの入口端部に近接して幅が約０．６〜２ｍｍであり、マニホルドの中線に近接して幅が約１．８〜３．５ｍｍであり、より好ましくは、マニホルドの入口端部に近接して幅が約１．３〜１．８ｍｍであり、マニホルドの中線に近接して幅が約２．１〜２．８ｍｍである。しばしば、通路の寸法を１ｍｍ以下だけ変えることによって、調整の適切な範囲を得ることができる。通路の分配特徴を変更するために、さまざまな調整機構を使用することができる。図４に示された締付けボルト９４の代表的な代替例として、ウェッジを、マニホルド８２の中線の近くで、通路８６に打込むか通路８６から引っ込めることができるか、クランプをマニホルド８２の少なくとも一部の周りに巻くことができるか、または、端部が右ねじおよび左ねじを備えたねじ切りされたドローボルト（ｄｒａｗｂｏｌｔ）を、マニホルド８２の側壁に取付け、側壁をともに引寄せるか押し離すために使用することができる。

図６は、図４に示されているようなメルトブローダイに使用することができる別のマニホルドを示す。マニホルド１０３は、端部入口１０５および１０７を有する略管状本体部分１０４を有する。本体部分１０４は、固定された中心リング１０８および回転可能な端部リング１０９によって支持される。テーパ状スロット１１０および１１２が、通路を形成し、その流れ特徴は、リング１０９を回転させ、リング１０８を静止して保持し、それにより、本体部分１０４の端部をねじり、スロット１１０および１１２の端部から端部までのテーパを変えることによって調整することができる。比較的小さい量のねじれが、空気流特徴のかなり実質的な変化をもたらすことができる。

図７は、図４に示されているようなメルトブローダイに使用することができる別のマニホルドの分解図を示す。マニホルド１２０は、端部入口１２７および１２９を有する略管状本体部分１２１を有する。本体部分１２１は、リング１２５によって支持される。１対の移動可能なシャッタ１２２および１２３が、開口１２８を部分的に被覆する。シャッタ１２２および１２３は、ヒンジ点１２４を中心として枢動する。マニホルド１２０の分配特徴は、シャッタ１２２および１２３を、ヒンジ点１２４を中心として移動させ、それにより、開口１２８の露出部分の端部から端部までのテーパを変えることによって調整することができる。

図８は、図４に示されているようなメルトブローダイに使用することができる別のマニホルドを示す。マニホルド１３０が、１つの入口端部１３４と閉端１３６とを有する１つのチューブ１３２から形成される。離れているリング１１４が、チューブ１３２の側壁を穴８４ａおよび８４ｂから離して保持する。テーパ状スロット１４０が、チューブ１３２を穴８４ａもしくは８４ｂ内にまたは穴８４ａもしくは８４ｂから外に摺動することによって分配特徴を調整することができる通路１４２を形成する。

当業者は、さまざまな形状およびサイズを有する細化流体分配通路を本発明に使用することができること、ならびに、そのような通路の分配特徴を調整するためにさまざまな調整機構または技術を使用することができることを認めるであろう。空気を細化流体として使用する場合、通路は、好ましくは、約２０から約１００リットル／分／ｃｍ通路長さの体積空気流量を収容することができる。したがって、２つの平行な細化流体マニホルドを有するメルトブローダイは、好ましくは、約４０から約２００リットル／分／ｃｍダイ幅の体積空気流量を収容することができる。好ましくは、調整は、チャネル内の細化流体温度を、ダイの幅に沿って、±５℃、より好ましくは±３℃に維持することができる。好ましくは、調整は、簡単な機械工具を使用して、かつ、熱シールド、絶縁体、または他の構成要素の取外しを最小にして、行うことができる。より好ましくは、調整は、メルトブローの間行うことができる。必要であれば、調整は、たとえばダイの状態またはウェブ特徴を監視するために、適切なセンサおよび制御装置ならびに適切なフィードバック機構を使用して自動化することができる。

当業者は、本発明のメルトブローダイが、メルトブローを行うために、１つ以上の一次細化流体流と協力して動作する付加的な（たとえば、二次）細化流体流を含むことができることも理解するであろう。たとえば、本発明のメルトブローダイは、上述されたように分配特徴を調整することができる１つ以上の二次空気通路を含むことができる。

本発明のメルトブローダイに使用される特に好ましいメルトブローダイキャビティが、２００２年６月２０日に出願された、「不織布ウェブダイおよびそれで製造された不織布ウェブ（ＮＯＮＷＯＶＥＮ ＷＥＢ ＤＩＥ ＡＮＤ ＮＯＮＷＯＶＥＮ ＷＥＢＳ ＭＡＤＥ ＴＨＥＲＥＷＩＴＨ）」という表題の、同時係属中の特許出願第１０／１７７，４４６号明細書に示されている。好ましくは、そのようなダイキャビティのアレイが、１つのダイキャビティを使用して得ることができるより広いまたは厚いウェブを形成するように配列される。

好ましくは、２００２年６月２０日に出願された、「遊星歯車定量ポンプを使用するメルトブロー装置（ＭＥＬＴＢＬＯＷＩＮＧ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＥＭＰＬＯＹＩＮＧ ＰＬＡＮＥＴＡＲＹ ＧＥＡＲ ＭＥＴＥＲＩＮＧ ＰＵＭＰ）」という表題の、同時係属中の特許出願第１０／１７７，４１９号明細書に示されているような遊星歯車定量ポンプを使用して、繊維形成材料が本発明のメルトブローダイに適用される。

当業者は、メルトブローダイが平面である必要がないことを理解するであろう。本発明のメルトブロー装置は、フィラメントの円筒形アレイを形成するために、対称の中心軸を有する環状ダイを使用することができる。複数の非平面（湾曲）ダイキャビティを有するダイを、また、シリンダの円周に配列して、同様のダイ深さの１つの環状ダイキャビティのみを使用して得られるより大きい直径の、フィラメントの円筒形アレイを形成することができる。本発明の複数の入れ子にされた環状不織布ダイを、また、対称の中心軸の周りに配列して、フィラメントの多層円筒形アレイを形成することができる。

本発明の好ましいメルトブローシステムは、平らな温度プロファイルを用いて、調整可能な熱入力装置（たとえば、ダイ本体に取付けられた電気ヒータ）または他の補償手段への依拠を低減して操作して、均一な出力を得てもよい。これは、ダイ本体内の熱により生じた応力を低減してもよく、かつ、局所的な坪量不均一性をもたらすことがあるダイキャビティのそれを阻止してもよい。必要であれば、熱入力装置を本発明のダイに加えてもよい。ダイの動作の間、熱挙動を制御するのを助けるために、絶縁体も加えてもよい。

本発明の好ましいメルトブローシステムは、非常に均一なウェブを製造することができる。ウェブの端部および中間の近く（かつ端縁影響を回避するために端縁から十分に離れて）から切断された一連の（たとえば、３から１０）０．０１ｍ^２のサンプルを使用して評価すると、本発明の好ましいメルトブローシステムは、坪量均一性が、±２％もしくはより良好な、またはさらには±１％もしくはより良好な不織布ウェブを提供してもよい。同様に収集されたサンプルを使用すると、本発明の好ましいメルトブローシステムは、多分散性が、±５％未満、より好ましくは±３％未満だけ平均繊維多分散性と異なるメルトブローン繊維の少なくとも１つの層を含む不織布ウェブを提供してもよい。

本発明のメルトブローシステムを使用して、さまざまな合成または天然繊維形成材料を不織布ウェブに製造してもよい。好ましい合成材料としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ナイロン６またはナイロン１１などの線状ポリアミド、ポリウレタン、ポリ（４−メチルペンテン−１）、およびそれらの混合物または組合せが挙げられる。好ましい天然材料としては、ビチューメンまたはピッチ（たとえば、炭素繊維製造用）が挙げられる。繊維形成材料は、溶融形態であることができるか、適切な溶媒中で担持することができる。反応性モノマーも本発明に使用することができ、それらがダイまでまたはダイを通って進むとき、互いに反応させることができる。不織布ウェブは、１つの層（たとえば共通のダイ先端部を共有する２つの密に隔置されたダイキャビティを使用して製造された）、複数の層（たとえばスタックに配列された複数のダイキャビティを使用して製造された）、または多成分繊維の１つ以上の層（米国特許第６，０５７，２５６号明細書に記載されたものなど）中に繊維の混合物を含有してもよい。

本発明のメルトブローシステムを使用して製造された不織布ウェブの繊維は、さまざまな直径を有してもよい。たとえば、繊維は、平均して直径が５マイクロメートル未満もしくはさらには１マイクロメートル未満である超極細繊維、平均して直径が約１０マイクロメートル未満であるマイクロファイバー、または平均して直径が２５マイクロメートル以上であるより大きい繊維であってもよい。

本発明のメルトブローシステムを使用して製造された不織布ウェブは、たとえば、米国特許第３，０１６，５９９号明細書、米国特許第３，９７１，３７３号明細書、および米国特許第４，１１１，５３１号明細書に記載されたような付加的な繊維材料または微粒子材料を含有してもよい。染料、顔料、充填剤、研磨粒子、光安定剤、難燃剤、吸収剤、薬剤などの他のアジュバントも、不織布ウェブに加えてもよい。そのようなアジュバントの添加は、それらを繊維形成材料流に導入することによって、繊維が形成されるとき、または不織布ウェブが収集された後、それらを繊維上にスプレーすることによって、パディングによって、および当業者によく知られている他の技術を使用して行ってもよい。たとえば、繊維仕上げ剤を不織布ウェブ上にスプレーして、手触りおよび感触特性を向上させてもよい。

完成された不織布ウェブは、厚さが広く変わってもよい。ほとんどの用途で、厚さが約０．０５から１５センチメートルのウェブが好ましい。いくつかの用途で、別々にまたは同時に形成された２つ以上の不織布ウェブを、１つのより厚いシート製品として組立ててもよい。たとえば、スパンボンド繊維層、メルトブローン繊維層、およびスパンボンド繊維層（米国特許第６，１８２，７３２号明細書に記載された層など）の積層体を、ＳＭＳ構成で組立てることができる。不織布ウェブは、また、本発明のメルトブローシステムを使用して、繊維流を、完成されたウェブの一部を形成する多孔性不織布ウェブなどの別のシート材料上に堆積させることによって、準備してもよい。不浸透性フィルムなどの他の構造を、機械的係合、熱接合、または接着剤によって、不織布ウェブに積層してもよい。

不織布ウェブは、収集後さらに処理してもよく、たとえば、熱および圧力によって圧縮することによって、点接合をもたらすか、シート厚さを制御するか、ウェブにパターンを与えるか、または微粒子材料の保持力を高めてもよい。米国特許第４，２１５，６８２号明細書に記載されたように、繊維が形成されるとき電荷を繊維に導入することによって、または、米国特許第３，５７１，６７９号明細書に記載されたように、形成後ウェブを帯電させることによって、不織布ウェブを帯電させて、それらの濾過能力を高めてもよい。

本発明のメルトブローシステムを使用して製造された不織布ウェブは、濾過媒体および濾過装置、医療用ファブリック、衛生製品、油吸着剤、衣料用ファブリック、熱絶縁体または音絶縁体、電池セパレータ、およびキャパシタ絶縁体を含む、非常にさまざまな用途を有してもよい。

本発明の範囲および精神から逸脱することなく、当業者には本発明のさまざまな修正および変更が明らかであろう。本発明は、例示のためにのみここに記載されたものに限定されるべきではない。

本発明のメルトブローダイの概略端断面図である。 図１のメルトブローダイに使用される調整可能な空気マニホルドの概略側面図である。 図１のメルトブローダイに使用される別の調整可能な空気マニホルドの概略側面図である。 本発明の別のメルトブローダイの概略端断面図である。 図４のメルトブローダイに使用される調整可能な空気マニホルドの概略斜視図である。 図４のメルトブローダイに使用される別の調整可能な空気マニホルドの概略斜視図である。 図４のメルトブローダイに使用される別の調整可能な空気マニホルドの概略斜視図である。 図４のメルトブローダイに使用される別の調整可能な空気マニホルドの概略斜視図である。

Claims (10)

1. ａ）メルトブローダイであって、（ｉ）複数のフィラメント出口と、（ｉｉ）前記フィラメント出口の近くで前記ダイを出る複数の細化流体出口と流体連通する複数の細化流体フローチャネルとを有するメルトブローダイと、
   ｂ）複数の前記チャネルと流体連通し、細化流体のための少なくとも１つの入口を有するマニホルドと、
   ｃ）マニホルド入口と対応する細化流体出口との間の細化流体分配通路と、を含むメルトブロー装置であって、前記チャネル内の細化流体温度をより均一にするために、前記ダイおよびマニホルドを組立てる際に前記通路の分配特徴を変えることができる、メルトブロー装置。
2. 前記細化流体出口で実質的に等しい細化流体温度をもたらすように、前記分配特徴を変えることができる、請求項１に記載の装置。
3. 前記ダイが動作中の間、前記分配特徴を変えることができる、請求項１または２に記載の装置。
4. 前記ダイが幅を有し、前記マニホルドが中線を有し、前記マニホルドが、前記マニホルドの第１の細化流体入口と第２の細化流体入口との間に前記ダイ幅に沿って延在する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の装置。
5. 前記通路が、前記ダイ幅に沿って延在する細長い流体開口部を含み、前記開口部を通る細化流体の体積流量が、前記入口に近接してよりも前記中線に近接して大きい、請求項４に記載の装置。
6. 前記ダイが幅を有し、前記マニホルドが、細化流体入口を有する第１の端部と閉じている第２の端部との間に前記ダイ幅に沿って延在する、請求項１から３のいずれか１項に記載の装置。
7. 前記ダイが幅を有し、前記通路が、前記ダイ幅に沿って延在し、かつ、中にテーパ状スロットを備えた側壁を有する導管を含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載の装置。
8. 前記スロットの幅を変えることによって、前記通路を通る細化流体の質量流量を変えることができる、請求項７に記載の装置。
9. 前記細化流体が空気であり、２０から１００リットル／分／ｃｍ通路長さの体積空気流量を収容し、前記チャネル内の細化流体温度を、前記ダイの幅に沿って±５℃以内に維持するように、前記分配特徴を変えることができる、請求項１〜８のいずれか１項に記載の装置。
10. ａ）繊維形成材料を、請求項１〜９のいずれか１項に記載の装置を通して流す工程と、
    ｂ）細化流体を、前記マニホルドの少なくとも１つの入口を通して流す工程と、
    ｃ）前記チャネル内の細化流体温度をより均一にするために、前記ダイおよびマニホルドを組立てる際に前記通路の分配特徴を変える工程とを含む、繊維ウェブを形成する方法。
    
    

Images