JP2010185162A - Multi-spindle drawing machine for ultrafine filament - Google Patents

Multi-spindle drawing machine for ultrafine filament Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a multi (multi-spindle) drawing machine enabling continuously and stably producing ultrafine filaments from original filaments of any thermoplastic polymer on multi spindles even up to nanofilaments with a simple means without requiring a special, high accuracy and high-level apparatus. <P>SOLUTION: In the multi (multi-spindle) drawing machine in which the original filament 1 is supplied to an orifice 2 at P1 atmospheric pressure and heated with a carbon dioxide laser beam 4 right under an orifice at P2 atmospheric pressure (P1>P2), the ultrafine filaments are produced from multi-spindle (multi) original filaments by using a laser-beam fairing element 5, a polygon mirror, a galvanometer mirror or a parallel mirror, a collecting guide etc. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、極細フィラメントのマルチ(多錘)延伸装置に関し、特に炭酸ガスレーザービームを照射して超高延伸倍率を行うことにより、ナノフィラメントに至るまでに極細化を可能にした延伸装置において、簡便な手段で原フィラメントより多数の極細フィラメントの延伸を可能にした、マルチ(多錘)延伸装置に関し、さらにこれらの多錘延伸フィラメントから地合の均一な不織布を製造する装置に関する。   The present invention relates to a multi-stretching apparatus for ultrafine filaments, and in particular, in a stretching apparatus that enables ultrafine stretching to nanofilaments by irradiating a carbon dioxide gas laser beam and performing ultra-high stretching magnification. The present invention relates to a multi-stretching apparatus that enables a number of ultrafine filaments to be stretched from original filaments by simple means, and further relates to an apparatus for producing a nonwoven fabric with uniform formation from these multi-strand stretched filaments.

近年、繊維径が1μm未満、すなわちナノメータ(数ナノメータから数百ナノメータ)範囲のファイバーが、IT、バイオ、環境分野などの幅広い分野で、将来の革新的素材になると注目されている。そして、そのナノファイバーの製造手段として、エレクトロスピニング法(以下ES法と略す場合がある。)が代表的である(米国特許第1,975,504号、Journal of Applied Polymer Science、vol.95、p.193−200、2005年)。しかしこのES法は、ポリマーを溶剤に溶解する必要があることや、出来た製品も脱溶剤が必要であることから、製法において煩雑であり、また、フィラメントの分子配向がないこと、出来たファイバー集積体にダマやショットと呼ばれる樹脂の小さい固まりが混在するなど、品質的にも問題点が多かった。   In recent years, fibers with a fiber diameter of less than 1 μm, that is, in the nanometer (several nanometers to several hundreds nanometers) range, are attracting attention as future innovative materials in a wide range of fields such as IT, biotechnology, and environmental fields. As a means for producing the nanofiber, an electrospinning method (hereinafter sometimes abbreviated as ES method) is typical (US Pat. No. 1,975,504, Journal of Applied Polymer Science, vol. 95, p.193-200, 2005). However, in this ES method, it is necessary to dissolve the polymer in a solvent, and the finished product also needs to be desolvated, so that the production method is complicated, and there is no molecular orientation of the filament. There were many problems in terms of quality, such as small masses of resin called lumps and shots mixed in the aggregate.

本発明人は、赤外線法により、分子配向を伴って、1,000倍以上という超高倍率の延伸倍率で極細フィラメントおよび不織布を得る手段について発明を行った(特開2003−166115、特開2004−107851、国際公開番号WO2005/083165A1など)。これらは、簡便な手段で、極細の分子配向したフィラメントおよびそれからなる不織布が得られた。また、これらを発展させ、さらにナノフィラメントの領域までに極細化を可能にした、極細フィラメントの製造手段を発明した(国際公開公報WO2008/084797A1)。本発明は、このナノフィラメントに至る極細フィラメントのマルチ(多錘)延伸を連続して安定した製造を可能にする手段に関する。   The inventor of the present invention invented a means for obtaining ultrafine filaments and nonwoven fabrics with an ultrahigh draw ratio of 1,000 times or more with molecular orientation by an infrared method (JP 2003-166115, JP 2004). -107851, international publication number WO2005 / 083165A1, etc.). These were obtained by simple means to obtain ultrafine molecularly oriented filaments and non-woven fabrics composed thereof. In addition, the inventors have invented a means for producing ultrafine filaments, which has been developed and further enabled to be ultrafine to the nanofilament region (International Publication WO2008 / 084797A1). The present invention relates to a means that enables continuous and stable production of multi-stretching of ultrafine filaments leading to the nanofilament.

米国特許第1,975,504号明細書(第1−2頁、第1図、第4図)US Pat. No. 1,975,504 (page 1-2, FIGS. 1 and 4) 特開2003−166115号公報(第1−2頁、図4、図5)。JP 2003-166115 A (page 1-2, FIGS. 4 and 5). 特開2004−107851号公報(第1−2頁、図1,図3)。JP 2004-107851 A (page 1-2, FIGS. 1 and 3). 国際公開番号WO2005/083165A1(第1−2頁、図1,図3)International Publication Number WO2005 / 083165A1 (page 1-2, FIGS. 1 and 3) 国際公開公報WO2008/084797A1(第1−2頁、図1―3)International Publication WO2008 / 084797A1 (page 1-2, Fig. 1-3)

鈴木章泰、他1名 「Journal of Applied Polymer Science」、vol.88、p.3279−3283、2003年、(米国)。Akiyasu Suzuki and 1 other "Journal of Applied Polymer Science", vol. 88, p. 3279-3283, 2003 (USA). 鈴木章泰、他1名 「Journal of Applied Polymer Science」、vol.92、p.1449−1453、2004年、(米国)。Akiyasu Suzuki and 1 other "Journal of Applied Polymer Science", vol. 92, p. 1449-1453, 2004 (USA). 鈴木章泰、他1名 「Journal of Applied Polymer Science」、vol.92、p.1534−1539、2004年、(米国)。Akiyasu Suzuki and 1 other "Journal of Applied Polymer Science", vol. 92, p. 1534-1539, 2004, (USA). You Y., et, al 「Journal of Applied Polymer Science、vol.95、p.193−200、2005年、(米国)。You Y., et, al "Journal of Applied Polymer Science, vol. 95, p. 193-200, 2005, (USA). 鈴木章泰、他1名 「European Polymer Journal」、vol.44、p.2499−2505、2008年、(英国)。Akiyasu Suzuki and 1 other "European Polymer Journal", vol. 44, p. 2499-2505, 2008, (UK).

本発明は、上記本発明人の従来技術をさらに発展させたものであって、その目的とするところは、特殊で高精度・高レベルな装置を必要とせずに、簡便な手段で容易にナノフィラメント領域に至る極細フィラメントからなるフィラメントのマルチ(多錘)延伸を可能にした延伸装置に関する。また、本発明は、これらのマルチ延伸において延伸されたフィラメントの集積体より地合の均一な不織布を得る装置に関する。さらに本発明は、これらのマルチ(多錘)において延伸されたフィラメントの集積体より糸状物を得る装置に関する。   The present invention is a further development of the inventor's conventional technology, and the object of the present invention is to easily perform nano-scale by simple means without requiring a special, high-precision and high-level device. The present invention relates to a stretching apparatus that enables multi-stretching of filaments composed of ultrafine filaments reaching the filament region. The present invention also relates to an apparatus for obtaining a nonwoven fabric having a uniform formation from an aggregate of filaments drawn in the multi-drawing. Furthermore, the present invention relates to an apparatus for obtaining a filamentous material from an aggregate of filaments stretched in these mulches (multiple spindles).

本発明は上記目的を達成するためになされたものであって、原フィラメントの送出手段を有するP1気圧下の原フィラメント供給室と、この原フィラメント供給室に配設されており、原フィラメントがその中を通過するオリフィスと、オリフィスによって原フィラメント供給室と接続されており、このオリフィスを通過してきた原フィラメントが炭酸ガスレーザービームにより加熱されることによって延伸されるP2気圧下(P1>P2)の延伸室と、炭酸ガスレーザービームを放射する炭酸ガスレーザー発振装置とを具備している、極細フィラメントの製造装置において、原フィラメントが供給される多錘の原フィラメント供給手段と、炭酸ガスレーザー発振装置から照射される炭酸ガスレーザービーム形状を整形し、多錘の原フィラメントへ照射させるビーム整形素子と、延伸室において延伸されたフィラメントが集積される集積装置と、を有することを特徴とする、極細フィラメントのマルチ(多錘)延伸装置に関する。また本発明は、前記オリフィスの出口における原フィラメントの流れる方向をz軸とし、前記ビーム整形素子を通過した前記炭酸ガスレーザービームの照射方向をy方向とした場合、ビーム整形素子によってもたらされるビームが、y方向とは直角方向(x方向)に少なくとも3倍に幅広いこと、即ち、z方向のビームの広がりをBz、x方向のビームの広がりをBxとすると、Bz<3Bxとするビーム整形素子である、前記極細フィラメントのマルチ(多錘)延伸装置に関する。また本発明は、原フィラメントの送出手段を有するP1気圧下の原フィラメント供給室と、この原フィラメント供給室に配設されており、原フィラメントがその中を通過するオリフィスと、このオリフィスによって原フィラメント供給室と接続されており、オリフィスを通過してきた原フィラメントが炭酸ガスレーザービームにより加熱されることによって延伸されるP2気圧下(P1>P2)の延伸室と、炭酸ガスレーザービームを放射する炭酸ガスレーザー発振装置とを具備している、極細フィラメントの製造装置において、原フィラメントが供給される多錘の原フィラメント供給手段と、炭酸ガスレーザー発振装置から照射される炭酸ガスレーザービームを、オリフィスの出口における原フィラメントの流れる方向と直角方向に横切らせ、多錘の原フィラメントに照射させるポリゴンミラーと、延伸室において延伸されたフィラメントが集積される集積装置と、を有することを特徴とする、極細フィラメントのマルチ(多錘)延伸装置に関する。また本発明は、原フィラメントの送出手段を有するP1気圧下の原フィラメント供給室と、原フィラメント供給室に配設されており、原フィラメントがその中を通過するオリフィスと、オリフィスによって原フィラメント供給室と接続されており、オリフィスを通過してきた原フィラメントが炭酸ガスレーザービームにより加熱されることによって延伸されるP2気圧下(P1>P2)の延伸室と、炭酸ガスレーザービームを放射する炭酸ガスレーザー発振装置とを具備している、極細フィラメントの製造装置において、原フィラメントが供給される多錘の原フィラメント供給手段と、炭酸ガスレーザー発振装置から照射される該炭酸ガスレーザービームをオリフィスの出口における原フィラメントの流れる方向と直角方向に横切らせ、多錘の原フィラメントに照射させるガルバノミラーと、延伸室において延伸されたフィラメントが集積される集積装置と、を有することを特徴とする、極細フィラメントのマルチ(多錘)延伸装置に関する。また本発明は、原フィラメントの送出手段を有するP1気圧下の原フィラメント供給室と、原フィラメント供給室に配設されており、原フィラメントがその中を通過するオリフィスと、オリフィスによって原フィラメント供給室と接続されており、オリフィスを通過してきた原フィラメントが炭酸ガスレーザービームにより加熱されることによって延伸されるP2気圧下(P1>P2)の延伸室と、炭酸ガスレーザービームを放射する炭酸ガスレーザー発振装置とを具備している、極細フィラメントの製造装置において、原フィラメントが供給される多錘の原フィラメント供給手段と、炭酸ガスレーザー発振装置から照射される炭酸ガスレーザービームを複数回反射させ、多錘の原フィラメントに照射させる、平行に設置されている一対のミラーと、延伸室において延伸されたフィラメントが集積される集積装置と、を有することを特徴とする、極細フィラメントのマルチ(多錘)延伸装置に関する。また本発明は、前記レーザービームが平行に設置されている前記一対のミラーへ入射される側の反対側の端に直角ミラーを設け、反射されてくるレーザービームをさらにこの平行ミラー側に戻し、入射してくるレーザービームと、直角ミラーによって反射されてくるレーザービームとの交点に前記多錘の原フィラメントが配置されている、前記極細フィラメントのマルチ(多錘)延伸装置に関する。また本発明は、前記レーザービームが平行に設置されている前記一対のミラーへ入射される側の反対側の端に、新たな炭酸ガスレーザー発振装置を設け、この発振装置から照射される炭酸ガスレーザービームがこの一対のミラーに斜めに入射されて該平行ミラーによって複数回反射され、最初に入射してくるレーザービームと、新たな炭酸ガスレーザー発振装置から照射されてくるレーザービームとの交点に前記多錘の原フィラメントが配置されている、前記極細フィラメントのマルチ(多錘)延伸装置に関する。また本発明は、原フィラメントの送出手段を有するP1気圧下の原フィラメント供給室と、この原フィラメント供給室に配設されており、原フィラメントがその中を通過するオリフィスと、オリフィスによって該原フィラメント供給室と接続されており、オリフィスを通過してきた原フィラメントが炭酸ガスレーザービームにより加熱されることによって延伸されるP2気圧下(P1>P2)の延伸室と、炭酸ガスレーザービームを放射する炭酸ガスレーザー発振装置とを具備している、極細フィラメントの製造装置において、原フィラメントが供給される多錘の原フィラメント供給手段と、延伸室において延伸されたフィラメントが回転軸を中心に巻き取られる巻取機と、この回転軸の外側に多錘の延伸されたフィラメント群が降下してくる巾に対応した巾を有し、回転軸に沿って湾曲している捕集ガイドと、を有することを特徴とする、極細フィラメントのマルチ(多錘)延伸装置に関する。また本発明は、前記延伸されたフィラメントの集積装置がウェブの巻取機である、前記極細フィラメントのマルチ(多錘)延伸装置に関する。また本発明は、前記延伸されたフィラメントの集積装置が延伸室で走行しているコンベアである、前記極細フィラメントのマルチ(多錘)延伸装置に関する。また本発明は、前記延伸室全体が、水平面のX−Y軸、及び高さ方向のZ軸方向の少なくとも一方向に移動可能、又は面X−Y水平面で回転可能な微調整移動台座上にある、前記極細フィラメントのマルチ(多錘)延伸装置に関する。また本発明は、前記延伸されたフィラメントの集積装置の前段階に、これらの延伸されたフィラメント群を集束する集束具を有する、前記極細フィラメントのマルチ(多錘)延伸装置に関する。また本発明は、オリフィスの出口における原フィラメントの流れる方向をz軸とし、前記炭酸ガスレーザービームの照射方向をy方向とし、z方向とy方向とは直角方向をx方向とした場合、前記延伸室がx方向に揺動されることにより、前記フィラメントの集積装置に前記延伸されたフィラメントが揺動されながら集積される、前記極細フィラメントのマルチ(多錘)延伸装置に関する。また本発明は、オリフィスの出口における原フィラメントの流れる方向をz軸とし、前記炭酸ガスレーザービームの照射方向をy方向とし、z方向とy方向とは直角方向をx方向とした場合、前記フィラメントの集積装置をx方向に揺動されることにより、前記フィラメントの集積装置に前記延伸されたフィラメントが揺動されながら集積される、前記極細フィラメントのマルチ(多錘)延伸装置に関する。また本発明は、前記延伸されたフィラメントが、揺動する反射板に反射されつつ、前記フィラメントの集積装置に集積される、前記極細フィラメントのマルチ(多錘)延伸装置に関する。また本発明は、前記レーザービームがビーム整形素子によって整形されている、前記極細フィラメントのマルチ(多錘)延伸装置に関する。また本発明は、前記コンベア上に集積された延伸された多錘の原フィラメント群が熱処理されてシートが形成される熱処理ロールと、この延伸室内において熱処理された該シートを巻き取るシート巻取装置と、を有する、前記極細フィラメントのマルチ(多錘)延伸装置に関する。また本発明は、前記コンベア上に集積された延伸された多錘の原フィラメント群が熱処理されてシートが形成される熱処理ロールと、前記延伸室内において熱処理された該シートを集束し繊維束とする集束具と、この繊維束を巻き取る巻取装置と、を有する前記極細フィラメントのマルチ(多錘)延伸装置に関する。前記オリフィスの前後におけるP1とP2の気圧の差が、P1≧2P2である、前記極細フィラメントのマルチ(多錘)延伸装置に関する。また本発明は、前記オリフィス内の流速が150m/sec以上であるように圧力差が設けられている、前記極細フィラメントのマルチ(多錘)延伸装置に関する。また本発明は、前記原フィラメント供給室が大気下にあり、前記延伸室が減圧下にある、前記極細フィラメントのマルチ(多錘)延伸装置に関する。また本発明は、前記炭酸ガスレーザービーム照射装置からのビームの中心が、前記オリフィスの出口より30mm以内で前記原フィラメントに照射されるように構成されている、前記極細フィラメントのマルチ(多錘)延伸装置に関する。さらに本発明は、前記炭酸ガスレーザービーム照射装置からのビームが、前記原フィラメントの中心でフィラメントの軸方向に沿って上下4mm以内の範囲に照射されるように構成されている、前記極細フィラメントのマルチ(多錘)延伸装置に関する。   The present invention has been made in order to achieve the above object, and is provided in an original filament supply chamber under P1 atmospheric pressure having an original filament delivery means, and the original filament supply chamber. An orifice passing therethrough and connected to the original filament supply chamber by the orifice, and the original filament that has passed through the orifice is stretched by being heated by a carbon dioxide laser beam (under P2 atmospheric pressure (P1> P2)) An ultrafine filament manufacturing apparatus comprising a drawing chamber and a carbon dioxide laser oscillating device that emits a carbon dioxide laser beam. The shape of the carbon dioxide laser beam emitted from the A beam shaping element to radiate to, and having a an integrated device filaments drawn is integrated in the stretching chamber, to multi (Tatsumu) stretching apparatus of the ultrafine filament. Further, in the present invention, when the flow direction of the original filament at the outlet of the orifice is az axis and the irradiation direction of the carbon dioxide laser beam that has passed through the beam shaping element is the y direction, the beam produced by the beam shaping element is , Y direction is at least three times wider in the perpendicular direction (x direction), that is, the beam shaping element Bz <3Bx where Bz is the beam spread in the z direction and Bx is the beam spread in the x direction. The present invention relates to a multi-stretching apparatus for the ultrafine filament. Further, the present invention provides an original filament supply chamber under P1 pressure having an original filament delivery means, an orifice through which the original filament passes, and an original filament by the orifice. A stretching chamber connected to the supply chamber and stretched by heating the original filament that has passed through the orifice by the carbon dioxide laser beam, and carbon dioxide that emits the carbon dioxide laser beam. In an ultrafine filament manufacturing apparatus comprising a gas laser oscillator, a multi-spindle original filament supply means to which an original filament is supplied, and a carbon dioxide laser beam emitted from the carbon dioxide laser oscillator are connected to an orifice. Crossing in the direction perpendicular to the flow direction of the original filament at the exit A polygon mirror for irradiating the original filament of the multi spindle, and having a an integrated device filaments drawn is integrated in the stretching chamber, to multi (Tatsumu) stretching apparatus of the ultrafine filament. The present invention also provides an original filament supply chamber under P1 pressure having an original filament delivery means, an orifice through which the original filament passes, and an original filament supply chamber by the orifice. And a carbon dioxide laser that emits a carbon dioxide laser beam, and a stretching chamber under P2 atmospheric pressure (P1> P2) in which the original filament that has passed through the orifice is drawn by being heated by the carbon dioxide laser beam. In an ultrafine filament manufacturing apparatus having an oscillation device, a multi-filamentary original filament supply means to which the original filament is supplied and the carbon dioxide laser beam irradiated from the carbon dioxide laser oscillation device at the outlet of the orifice Cross in the direction perpendicular to the flow direction of the original filament, A galvanometer mirror for irradiating the original filament, and having a an integrated device filaments drawn is integrated in the stretching chamber, to multi (Tatsumu) stretching apparatus of the ultrafine filament. The present invention also provides an original filament supply chamber under P1 pressure having an original filament delivery means, an orifice through which the original filament passes, and an original filament supply chamber by the orifice. And a carbon dioxide laser that emits a carbon dioxide laser beam, and a stretching chamber under P2 atmospheric pressure (P1> P2) in which the original filament that has passed through the orifice is drawn by being heated by the carbon dioxide laser beam. In an ultrafine filament manufacturing apparatus comprising an oscillation device, a plurality of original filament supply means to which an original filament is supplied and a carbon dioxide laser beam irradiated from the carbon dioxide laser oscillation device are reflected a plurality of times, A pair of mirrors installed in parallel to irradiate the multifilamentary original filament And over, filaments stretched in the stretching chamber and having a an integrated device to be integrated, to multi (Tatsumu) stretching apparatus of the ultrafine filament. Further, the present invention provides a right angle mirror at the opposite end to the side where the laser beam is incident on the pair of mirrors installed in parallel, and further returns the reflected laser beam to the parallel mirror side, The present invention relates to a multi-stretching apparatus for ultra-fine filaments in which the original filament of the multi-cylinder is disposed at the intersection of an incident laser beam and a laser beam reflected by a right-angle mirror. Further, the present invention provides a new carbon dioxide laser oscillation device at the opposite end to the side where the laser beam is incident on the pair of mirrors installed in parallel, and the carbon dioxide gas irradiated from this oscillation device. The laser beam is obliquely incident on the pair of mirrors and reflected by the parallel mirror multiple times. At the intersection of the first incident laser beam and the laser beam emitted from the new carbon dioxide laser oscillator. The present invention relates to a multi-stretching apparatus for ultrafine filaments in which the multifilamentary original filament is disposed. The present invention also provides an original filament supply chamber under P1 pressure having an original filament delivery means, an orifice through which the original filament passes, and the original filament by the orifice. A stretching chamber connected to the supply chamber and stretched by heating the original filament that has passed through the orifice by the carbon dioxide laser beam, and carbon dioxide that emits the carbon dioxide laser beam. In an ultrafine filament manufacturing apparatus having a gas laser oscillation device, a multi-spindle original filament supply means to which original filaments are supplied, and a winding in which filaments drawn in a drawing chamber are wound around a rotation axis The multifilamentary stretched filament group descends to the outside of this machine and the rotating shaft. Has a width corresponding to the width, the collecting guide is curved along the rotational axis, and having a relates to a multi (Tatsumu) stretching apparatus of the ultrafine filament. The present invention also relates to the above-mentioned multifilament drawing apparatus for ultrafine filaments, wherein the drawn filament collecting device is a web winder. The present invention also relates to a multi-stretching device for ultrafine filaments, wherein the stretched filament collecting device is a conveyor running in a stretching chamber. In the present invention, the entire stretching chamber can be moved in at least one direction of the XY axis in the horizontal plane and the Z-axis direction in the height direction, or on a fine adjustment moving pedestal that can rotate in the plane XY horizontal plane. The present invention relates to a multi-stretching apparatus for the ultrafine filament. The present invention also relates to the above-mentioned ultrafine filament multi-stretching device having a converging tool for converging the stretched filament group in the previous stage of the stretched filament accumulation device. Further, in the present invention, when the direction in which the original filament flows at the exit of the orifice is the z-axis, the irradiation direction of the carbon dioxide laser beam is the y-direction, and the direction perpendicular to the z-direction and the y-direction is the x-direction, The present invention relates to a multi-filament stretching device for the ultrafine filaments, in which the stretched filaments are accumulated while being swung in the filament accumulating device when the chamber is swung in the x direction. In the present invention, when the flow direction of the original filament at the exit of the orifice is the z-axis, the irradiation direction of the carbon dioxide laser beam is the y-direction, and the direction perpendicular to the z-direction and the y-direction is the x-direction, The multi-stretching apparatus for ultrafine filaments, in which the stretched filaments are accumulated while being swung in the filament accumulating apparatus by swinging the stacking apparatus in the x direction. The present invention also relates to a multi-filament drawing device for the ultrafine filaments, in which the drawn filaments are reflected on a swinging reflecting plate and accumulated in the filament collecting device. The present invention also relates to a multi-stretching apparatus for the ultrafine filament, wherein the laser beam is shaped by a beam shaping element. Further, the present invention provides a heat treatment roll in which a plurality of stretched original filament groups accumulated on the conveyor are heat-treated to form a sheet, and a sheet winding device for winding the heat-treated sheet in the drawing chamber. And a multi-stretching device for the ultrafine filament. The present invention also provides a heat treatment roll in which a plurality of stretched original filament groups accumulated on the conveyor are heat-treated to form a sheet, and the heat-treated sheet in the drawing chamber are converged into a fiber bundle. The present invention relates to a multi-filament drawing device for the ultrafine filament, which has a focusing tool and a winding device for winding the fiber bundle. The present invention relates to a multi-stretching apparatus for ultrafine filaments, wherein a difference in air pressure between P1 and P2 before and after the orifice is P1 ≧ 2P2. The present invention also relates to a multi-stretching apparatus for the ultrafine filament, wherein a pressure difference is provided so that the flow velocity in the orifice is 150 m / sec or more. The present invention also relates to a multi-filament drawing apparatus for the ultrafine filament, wherein the original filament supply chamber is in the atmosphere and the drawing chamber is under reduced pressure. In the present invention, the multifilament of the ultrafine filament is configured such that the original filament is irradiated within 30 mm from the exit of the orifice at the center of the beam from the carbon dioxide laser beam irradiation apparatus. The present invention relates to a stretching apparatus. Furthermore, the present invention provides the ultrafine filament configured such that the beam from the carbon dioxide laser beam irradiation device is irradiated within the upper and lower 4 mm along the axial direction of the filament at the center of the original filament. The present invention relates to a multi-stretching device.

本発明は、原フィラメントが延伸されることによって、ナノフィラメントの領域までに極細化される延伸装置を提供するものである。本発明における原フィラメントとは、既にフィラメントとして製造されて、リール等に巻き取られたものである。また紡糸過程において、溶融または溶解フィラメントが冷却や凝固によりフィラメントとなったものを紡糸過程に引き続き使用され、本発明の原フィラメントとなる。ここでフィラメントとは、実質的に連続した繊維であり、数ミリメータから数十ミリメータの長さである短繊維とは区別される。原フィラメントは、単独で存在することが望ましいが、数本ないし数十本に集合されていても使用することができる。   The present invention provides a stretching apparatus in which an original filament is stretched so as to be ultrafine to the nanofilament region. The original filament in the present invention is already manufactured as a filament and wound on a reel or the like. In the spinning process, the melted or melted filaments that have become filaments by cooling or coagulation are subsequently used in the spinning process and become the original filament of the present invention. Here, the filament is a substantially continuous fiber, and is distinguished from a short fiber having a length of several millimeters to several tens of millimeters. The original filament is desirably present alone, but it can be used even if it is assembled into several to several tens.

本発明において延伸されたフィラメントは、全てフィラメントと表現するが、延伸された結果、上記ファイバーの領域に属するものも含まれる。本発明における延伸されたフィラメントは、殆どの場合、延伸切れすることなく数分以上延伸されるので、フィラメントの長さも数m以上であり、フィラメント径dが小さいことを考慮すると、実質的に連続フィラメントと見なすことができる場合が殆どである。しかし、条件によっては、上記ファイバーの領域に属する短繊維も製造することができる。   In the present invention, all the filaments drawn are expressed as filaments, but those that belong to the fiber region as a result of drawing are also included. In most cases, the stretched filament in the present invention is stretched for several minutes without being stretched. Therefore, considering the fact that the length of the filament is several meters or more and the filament diameter d is small, it is substantially continuous. In most cases, it can be regarded as a filament. However, depending on conditions, short fibers belonging to the above-mentioned fiber region can also be produced.

本発明におけるフィラメントは、一本のフィラメントからなるシングルフィラメントである場合と、複数のフィラメントからなるマルチフィラメントである場合が含められる。一本のフィラメントにかかる張力等では、「単糸あたり」と表現するが、一本のフィラメントでは、「その一本のフィラメントあたり」を意味し、マルチフィラメントでは、それを構成する「個々のフィラメント一本あたり」を意味する。   The filament in the present invention includes a single filament composed of a single filament and a multifilament composed of a plurality of filaments. The tension applied to a single filament is expressed as “per filament”, but in the case of a single filament, it means “per filament”, and in the case of a multifilament, the “individual filaments” that compose it. It means "per one".

本発明における原フィラメントは、複屈折で測定した配向度が30%、あるいは50%以上といった、高度に分子配向したフィラメントでも使用できることに特徴があり、このような高度に配向した原フィラメントからでも、数百倍といった超高延伸倍率が実現できる点においても、他の延伸法と際だって異なる点である。このように原フィラメントが高配向している場合は、延伸開始点において、原フィラメント径以上の膨張部をもって延伸されることが多い。   The original filament in the present invention is characterized in that it can be used with highly molecularly oriented filaments having an orientation degree measured by birefringence of 30%, or 50% or more. Even from such highly oriented original filaments, Even in the point that an ultra-high draw ratio of several hundred times can be realized, it is a point that is markedly different from other drawing methods. Thus, when the original filament is highly oriented, it is often drawn with an expanded portion that is larger than the original filament diameter at the drawing start point.

本発明の原フィラメントは、ポリエチレンテレフタレート、脂肪族ポリエステルおよびポリエチレンナフタレートを含むポリエステル、ナイロン(含むナイロン6、ナイロン66)を含むポリアミド、ポリプロピレンやポリエチレンを含むポリオレフィン、ポリビニルアルコール系ポリマー、アクリロニトリル系ポリマー、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)などを含むフッ素系ポリマー、塩化ビニル系ポリマー、スチレン系ポリマー、ポリオキシメチレン、エーテルエステル系ポリマーなどの熱可塑性ポリマーからなるフィラメントであれば使用することができる。特に、ポリエチレンテレフタレート、ナイロン(含むナイロン6、ナイロン66)、ポリプロピレンは、延伸性もよく、分子配向性もよく、本発明の極細フィラメントや極細フィラメントからなる不織布の製造に特に適する。また、ポリ乳酸やポリグリコール酸等の生分解性ポリマーや生体内分解吸収性ポリマー等、さらにポリアリレートやアラミド等の高強度、高弾性ポリマーなども本発明の赤外線ビームによる延伸性もよく、本発明による極細フィラメントや極細不織布の製造に特に適する。また原フィラメントには、これらのポリマーからなる芯鞘型フィラメントなどの複合フィラメントも使用することができる。なお、上記ポリマーを85%(重量パーセント)以上含む場合は、ポリエステル「系」やポリエステルを「主成分」とするなどと表現する場合がある。   The raw filament of the present invention includes polyethylene terephthalate, polyester containing aliphatic polyester and polyethylene naphthalate, polyamide including nylon (including nylon 6, nylon 66), polyolefin including polypropylene and polyethylene, polyvinyl alcohol polymer, acrylonitrile polymer, Use filaments made of thermoplastic polymers such as fluoropolymers including tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), vinyl chloride polymers, styrene polymers, polyoxymethylene, ether ester polymers can do. In particular, polyethylene terephthalate, nylon (including nylon 6, nylon 66) and polypropylene have good stretchability and good molecular orientation, and are particularly suitable for the production of the ultrafine filament and the nonwoven fabric comprising the ultrafine filament of the present invention. In addition, biodegradable polymers such as polylactic acid and polyglycolic acid, biodegradable and absorbable polymers, and high-strength and high-elastic polymers such as polyarylate and aramid also have good stretchability by the infrared beam of the present invention. It is particularly suitable for the production of ultrafine filaments and ultrafine nonwoven fabrics according to the invention. In addition, composite filaments such as core-sheath filaments made of these polymers can also be used as the original filament. When the polymer is contained in an amount of 85% (weight percent) or more, it may be expressed as a polyester “system” or a polyester “main component”.

本発明においは、フィラメントの送出手段から送り出された原フィラメントについて延伸が行われる。送出手段は、ニップローラや数段の駆動ローラの組み合わせなどの一定の送出速度でフィラメントを送り出すことが出来るものであれば種々のタイプのものが使用できる。   In the present invention, the original filament sent out from the filament sending means is stretched. As the delivery means, various types can be used as long as the filament can be delivered at a constant delivery speed, such as a combination of a nip roller and several stages of driving rollers.

本発明において、送出手段から送り出されてくる原フィラメントは、マルチ(多錘)であることを特徴とする。マルチ(多錘)とは、独立して行動するフィラメント又はフィラメントの束が複数本存在することを意味する。複数本は、2本から数100本を意味する。   In the present invention, the original filament delivered from the delivery means is multi (multiple spindle). The term “multiple” means that there are a plurality of filaments or bundles of filaments that act independently. A plurality of lines means two to several hundred.

フィラメントの送出手段より送り出された多錘の原フィラメントは、さらにオリフィスを通して、オリフィス中を原フィラメントの走行方向に流れる気体によって送られる。原フィラメントがこのフィラメント送出手段を経てオリフィスに送り込まれるまでは、P1気圧の雰囲気下で行われ、P1気圧下の状態に保たれている場所を原フィラメント供給室とする。P1が大気圧のときは、特に圧力を一定にする囲いは必要ない。P1が加圧下や減圧下の場合は、その圧力を保つための囲い(部屋)が必要であり、加圧ポンプまたは減圧ポンプも必要となる。なお本発明では、オリフィス入口部がP1であることが必要であるが、原フィラメントの貯蔵部、原フィラメントの送り出し部分は、必ずしもP1気圧である必要はない。しかし、それらを別々の部屋を設けるのは煩雑であるので、それらの部分が同一気圧であることが好ましい。   The multi-filamentary original filaments fed from the filament feeding means are further fed through the orifices by the gas flowing in the running direction of the original filaments. Until the original filament is sent to the orifice through this filament delivery means, it is performed in an atmosphere of P1 atmospheric pressure, and the place kept under the P1 atmospheric pressure is defined as the original filament supply chamber. When P1 is atmospheric pressure, there is no need for an enclosure that keeps the pressure constant. When P1 is under pressure or pressure reduction, an enclosure (room) for maintaining the pressure is required, and a pressure pump or pressure reduction pump is also required. In the present invention, the orifice inlet portion needs to be P1, but the storage portion of the original filament and the delivery portion of the original filament do not necessarily need to be P1 atmospheric pressure. However, since it is cumbersome to provide separate rooms for them, it is preferable that those portions have the same atmospheric pressure.

オリフィスの出口以降は、P2気圧下に保たれ、オリフィスから出てきた原フィラメントを炭酸ガスレーザービームによって加熱することによって延伸される延伸室となる。原フィラメントは、P1気圧の原フィラメント供給室とP2気圧下の延伸室との圧力差(P1−P2)によって生じるオリフィス中を流れる空気の流れによってオリフィス中を送られていく。P2が大気圧のときは、特に圧力を一定にする囲いは必要ないが、P2が加圧下や減圧下の場合は、その圧力を保つための囲い(部屋)が必要であり、加圧ポンプまたは減圧ポンプも必要となる。   After the outlet of the orifice, a P2 atmospheric pressure is maintained, and a drawing chamber is drawn by heating the original filament coming out of the orifice with a carbon dioxide laser beam. The original filament is sent through the orifice by the flow of air flowing through the orifice caused by the pressure difference (P1-P2) between the original filament supply chamber at P1 atm and the stretching chamber at P2 atm. When P2 is at atmospheric pressure, an enclosure that keeps the pressure constant is not particularly necessary. However, when P2 is under pressure or pressure reduction, an enclosure (room) is required to maintain the pressure. A vacuum pump is also required.

P1とP2の気圧の差は、P1>P2である。そして、実験の結果、P1≧2P2であることが好ましく、さらに好ましくはP1≧3P2、P1≧5P2であることが最も好ましいことがわかった。   The difference in pressure between P1 and P2 is P1> P2. As a result of experiments, it was found that P1 ≧ 2P2, more preferably P1 ≧ 3P2, and most preferably P1 ≧ 5P2.

本発明は、P2が減圧下(大気圧未満の圧力)で行われることが望ましい。そうすることにより、P1を大気圧で実施でき、装置を著しく簡便に出来、また、減圧は比較的簡便な手段であるからである。さらに、オリフィスからエアーが減圧下に噴出されることにより、通常存在する大気圧のエアーに邪魔されることないので、噴出されるエアーも、それに伴うフィラメントも非常に安定し、その結果、延伸性が安定し、ナノフィラメント領域までの延伸が可能になるものと思われる。このような簡便な手段で、ナノミクロン領域のフィラメントが得られることに本発明の特徴がある。   In the present invention, P2 is desirably performed under reduced pressure (pressure less than atmospheric pressure). By doing so, P1 can be carried out at atmospheric pressure, the apparatus can be remarkably simplified, and decompression is a relatively simple means. Furthermore, since air is ejected from the orifice under reduced pressure, it is not disturbed by the air at normal atmospheric pressure, so the ejected air and the accompanying filament are very stable. It seems that is stable and can be stretched to the nanofilament region. The present invention is characterized in that a filament in the nanomicron region can be obtained by such a simple means.

なおP1またはP2は、通常室温の空気が使用される。しかし、原フィラメントを予熱したい場合や、延伸したフィラメントを熱処理したい場合は、加熱エアーが使用される。また、フィラメントが酸化されるのを防ぐ場合は、窒素ガス等の不活性ガスが使用され、水分の飛散を防ぐ場合は、水蒸気や水分を含む気体も使用される。   Note that air at room temperature is usually used as P1 or P2. However, heated air is used when it is desired to preheat the original filament or to heat the drawn filament. Further, in order to prevent the filament from being oxidized, an inert gas such as nitrogen gas is used, and in the case of preventing the scattering of moisture, a gas containing water vapor or moisture is also used.

本発明における原フィラメント供給室と延伸室は、オリフィスによってつながっている。オリフィス中では、原フィラメントとオリフィス内径との間の狭い隙間に、P1>P2の圧力差で生じた高速気体の流れが生じる。この高速気体の流れを生じるために、オリフィスの内径Dと繊維の径dとは、あまり大きくかけはなれてはならない。実験結果、D>dであって、D<30d、好ましくはD<10d、さらに好ましくはD<5dであってD<2dであることが最も好ましい。   In the present invention, the original filament supply chamber and the drawing chamber are connected by an orifice. In the orifice, a high-speed gas flow generated by a pressure difference of P1> P2 is generated in a narrow gap between the original filament and the orifice inner diameter. In order to generate this high-speed gas flow, the inner diameter D of the orifice and the diameter d of the fiber should not be too large. Experimental results show that D> d and D <30d, preferably D <10d, more preferably D <5d and D <2d.

上記におけるオリフィス内径Dは、オリフィスの出口部における径をいう。但し、オリフィス断面が円では無い場合、一番狭い部分の径をDとする。同様に、フィラメントの径も、断面が円ではない場合、一番小さい径の値をdとし、断面の最も小さい箇所を基準に10カ所を測定して算術平均する。また、オリフィスの内径は、均一な径ではなく、テーパ状で出口において狭くなる形状も好ましい。なお、オリフィスの出口は、通常、原フィラメントが上から下へ通過するので、縦に配置されたオリフィスの下方が出口となるが、下から上へ原フィラメントが通過する場合は、オリフィスの上方に出口がある。同様に、オリフスが横に配置されて、原フィラメントが横方向に通過する場合は、オリフィスの横方向に出口がある。   The orifice inner diameter D in the above refers to the diameter at the outlet of the orifice. However, if the orifice cross section is not a circle, the diameter of the narrowest part is D. Similarly, when the cross section of the filament is not a circle, the smallest diameter value is d, and 10 points are measured and averaged based on the smallest cross section. In addition, the inner diameter of the orifice is not a uniform diameter but is preferably tapered and narrowed at the outlet. In addition, since the original filament usually passes from the top to the bottom at the outlet of the orifice, the lower part of the vertically arranged orifice is the outlet, but when the original filament passes from the bottom to the top, it is above the orifice. There is an exit. Similarly, when the orifice is placed laterally and the original filament passes laterally, there is an outlet laterally of the orifice.

上記のように、オリフィス内を高速の気体が流れるので、オリフィスの内部は抵抗の少ない構造が望ましい。本発明のオリフィスの形状は、1本1本独立したものも使用されるが、板状物に多数の孔を開けて多錘のオリフィスとすることもできる。オリフィスの内部の断面も円形のものが望ましいが、複数のフィラメントを通過させる場合や、フィラメントの形状が楕円やテープ状の場合には、断面が楕円や矩形のものも使用される。また、オリフィス入り口では、原フィラメントを導入しやすいように大きく、出口部分のみ狭い形状が、フィラメントの走行抵抗を小さくし、オリフィスの出口からの風速も大きくできるので好ましい。   As described above, since a high-speed gas flows through the orifice, it is desirable that the inside of the orifice has a structure with low resistance. The orifices according to the present invention may be used independently of each other, but a large number of orifices may be formed by opening a large number of holes in a plate-like object. A circular cross section inside the orifice is desirable, but when a plurality of filaments are allowed to pass, or when the filament has an oval or tape shape, an oval or rectangular cross section is also used. Further, it is preferable that the orifice entrance is large so that the original filament can be easily introduced and only the exit portion is narrow because the running resistance of the filament can be reduced and the wind speed from the exit of the orifice can be increased.

本発明におけるオリフィスは、本発明人らによる従来の延伸前の送風管とは役割を異にしている。従来の送風管は、レーザーをフィラメントの定位置に当てる役目であり、できるだけ抵抗少なく、定位置に原フィラメントを搬送する役目であった。本発明はそれにプラスすることの、高速の整流気体が原フィラメント供給室の気圧P1と延伸室の気圧P2の気圧差で発生する点で異なる。なお、通常のスパンボンド不織布製造においては、エアーサッカー等によって溶融フィラメントに張力を与えられる。しかし、スパンボンド不織布製造におけるエアーサッカーと本発明におけるオリフィスとは、その作用機構と効果が全く異なる。スパンボンド法では、溶融フィラメントをエアーサッカー内の高速流体で送られ、エアーサッカー内でそのフィラメント径の細化の殆どが完了する。それに対して、本発明では固体の原フィラメントがオリフィスで送られ、オリフィス内ではフィラメントの細化は始まらず、オリフィスを出た所でレーザービームが照射されることによって、始めて延伸が開始される。またスパンボンド法では、エアーサッカー内に高圧エアーを送りこむことにより高速流体を発生させるが、本発明では、オリフィス前後における部屋の気圧差でオリフィス内の高速流体を発生させる点で異なる。またその効果も、スパンボンド法では、せいぜい10μm前後のフィラメント径しか得られないのに対して、本発明では1μm未満のナノフィラメントが得られるという大きな効果が得られる点が異なる。   The orifice in the present invention has a role different from that of the conventional pre-stretch blast pipe by the present inventors. The conventional blower tube has a role of applying a laser to a fixed position of the filament, and has a function of conveying the original filament to the fixed position with as little resistance as possible. The present invention is different from that in that the high-speed rectified gas is generated due to the difference in pressure between the pressure P1 in the original filament supply chamber and the pressure P2 in the drawing chamber. In normal spunbond nonwoven fabric production, tension is applied to the molten filament by air soccer or the like. However, the air soccer in the production of the spunbonded nonwoven fabric and the orifice in the present invention are completely different in operation mechanism and effect. In the spunbond method, the molten filament is fed by a high-speed fluid in the air soccer, and most of the filament diameter is reduced in the air soccer. On the other hand, in the present invention, the solid original filament is sent by the orifice, and the filament does not start to be thinned in the orifice, but is first drawn by being irradiated with the laser beam at the exit from the orifice. In the spunbond method, high-speed fluid is generated by sending high-pressure air into the air soccer. However, the present invention is different in that high-speed fluid is generated in the orifice due to the pressure difference between the rooms before and after the orifice. In addition, the spunbond method is different in that only a filament diameter of about 10 μm can be obtained at most, whereas the present invention provides a great effect that nanofilaments of less than 1 μm can be obtained.

本発明は、延伸が音速域で行われることが好ましい。オリフィス中の流速vは、下記の式で表される(Graham' theorem)。ここで、ρはエアー密度を表す。
v={2(P1−P2)/ρ}1/2
ここで、P1を大気圧とし、P2を変化させて計算させると、表1となる。このことより、本発明の減圧域P2が30kPa、20kPa、6kPaでは、流速vは音速域(340−400m/sec)にあることがわかる。音速との比(マッハM)を計算した結果も表に示した。Mが0.98以上を音速域とすると、オリフィス内での流速vを、これらの音速域にすることにより、本発明では延伸して得られたフィラメント径をナノメータ域までの極細フィラメントを得ることができた。また、フッ素系樹脂やポリオレフィン樹脂等など、樹脂の種類によっては、150m/sec以上の亜音速域でも、充分に高倍率に延伸できることがわかった。
In the present invention, the stretching is preferably performed in the sonic range. The flow velocity v in the orifice is expressed by the following equation (Graham 'theorem). Here, ρ represents the air density.
v = {2 (P1-P2) / ρ} 1/2
Here, when P1 is atmospheric pressure and P2 is changed, calculation is performed as shown in Table 1. From this, it can be seen that the flow velocity v is in the sound velocity region (340-400 m / sec) when the decompression region P2 of the present invention is 30 kPa, 20 kPa, and 6 kPa. The results of calculating the ratio to the speed of sound (Mach M) are also shown in the table. When M is 0.98 or more in the sound velocity region, the flow velocity v in the orifice is set to these sound velocity regions, and in the present invention, the filament diameter obtained by stretching is obtained to an ultrafine filament up to the nanometer region. I was able to. It was also found that depending on the type of resin such as fluorine resin or polyolefin resin, it can be stretched at a sufficiently high magnification even in a subsonic region of 150 m / sec or more.

Figure 2010185162
Figure 2010185162

本発明においては、オリフィス内での流速は、150m/sec以上であることが好ましく、200m/sec以上であることがさらに好ましく、最も好ましくは、342m/sec以上である。これらの流速は、原料フィラメントの素材、目的とするフィラメント径等によって決められる。   In the present invention, the flow velocity in the orifice is preferably 150 m / sec or more, more preferably 200 m / sec or more, and most preferably 342 m / sec or more. These flow rates are determined by the raw material filament material, the target filament diameter, and the like.

オリフィスから送り出されてきた原フィラメントは、オリフィスの出口で、炭酸ガスレーザービームによって加熱され、オリフィスからの高速流体によってフィラメントに与えられる張力によって、原フィラメントは延伸される。オリフィスの直下とは、実験結果、炭酸ガスレーザービームの中心がオリフィス先端より30mm以下、好ましくは10mm以下、5mm以下であることが最も好ましい。オリフィスから離れると、原フィラメントが振れ、定位置に収まらず、炭酸ガスレーザービームに安定して捉えられないからである。またオリフィスからの高速気体によってフィラメントに与えられる張力が、オリフィスから離れることによって弱くなり、また安定性も小さくなるからと思われる。   The original filament sent out from the orifice is heated by the carbon dioxide laser beam at the outlet of the orifice, and the original filament is drawn by the tension applied to the filament by the high-speed fluid from the orifice. “Directly under the orifice” means that, as a result of experiments, the center of the carbon dioxide laser beam is 30 mm or less, preferably 10 mm or less, preferably 5 mm or less from the tip of the orifice. This is because when the filament is separated from the orifice, the original filament swings and does not stay in a fixed position and cannot be stably captured by the carbon dioxide laser beam. Further, it is considered that the tension applied to the filament by the high-speed gas from the orifice is weakened by moving away from the orifice, and the stability is also reduced.

本発明は、原フィラメントが炭酸ガスレーザービームによって加熱されて延伸されることを特徴とする。本発明の炭酸ガスレーザービームは、10.6μmの波長を有している。レーザーは、照射範囲(ビーム)を小さく絞り込むことが可能であり、また、特定の波長に集中しているので、無駄なエネルギーも少ない。本発明の炭酸ガスレーザーは、パワー密度が50W/cm2以上、好ましくは100W/cm2以上、最も好ましくは、180W/cm2以上である。狭い延伸領域に高パワー密度のエネルギーを集中することによって、本発明の超高倍率延伸が可能となるからである。 The present invention is characterized in that the original filament is heated and drawn by a carbon dioxide laser beam. The carbon dioxide laser beam of the present invention has a wavelength of 10.6 μm. The laser can narrow down the irradiation range (beam) and is concentrated on a specific wavelength, so that there is little wasted energy. The carbon dioxide laser of the present invention has a power density of 50 W / cm 2 or more, preferably 100 W / cm 2 or more, and most preferably 180 W / cm 2 or more. This is because the ultrahigh magnification stretching of the present invention can be achieved by concentrating energy of high power density in a narrow stretching region.

炭酸ガスレーザー発振装置から照射される炭酸ガスレーザービームは、通常、ビームの中心部で一番照射強度が高く、周辺部に行くにしたがい段々と減衰していき、その強度分布は、ガウス分布しているガウスビーム(Gaussian beam)である。本発明においては、炭酸ガスレーザー発振装置から照射される炭酸ガスレーザービームを、光学部品であるビーム整形素子を通過させることによって、ビーム強度分布を二つの点で改善して用いることができる。その一つは、ビームの中心部から周辺部にわたって、ほぼ同じ照射強度を有するフラットトップビーム(Flat-top beam)とすることができる。他の一つは、必ずしもフラットトップビームでなくともよいが、原フィラメントの流れる方向に対して、直角方向にライン状のビームにすることができる。   The carbon dioxide laser beam emitted from the carbon dioxide laser oscillation device usually has the highest irradiation intensity at the center of the beam, and gradually attenuates as it goes to the periphery, and its intensity distribution is Gaussian. It is a Gaussian beam. In the present invention, the carbon dioxide laser beam emitted from the carbon dioxide laser oscillation device is allowed to pass through a beam shaping element which is an optical component, so that the beam intensity distribution can be improved in two respects. One of them can be a flat-top beam having substantially the same irradiation intensity from the center to the periphery of the beam. The other one does not necessarily need to be a flat top beam, but can be a linear beam perpendicular to the direction of flow of the original filament.

ビーム整形素子とは、ビームシェイパー、またはビームホモジナイザーとも呼ばれる光学素子で、レーザー発振装置から発信してくるレーザービームの強度分布を変化させて、目的とする強度分布のビームに変える素子である。ビーム整形素子は、回折格子、集光レンズ、拡散レンズ、プリズム、ミラー等、またはそれらを組み合わせて使用される。   A beam shaping element is an optical element called a beam shaper or beam homogenizer, and is an element that changes the intensity distribution of a laser beam transmitted from a laser oscillation device to change it into a beam having a target intensity distribution. The beam shaping element is used as a diffraction grating, a condenser lens, a diffusion lens, a prism, a mirror, or the like, or a combination thereof.

このビーム整形素子によってつくり出されるビーム形状は、さらに、原フィラメントの通過する方向に短く、それと直角方向に長いライン状(Line beam)(又はリニアビーム)であることが望ましい。すなわち、ビームはオリフィスの出口における原フィラメントの流れる方向をz軸とし、ビーム整形素子を通過した炭酸ガスレーザービームの照射方向をy方向とした場合、ビーム整形素子によってもたらされるビームが、y方向とは直角方向(x方向)に幅広いことが望ましく、この横長のビームに多錘の原フィラメントが通過し、多錘の原フィラメントの延伸を可能にする。また、z方向のビームの広がりをBz、x方向のビームの広がりをBxとすると、Bz<3Bxとするビーム整形素子であることがさらに好ましく、さらに好ましくは、Bz<5Bxであり、もっとも好ましくは、Bz<10Bxである。このように極端に横長のビームとすることで、さらに多錘の原フィラメントの延伸が可能になる。   The beam shape generated by the beam shaping element is preferably a line beam (or linear beam) that is short in the direction in which the original filament passes and long in the direction perpendicular thereto. That is, if the beam flows in the direction of the original filament at the exit of the orifice as the z axis and the irradiation direction of the carbon dioxide laser beam that has passed through the beam shaping element is the y direction, the beam produced by the beam shaping element is Is preferably wide in the perpendicular direction (x direction), and the multifilamentary original filament passes through this horizontally long beam, and the multifilamentary original filament can be stretched. Further, when the beam spread in the z direction is Bz and the beam spread in the x direction is Bx, the beam shaping element is more preferably Bz <3Bx, more preferably Bz <5Bx, and most preferably , Bz <10Bx. In this way, by using an extremely long beam, it becomes possible to further stretch a plurality of original filaments.

炭酸ガスレーザー発振装置から照射される炭酸ガスレーザービームが、ポリゴンミラーによって、オリフィスの出口における原フィラメントの流れる方向と直角方向に横切るように走行することによって、多錘の原フィラメントに照射せることができる。ポリゴンミラーとは、回転多面鏡ともいい、回転軸に平行または傾いて設けられた多数のミラー面を持っており、それが回転軸を中心に高速で回転することにより、鏡面に入射してきたビームを反射して、横方向に走査させる鏡である。本発明においては、この横方向に走査される領域に、多錘の原フィラメントを走行させ、当たったレーザービームで多錘の原フィラメントを延伸させる。原フィラメントの走行速度に対して、レーザーの走査速度が桁違いに速い必要がある。   A carbon dioxide laser beam emitted from a carbon dioxide laser oscillation device can irradiate the original filament of a multi-cylinder by running in a direction perpendicular to the flow direction of the original filament at the exit of the orifice by a polygon mirror. it can. A polygon mirror is also called a rotating polygonal mirror. It has a large number of mirror surfaces that are parallel or inclined to the rotation axis, and the beam that has entered the mirror surface by rotating at high speed around the rotation axis. Is a mirror that reflects the light and scans in the horizontal direction. In the present invention, the multifilamentary original filament is caused to travel in the region scanned in the lateral direction, and the multifilamentary original filament is stretched by the hit laser beam. The scanning speed of the laser needs to be orders of magnitude higher than the traveling speed of the original filament.

炭酸ガスレーザー発振装置から照射される炭酸ガスレーザービームが、ガルバノミラーによって、オリフィスの出口における原フィラメントの流れる方向と直角方向に横切るように走行することによって、多錘の原フィラメントに照射せることができる。ガルバノミラーとは、ミラーに軸を取り付け、ガルバノメータのようにミラーを振動させて、入射してくるビームを、そのミラーで反射させて、横方向に走査させる。本発明においては、この横方向に走査される領域に、多錘の原フィラメントを走行させ、当たったレーザービームで多錘の原フィラメントを延伸させる。原フィラメントの走行速度に対して、レーザーの走査速度が桁違いに速い必要がある。   A carbon dioxide laser beam emitted from a carbon dioxide laser oscillation device can be radiated to the original filament of a multi-cylinder by traveling in a direction perpendicular to the direction of flow of the original filament at the exit of the orifice by a galvanometer mirror. it can. The galvanometer mirror has an axis attached to the mirror, vibrates the mirror like a galvanometer, reflects the incident beam by the mirror, and scans in the lateral direction. In the present invention, the multifilamentary original filament is caused to travel in the region scanned in the lateral direction, and the multifilamentary original filament is stretched by the hit laser beam. The scanning speed of the laser needs to be orders of magnitude higher than the traveling speed of the original filament.

本発明においては、炭酸ガスレーザー発振装置から照射される炭酸ガスレーザービームを、平行に設置された一対のミラーに複数回反射させ、多錘のフィラメントに照射させる手段をとることもできる。平行に設置された二つのミラーに斜め方向からビームを照射させることによって、二つのミラー間で複数回反射し、そのビームの通過過程に多錘の原フィラメントが通過することで、多錘延伸が可能となる。この場合、二つの平行に設置されたミラーのビームが入射してくる側とは反対側に、二つの平行なミラーの平行軸に対して直角軸に直角ミラーを置くことにより、平行ミラー間を複数回反射してきたビームは、この直角ミラーで反射されて、再び平行ミラー間で反射されていく。このように反射されていく往路と復路のビームの多数の交点に、それぞれ原フィラメントの流れを置くことで、多錘の延伸を可能にすることができる。また、二つの平行に設置されたミラーのビームが入射してくる側とは反対側に、別のビームを斜めに入射させ、復路のビームとすることもできる。   In the present invention, a carbon dioxide laser beam emitted from the carbon dioxide laser oscillation device can be reflected by a pair of parallel mirrors a plurality of times to irradiate a multifilament filament. By irradiating two mirrors installed in parallel from a diagonal direction, the beam is reflected multiple times between the two mirrors, and the multifilamentary original filament passes through the beam passing process, so that It becomes possible. In this case, by placing a right angle mirror on the axis perpendicular to the parallel axis of the two parallel mirrors on the side opposite to the side on which the beams of the two parallel mirrors are incident, The beam that has been reflected a plurality of times is reflected by the right-angle mirror, and is reflected again between the parallel mirrors. By placing the flow of the original filament at each of the many intersections of the forward and return beams reflected in this way, it is possible to extend the multiple spindles. Further, another beam can be incident obliquely on the opposite side to the side on which the beams of the two mirrors arranged in parallel are incident to form a return beam.

なお、この平行ミラー方式における炭酸ガスレーザービームの照射は、原フィラメントに対して複数箇所から照射されるので、原フィラメントに対して均一に加熱される。フィラメントの片側のみからの加熱は、そのポリマーの融解温度が高い場合や、溶融が困難な場合、また、もともと延伸が困難なフィラメントの場合は、非対称加熱になり、延伸が困難になるからである。   In addition, since the irradiation with the carbon dioxide laser beam in this parallel mirror system is applied to the original filament from a plurality of locations, the original filament is uniformly heated. Heating from only one side of the filament is asymmetrical heating when the melting temperature of the polymer is high, when melting is difficult, or when the filament is originally difficult to stretch, making stretching difficult. .

前記ポリゴンミラー、ガルバノミラー方式又は平行ミラー方式等におけるレーザービームにおいても、ビーム整形素子によって整形されているビームであることが好ましい。但し、必ずしもリニアフラットトップビームである必要はなく、サーキュラーフラットトップビームやスクエアーフラットトップビームであってもよく、また、必ずしも拡大されたビームである必要はなく、むしろ縮小されたビーム径であってもよい。   The laser beam in the polygon mirror, galvanometer mirror system, parallel mirror system, or the like is also preferably a beam shaped by a beam shaping element. However, it is not necessarily a linear flat top beam, it may be a circular flat top beam or a square flat top beam, and it is not necessarily an enlarged beam, but rather a reduced beam diameter. Also good.

本発明の原フィラメントは、炭酸ガスレーザービームにより延伸適温に加熱されるが、延伸適温に加熱される範囲がフィラメントの中心でフィラメントの軸方向に沿って、上下4mm(長さ8mm)以内であることが好ましく、さらに好ましくは上下3mm以下、最も好ましくは上下2mm以下で加熱される。このビームの径は、走行するフィラメントの軸方向に沿って測定する。本発明においては、原フィラメントが複数本であるので、原フィラメントの軸方向で測定される。本発明は、狭い領域で急激に延伸されることにより、高度に極細化され、ナノ領域までに細くした延伸を可能にし、しかも超高倍率延伸であっても、延伸切れを少なくすることができた。なお、この炭酸ガスレーザービームが照射されるフィラメントがマルチフィラメントである場合は、上記のフィラメントの中心は、マルチフィラメントのフィラメント束の中心を意味する。   The original filament of the present invention is heated to a suitable temperature for stretching by a carbon dioxide laser beam, but the range heated to the suitable temperature for stretching is within 4 mm (length: 8 mm) in the vertical direction along the axial direction of the filament at the center of the filament. More preferably, the heating is performed at a top and bottom of 3 mm or less, and most preferably at a top and bottom of 2 mm or less. The beam diameter is measured along the axial direction of the traveling filament. In the present invention, since there are a plurality of original filaments, the measurement is performed in the axial direction of the original filaments. The present invention makes it possible to stretch highly narrowed to a nano region by being rapidly stretched in a narrow region, and to reduce stretch breaks even with ultra-high magnification stretching. It was. When the filament irradiated with the carbon dioxide laser beam is a multifilament, the center of the filament means the center of a multifilament filament bundle.

本発明によって延伸された多錘の延伸されたフィラメントは、延伸室内で集積させて取り出すこともできるが、通常、フィラメントの集積装置によって捕集され、集積される。集積装置は、巻取機やコンベアが使用されるが、篭、缶、筒などに集積させてもよい。   The multifilament drawn filaments drawn by the present invention can be collected and taken out in the drawing chamber, but are usually collected and collected by a filament collecting device. As the accumulator, a winder or a conveyor is used, but the accumulator may be accumulated in a basket, a can, a cylinder, or the like.

本発明の延伸されたフィラメントの集積装置の前段階に、これらの延伸されたフィラメント群を集束する集束具を設け、延伸されたフィラメント群を束状にまとめて、集束装置に送り込むことができる。そのように束ねられたフィラメント群は、紐やトウとして使用することができる。集束具としては、コームや糸ガイド等が使用される。   A converging tool for converging these stretched filament groups is provided in the previous stage of the stretched filament accumulation apparatus of the present invention, and the stretched filament groups can be bundled and fed to the converging device. The filament group bundled in such a manner can be used as a string or a tow. A comb, a thread guide, or the like is used as the focusing tool.

本発明の延伸されたフィラメントの集積装置として、フィラメント群やシート等の巻取装置が使用される。延伸されて下降してくるフィラメント群の巾に相当した紙管やアルミ管の管状物が回転軸として取り付けられた巻取機で、これらの管状物の上に延伸されたフィラメントは集積され、捕集されて巻き取られていく。   As the stretched filament accumulation device of the present invention, a winding device for filament groups, sheets, and the like is used. A take-up machine in which a tubular body of paper or aluminum tube corresponding to the width of the filament group that has been stretched and descended is attached as a rotating shaft. The filaments stretched on these tubular bodies are collected and collected. It is collected and rolled up.

本発明の集積装置として巻取機を用いた場合、巻取軸に沿って湾曲している壁からなる捕集ガイドを設けることが望ましい。この捕集ガイドは、回転軸の外側に多錘の該延伸されたフィラメント群が降下してくる巾に対応した巾を持つ。対応した巾とは、フィラメント群が下降して巾より広く、好ましくは50mm前後、さらに好ましくは100mm前後に両側に広いことが最も好ましい。オリフィスから高速エアーと共に走行してくる延伸されたフィラメントが巻取軸に巻きつかれて行く場合、高速エアーが巻取軸で反射して周囲へ飛散し、巻取軸上のフィラメントの集積状態が乱れる場合があるが、この捕集ガイドの壁によって高速エアーが巻取機の回転軸方向に曲げられ、延伸されたフィラメントの飛散を防ぐことができる。巻取軸から捕集ガイドの壁までの距離は、500mm以下、好ましくは200mm以下、100mm以下であることが最も好ましい。     When a winder is used as the stacking device of the present invention, it is desirable to provide a collection guide made of a wall that is curved along the winding shaft. This collection guide has a width corresponding to the width of the extended filament group of the multiple spindles descending outside the rotation shaft. The corresponding width is most preferably wider than the width when the filament group descends, preferably around 50 mm, more preferably around 100 mm on both sides. When stretched filaments that run along with high-speed air from the orifice are wound around the take-up shaft, the high-speed air is reflected by the take-up shaft and scattered around, disturbing the state of filament accumulation on the take-up shaft. In some cases, the high-speed air is bent in the direction of the rotation axis of the winder by the wall of the collection guide, and the stretched filaments can be prevented from scattering. The distance from the winding shaft to the wall of the collection guide is most preferably 500 mm or less, preferably 200 mm or less, and 100 mm or less.

本発明の延伸されたフィラメントの集積装置として、走行するコンベアが使用される。コンベア上に集積され、積層されることによって、極細フィラメントの集積体または不織布として巻き取ることもできる。このようにすることにより、ナノフィラメントからなる不織布を製造することができる。本発明のコンベアとして、網状の移動体が通常使用されるが、ベルトやシリンダ上に集積させてもよい。   A traveling conveyor is used as the stretched filament accumulation apparatus of the present invention. By being accumulated on a conveyor and laminated, it can be wound up as an aggregate of fine filaments or a nonwoven fabric. By doing in this way, the nonwoven fabric which consists of nanofilaments can be manufactured. As the conveyor of the present invention, a net-like moving body is usually used, but it may be accumulated on a belt or a cylinder.

また、本発明によって延伸された多錘の極細フィラメントは、走行している布状物上に集積されることによって、この布状物と積層された積層体を製造することができる。特に、ナノフィラメントからなる集積体または不織布は、構成するフィラメントが非常に細いために取り扱いが困難であるが、このように布状物と積層されることにより取り扱いが安定する。また用途においても、市販のスパンボンド不織布等と積層されることにより、フィルター等の用途にそのまま使用することもできる。布状物として、織物、編物、不織布、フェルト、紙などが使用される。また、フィルムを走行させてその上に集積させてもよい。   Further, the multi-filamentary ultrafine filaments stretched according to the present invention are accumulated on a traveling cloth-like material, whereby a laminate laminated with the cloth-like material can be manufactured. In particular, an aggregate or non-woven fabric made of nanofilaments is difficult to handle because the constituent filaments are very thin, but the handling is stabilized by being laminated with a cloth-like material. Moreover, also in a use, it can also be used as it is for uses, such as a filter, by laminating | stacking with a commercially available spunbond nonwoven fabric etc. As the cloth-like material, woven fabric, knitted fabric, non-woven fabric, felt, paper or the like is used. Alternatively, the film may be run and accumulated on it.

コンベア上に集積された延伸された多錘の原フィラメントは、熱処理ロールによって熱処理されてシートを形成されることが望ましい。このように熱処理されることにより寸法安定性と熱安定性を備えた不織布シートとすることができる。そして、この不織布シートは、延伸室内に設けられているシート巻取装置に巻き取られることが望ましい。また、コンベア上で赤外線ヒータによる加熱や熱風吹きつけによる熱処理や、それらを熱処理に際しての予熱として使用することができる。   It is desirable that the drawn multifilamentary original filaments accumulated on the conveyor are heat treated by a heat treatment roll to form a sheet. Thus, it can be set as the nonwoven fabric sheet provided with dimensional stability and thermal stability by heat-processing. And it is desirable to wind up this nonwoven fabric sheet by the sheet winding apparatus provided in the extending | stretching chamber. In addition, heat treatment by an infrared heater or hot air blowing on the conveyor, and these can be used as preheating for the heat treatment.

本発明における熱処理ロール等の温度は、その樹脂の軟化点であり、樹脂の種類や製品の用途によって最適値が定められる。通常、合成繊維の熱処理温度の範囲から選択される。また、製造された極細フィラメントやナノファイバーを部分的に融着させたい場合もあり、その場合は融点近傍の温度も使用される。   The temperature of the heat treatment roll or the like in the present invention is the softening point of the resin, and the optimum value is determined depending on the type of resin and the application of the product. Usually, it is selected from the range of the heat treatment temperature of the synthetic fiber. In some cases, the manufactured ultrafine filaments or nanofibers may be partially fused. In that case, a temperature near the melting point is also used.

コンベア上に集積され、熱処理されたシートが、コームやガイド等の集束具で集束され、繊維束とされることで、糸状物を製造することも出来る。この糸状物は、延伸室内に設けられている糸状物巻取装置に巻き取られることが望ましい。   A thread-like material can also be produced by collecting and heat-treating sheets accumulated on a conveyor and bundling them with a bundling tool such as a comb or a guide. The filamentous material is preferably wound around a filamentous winding device provided in the stretching chamber.

本発明の延伸室全体が、水平面のX−Y軸、及び高さ方向のZ軸方向の少なくとも一方向に移動可能、又は水平面X−Y上で回転可能な微調整移動台座上にあることが望ましい。本発明における多錘延伸装置では、レーザーの照射位置と個々のノズル配置等に微妙な位置調整が必要であるが、このような微調整移動台座を設けることにより、多錘延伸装置としての運転が安定し、得られた製品の品質が高まった。回転は、ビーム軸がフィラメントの配列軸との誤差を調整することに用いられる。微調整範囲は、数ミクロンメータから数ミリメータが用いられる。回転角度も1−2度以下の微調整である。   The entire stretching chamber of the present invention may be on a fine-adjustment moving base that can move in at least one direction of the XY axis on the horizontal plane and the Z-axis direction in the height direction, or that can rotate on the horizontal plane XY. desirable. In the multiple spindle stretching apparatus of the present invention, fine position adjustment is necessary for the laser irradiation position and individual nozzle arrangement, etc., but by providing such a fine adjustment moving base, operation as a multiple spindle stretching apparatus is possible. Stable and the quality of the resulting product increased. Rotation is used to adjust the error between the beam axis and the filament array axis. The fine adjustment range is from several micrometers to several millimeters. The rotation angle is also fine adjustment of 1-2 degrees or less.

オリフィスの出口における原フィラメントの流れる方向をz軸とし、前記炭酸ガスレーザービームの照射方向をy方向とし、z方向とy方向とは直角方向をなす芳香をx方向とした場合、本発明の延伸室がx方向に揺動されることにより、フィラメントの集積装置に延伸されたフィラメントが揺動されながら集積されることが望ましい。揺動範囲は、数ミリメータから10ミリメータ前後が用いられる。このように延伸されたフィラメント群が揺動されながら集積装置に巻き取られることにより、得られた不織布の地合が良くなり、品質が高まる。揺動は、延伸室を台座に乗せ、カムやクランク等で周期的に振動させる方式をとることもできるが、揺動範囲が小さいので、バイブレータにより揺動させるのが簡便である。   When the direction in which the original filament flows at the exit of the orifice is the z-axis, the irradiation direction of the carbon dioxide laser beam is the y-direction, and the fragrance that is perpendicular to the z-direction and the y-direction is the x-direction, It is desirable that the filaments stretched in the filament accumulating device are accumulated while being oscillated by oscillating the chamber in the x direction. The swing range is from several millimeters to around 10 millimeters. The filament group thus stretched is wound around the accumulating device while being swung, so that the resulting nonwoven fabric is improved in quality and quality is improved. The swinging can be carried out by placing the stretching chamber on a pedestal and periodically vibrating with a cam, a crank or the like. However, since the swinging range is small, it is easy to swing with a vibrator.

延伸されたフィラメントが集積装置へ揺動されながら集積される他の手段として、集積装置がx方向に揺動されることによっても目的を達成することができる。さらに他の手段として、延伸されたフィラメントの走行範囲に揺動する反射板を設け、延伸されたフィラメントがこの反射板で反射されつつ集積装置に集積される方式をとることもできる。   The object can also be achieved by swinging the stacking device in the x direction as another means for collecting the drawn filaments while swinging them on the stacking device. As another means, a reflector that swings in the travel range of the stretched filament may be provided, and the stretched filament may be reflected on the reflector and accumulated in the stacking apparatus.

本発明は炭酸ガスレーザービームによって、原フィラメントを超高倍率に延伸することによって、極細フィラメントを製造することを目的とする。本発明における極細フィラメントは、原フィラメントが100倍以上に延伸されて極細化されたフィラメントをいう。その極細フィラメントのうち、フィラメント径が1μm以下のものを特にナノフィラメントという。本発明においては、原フィラメントを延伸倍率が10,000倍以上にすることにより、100μm以上の径の原フィラメントからでもナノフィラメントが得ることができる点に特徴がある。   An object of the present invention is to produce an ultrafine filament by drawing an original filament at an ultrahigh magnification with a carbon dioxide laser beam. The ultrafine filament in the present invention refers to a filament that is made ultrafine by stretching the original filament 100 times or more. Among the ultrafine filaments, those having a filament diameter of 1 μm or less are particularly referred to as nanofilaments. The present invention is characterized in that nanofilaments can be obtained even from original filaments having a diameter of 100 μm or more by making the original filament have a draw ratio of 10,000 times or more.

本発明における延伸倍率λは、原フィラメントの径doと延伸後のフィラメントの径dより、下記の式で表される。この場合、フィラメントの密度は一定として計算する。繊維径の測定は、走査型電子顕微鏡(SEM)で、原フィラメントは350倍、延伸されたフィラメントは1000倍またはそれ以上の倍率での撮影写真に基づき、100点の平均値で行う。
λ=(do/d)2
The draw ratio λ in the present invention is represented by the following formula from the diameter do of the original filament and the diameter d of the filament after drawing. In this case, the density of the filament is calculated as constant. The fiber diameter is measured with a scanning electron microscope (SEM), using an average value of 100 points based on a photograph taken at a magnification of 350 times for the original filament and 1000 times or more for the drawn filament.
λ = (do / d) 2

本発明における延伸フィラメントは、フィラメント径が揃っていることを特徴とする。フィラメント径分布は、上記SEM写真から測長用ソフトでフィラメント径を100箇測定して求めた。またそれらの測定値より、標準偏差を求め、フィラメント径分布の尺度とした。   The drawn filaments in the present invention are characterized by having a uniform filament diameter. The filament diameter distribution was obtained by measuring 100 filament diameters from the above SEM photograph using length measurement software. Moreover, the standard deviation was calculated | required from those measured values, and it was set as the scale of filament diameter distribution.

本発明における延伸フィラメントは延伸されることにより分子配向し、熱的にも安定している。本発明の延伸フィラメントはフィラメント径が非常に小さいので、フィラメントの分子配向を測定することは困難である。本発明の延伸フィラメントは、単に細くなっただけではなく、分子配向も生じていることが、熱分析の結果により示唆されている。原フィラメントや延伸フィラメントの示差熱分析(DSC)測定は、株式会社リガク製THEM PLUS2 DSC8230Cにより、昇温速度10℃/minで測定した。   The drawn filament in the present invention is molecularly oriented by being drawn and is also thermally stable. Since the drawn filament of the present invention has a very small filament diameter, it is difficult to measure the molecular orientation of the filament. The results of thermal analysis suggest that the drawn filament of the present invention is not only thinned but also has molecular orientation. The differential thermal analysis (DSC) measurement of the original filament and the drawn filament was carried out at a heating rate of 10 ° C./min using a THEM PLUS2 DSC8230C manufactured by Rigaku Corporation.

本発明で得られる不織布は、延伸されたフィラメントを揺動するなどの手段を用いることができるので、地合が均一であることを特徴とする。地合とは、不織布の各場所における坪量(単位面積当たりの重さ)の均一性をいう。本発明における地合とは、得られた不織布の巾方向に5箇所で縦方向に100mm間隔に3箇所で、巾方向に5箇所で、縦横30mm角の大きさで試料片採取し、その重量の標準偏差で測定する。   The nonwoven fabric obtained by the present invention is characterized in that the formation is uniform because means such as swinging the stretched filament can be used. The formation refers to the uniformity of the basis weight (weight per unit area) at each location of the nonwoven fabric. The formation in the present invention means that the obtained nonwoven fabric is sampled in 5 places in the width direction, 3 places in the longitudinal direction at 100 mm intervals, 5 places in the width direction, and 30 mm square in length and width, and its weight. Measured with standard deviation.

従来のナノファイバーの生産方式であるES法は、ポリマーを溶剤に溶かす作業や出来た製品から脱溶剤をする必要があり、製造法において煩雑であり、コストアップである。また出来た製品も、ダマやショットと呼ばれる樹脂の固まりが生じること、フィラメント径の分布が広いなど、フィラメントの品質的にも問題であった。また出来たファイバーも、ショートファイバー(短繊維)で、長さ数ミリメータからせいぜい数10ミリメータと云われているが、本発明では、多錘の原フィラメントから高度に分子配向した極細で、数メータ以上の長さの実質的に連続フィラメントが得られる。   The ES method, which is a conventional nanofiber production method, requires the solvent to be removed from the work of dissolving the polymer in the solvent or the finished product, which is complicated in the manufacturing method and increases the cost. In addition, the finished product also had problems with the quality of the filament, such as the occurrence of a mass of resin called lumps and shots, and a wide distribution of filament diameters. The resulting fiber is also a short fiber (short fiber), which is said to be several millimeters to several tens of millimeters at most. A substantially continuous filament of the above length is obtained.

本発明は、特殊で高精度・高レベルな装置を必要とせずに、簡便な手段で容易に分子配向が向上した極細フィラメントが得られる。本発明では、延伸されたフィラメントを直接巻取機に巻き取って不織布とすることができることも特徴とする。さらに、1本のレーザービームの視野中に多数本の原フィラメントが走行するため、レーザービームの入射位置を微調整する必要があるが、本発明では、それらの微調整が容易であるという特徴も有する。されらに、本発明で得られた不織布の地合が非常に均一であることを特徴とし、このことは本発明のナノフィラメントからなる不織布は、精密機器のフィルターや電池のセパレータとして用いられることにおいて、特に有用な因子である。また本発明においては、ほとんど全ての熱可塑性ポリマーより、10,000倍以上の延伸倍率を可能にし、1μm未満のナノフィラメントの領域に至る超極細のフィラメントを製造できた。また、出来たフィラメント径の分布も、ナノフィラメント域の平均フィラメント径であるにもかかわらず、標準偏差が0.1以下と非常に狭い極細フィラメントを得ることができた。   According to the present invention, an ultrafine filament whose molecular orientation is easily improved can be obtained by a simple means without requiring a special high-precision and high-level apparatus. The present invention is also characterized in that a stretched filament can be directly wound on a winder to form a nonwoven fabric. Furthermore, since a number of original filaments travel in the field of view of one laser beam, it is necessary to finely adjust the incident position of the laser beam. In the present invention, these fine adjustments are also easy. Have. Furthermore, the formation of the nonwoven fabric obtained in the present invention is very uniform, which means that the nonwoven fabric composed of the nanofilament of the present invention can be used as a filter for precision instruments and a separator for batteries. Is a particularly useful factor. In the present invention, a draw ratio of 10,000 times or more is made possible from almost all thermoplastic polymers, and ultrafine filaments having a nanofilament region of less than 1 μm can be produced. In addition, even though the filament diameter distribution was the average filament diameter in the nanofilament region, a very narrow filament with a standard deviation of 0.1 or less could be obtained.

本発明における炭酸ガスレーザービームによる超延伸法では、延伸張力が与えられる高速気体流の発生手段として、オリフィス前後における圧力差を利用する。そのために高速気体流の流れが非常に安定し、それによって、単にナノフィラメントが得られるばかりでなく、生産性においても安定した連続運転を可能にした。本発明では、多錘の原フィラメントを、簡便な手段で安定して延伸できる手段を提供することができた。レーザービームは、高価であるので、多数のビームを用意することはコストアップであるばかりでなく、レーザービームは、安全性の面でも、また、振動等の外的刺激に非常に敏感な超精密機器を用いることより、多数セットの装置を用いることは得策ではない。本発明においては、一つの炭酸ガスレーザービームより、多錘の原フィラメントの延伸を可能にしたことに特徴がある。さらに本発明は、閉鎖系の密閉室で行うことができるので、開放系で行うメルトブロー法やES法に比べ、得られたナノファイバーの大気中への飛散を防ぐことができ、作業環境の安全性が高い。   In the super-stretching method using a carbon dioxide laser beam in the present invention, a pressure difference before and after the orifice is used as means for generating a high-speed gas flow to which stretching tension is applied. For this reason, the flow of the high-speed gas flow is very stable, which not only provides nanofilaments but also enables stable continuous operation in terms of productivity. In the present invention, it was possible to provide a means for stably stretching a multifilamentary original filament by a simple means. Since laser beams are expensive, it is not only costly to prepare a large number of beams, but also the laser beam is ultra-precise in terms of safety and very sensitive to external stimuli such as vibration. It is not a good idea to use multiple sets of devices rather than using equipment. The present invention is characterized in that a plurality of original filaments can be drawn from one carbon dioxide laser beam. Furthermore, since the present invention can be performed in a closed closed chamber, compared to the melt blow method and ES method performed in an open system, the obtained nanofibers can be prevented from scattering into the atmosphere, and the working environment is safe. High nature.

さらに本発明は、通常の延伸では延伸性が悪いポリ乳酸やポリグリコール酸などの再生医療用材料として使用される生分解性ポリマーからなるフィラメントからナノフィラメント領域までの極細フィラメントが得られる。従来のナノファイバーの製法であるES法では、クロロホルムなどの溶剤を使用しているので、溶解や脱溶剤が必要なばかりでなく、このような有害溶剤を使用していることで、再生医療分野での使用を困難にしている。   Furthermore, according to the present invention, ultrafine filaments ranging from a filament made of a biodegradable polymer used as a regenerative medical material such as polylactic acid and polyglycolic acid, which have poor stretchability in normal stretching, to a nanofilament region can be obtained. The ES method, which is a conventional nanofiber manufacturing method, uses a solvent such as chloroform, so it not only needs to be dissolved and desolvated, but also uses such a harmful solvent, which Use in is difficult.

本発明におけるナノフィラメントは、従来のエアーフィルター分野におけるフィルター効率を画期的に向上させるばかりでなく、IT、バイオ、環境分野における幅広い用途に適応できる革新的素材として適応される。また本発明は、紡糸や延伸の条件範囲が狭いために、従来極細化が困難とされている、ポリアリレート系ポリマー、ポリエチレンナフタレート、フッ素系ポリマーなどの高機能フィラメントからも、簡便に極細フィラメントやナノフィラメントが得られることを特徴とする。   The nanofilament in the present invention not only dramatically improves the filter efficiency in the conventional air filter field but also is applied as an innovative material that can be applied to a wide range of applications in the IT, bio, and environmental fields. In addition, the present invention can be easily used from highly functional filaments such as polyarylate-based polymers, polyethylene naphthalate, and fluorine-based polymers, which have conventionally been difficult to achieve ultra-fine because of a narrow range of spinning and stretching conditions. And nanofilaments are obtained.

本発明のマルチ(多錘)延伸によって極細フィラメントを製造する原理を示す概念図。The conceptual diagram which shows the principle which manufactures an ultrafine filament by the multi (multi-spindle) drawing of this invention. 本発明における原フィラメント供給室が気圧P1の部屋で、延伸室がP2気圧である部屋である場合の例を示す装置の断面図。Sectional drawing of the apparatus which shows an example in case the original filament supply chamber in this invention is a room | chamber with the atmospheric pressure P1, and a extending | stretching chamber is a room | chamber with P2 atmospheric pressure. 本発明の延伸されたウェブが集束されて繊維束として巻き取られている例を示す装置の平面図。The top view of the apparatus which shows the example in which the stretched web of this invention was converged and wound up as a fiber bundle. 本発明におけるビームの強度分布の例を示す概念図。The conceptual diagram which shows the example of the intensity distribution of the beam in this invention. 本発明のビーム整形素子によって整形されたビームと多錘の原フィラメントとの相対的関係を示す概念図。The conceptual diagram which shows the relative relationship between the beam shape | molded by the beam shaping element of this invention, and the multifilament original filament. 本発明のビーム整形素子によって整形されたビームと多錘の原フィラメントとの相対的関係の他の例を示す概念図。The conceptual diagram which shows the other example of the relative relationship between the beam shape | molded by the beam shaping element of this invention, and the multifilament original filament. 本発明のビーム整形素子によって整形されたビームと多錘の原フィラメントとの相対的関係のさらに他の例を示す概念図。The conceptual diagram which shows the further another example of the relative relationship between the beam shape | molded by the beam shaping element of this invention, and the multifilament original filament. 本発明において、レーザービームがポリゴンミラーによって多錘の原フィラメントが加熱される例を示す装置の平面図。The top view of the apparatus which shows the example in which the multifilament original filament is heated with a polygon mirror in this invention. 本発明において、レーザービームがガルバノミラーによって多錘の原フィラメントが加熱される例を示す装置の平面図。The top view of the apparatus which shows the example in which the multifilament original filament is heated with a galvanometer mirror in a laser beam in this invention. 本発明において、平行ミラーを設けた延伸室の平面図。The top view of the extending | stretching chamber which provided the parallel mirror in this invention. 本発明において、平行ミラーを設けた延伸室の他の例を示す平面図。The top view which shows the other example of the extending | stretching chamber which provided the parallel mirror in this invention. 本発明のマルチ(多錘)延伸によって得られた極細フィラメントを巻取装置に直接集積する例を示す概念図。The conceptual diagram which shows the example which integrates | stacks the ultrafine filament obtained by the multi (multi-cylinder) extending | stretching of this invention directly on a winding device. 本発明の延伸されたフィラメントが反射板に反射されつつ、フィラメントの集積装置に送られる状態を示す斜視図。The perspective view which shows the state which the stretched filament of this invention is sent to the integration | stacking apparatus of a filament, being reflected by the reflecting plate. 本発明のフィラメント集積装置に捕集ガイドを設けた場合の例を示す斜視図。The perspective view which shows the example at the time of providing the collection guide in the filament accumulating apparatus of this invention.

以下、本発明の実施の形態の例を、図面に基づいて説明する。 図1は、本発明の多錘延伸によって極細フィラメントを製造する原理を示す概念図で、装置の斜視図で示す。原フィラメント1a、1b、1c、・・・は、リール(図では省略)に巻かれた状態から繰り出され、コーム等を経て、繰出ニップローラ(図では省略)等により一定速度で送り出され、オリフィス2a、2b、2c、・・・へと導かれる。この図におけるここまでの工程は、原フィラメント供給室の気圧P1が大気圧に保たれて、特別の部屋を必要としない場合について図示してある。   Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a conceptual diagram showing the principle of manufacturing an ultrafine filament by multi-concentration drawing according to the present invention, and shows a perspective view of the apparatus. The original filaments 1a, 1b, 1c,... Are fed out from a state wound around a reel (not shown), fed through a comb, etc., and fed out at a constant speed by a feeding nip roller (not shown), and the orifice 2a. , 2b, 2c,. The steps up to this point in this figure are illustrated in the case where the pressure P1 of the original filament supply chamber is maintained at atmospheric pressure and no special room is required.

オリフィス2a、2b、2c、・・・の出口以降は、P2気圧下(この図では負圧状態)にある延伸室11となる。オリフィス2a、2b、2c、・・・を出た原フィラメント1a、1b、1c、・・・は、原フィラメント供給室と延伸室との気圧差P1−P2によってもたらされる高速エアーと共に延伸室11に導かれる。炭酸ガスレーザー発振装置3より出たレーザービーム4は、ビーム整形素子5によってビーム形状が整形され、オリフィス2a、2b、2c、・・・直下において、多錘(マルチ)の原フィラメント1a、1b、1c、・・・に対して、整形されたレーザービーム6として照射される。なお、レーザービームを延伸室内へ導くには、Zn−Seからなる窓を通過するが、その窓は図では省略してある。整形されたレーザービーム6により加熱され、P1−P2の気圧差によってもたらされる高速エアーが下方のフィラメントに与える張力により、原フィラメント1a、1b、1c、・・・は延伸されて、延伸されたフィラメント12a、12b、12c、・・・となって下降し、下方のコンベア13上に集積される。気圧P2は、バルブ14を通じて真空ポンプ(図示されていない)へ導かれている。真空度は、調整するバルブ14、および真空ポンプの回転数、バイパスバルブ等で調整される。延伸室11には、気圧計15が設けられている。   After the outlets of the orifices 2a, 2b, 2c,..., The extension chamber 11 is under P2 atmospheric pressure (negative pressure in this figure). The original filaments 1a, 1b, 1c,... Exiting the orifices 2a, 2b, 2c,... Enter the drawing chamber 11 together with high-speed air caused by the pressure difference P1-P2 between the original filament supply chamber and the drawing chamber. Led. The beam shape of the laser beam 4 emitted from the carbon dioxide laser oscillation device 3 is shaped by the beam shaping element 5, and just below the orifices 2 a, 2 b, 2 c,. 1c,... Is irradiated as a shaped laser beam 6. In order to guide the laser beam into the drawing chamber, it passes through a window made of Zn—Se, but this window is omitted in the drawing. The original filaments 1a, 1b, 1c,... Are stretched by the tension applied to the lower filaments by the high-speed air heated by the shaped laser beam 6 and brought about by the pressure difference of P1-P2. It descends as 12a, 12b, 12c,..., And is accumulated on the conveyor 13 below. The atmospheric pressure P2 is guided through a valve 14 to a vacuum pump (not shown). The degree of vacuum is adjusted by the valve 14 to be adjusted, the number of rotations of the vacuum pump, a bypass valve, and the like. The stretching chamber 11 is provided with a barometer 15.

図1において、コンベア13上に集積されたウェブは、熱処理ロール16a、16bによってニップされ熱処理されて、熱安定性と寸法安定性を備えた熱処理ウェブ17となる。熱処理ウェブ17は、巻取られてロール状の不織布製品18となる。   In FIG. 1, the web accumulated on the conveyor 13 is nipped by the heat treatment rolls 16a and 16b and heat-treated to form a heat-treated web 17 having thermal stability and dimensional stability. The heat-treated web 17 is wound into a roll-shaped nonwoven fabric product 18.

図2は、原フィラメント供給室21が気圧P1の部屋で、延伸室22がP2気圧である部屋である場合の例を示す装置の断面図である。原フィラメント供給室21のP1気圧は、バルブ23と配管24を経てコンプレッサー(又は真空ポンプ)へ通じている。P1気圧は、気圧計25により管理されている。延伸室22のP2気圧は、バルブ26と配管27を経て真空ポンプ(又はコンプレッサー)へ通じている。P2気圧は、気圧計28により管理されている。原フィラメント1a、1b、1cは、リール29a、29b、29cに巻かれた状態から繰り出され、コーム30a、30b、30cを経て、繰出ニップローラ31a、32a、31b、32b、31c、32cより一定速度で送り出され、オリフィス2a、2b、2cへと導かれる。   FIG. 2 is a cross-sectional view of an apparatus showing an example in which the original filament supply chamber 21 is a room having an atmospheric pressure P1 and the stretching chamber 22 is a room having a P2 atmospheric pressure. The P1 atmospheric pressure in the original filament supply chamber 21 is communicated with a compressor (or a vacuum pump) through a valve 23 and a pipe 24. The P1 atmospheric pressure is managed by the barometer 25. The P2 atmospheric pressure in the stretching chamber 22 communicates with a vacuum pump (or a compressor) through a valve 26 and a pipe 27. The P2 atmospheric pressure is managed by the barometer 28. The original filaments 1a, 1b, and 1c are fed out from the state wound around the reels 29a, 29b, and 29c, passed through the combs 30a, 30b, and 30c, and at a constant speed from the feeding nip rollers 31a, 32a, 31b, 32b, 31c, and 32c. It is sent out and guided to the orifices 2a, 2b, and 2c.

図2のオリフィス2a、2b、2cの出口以降は、P2気圧下にある延伸室22となる。オリフィス2a,2b,2cを出た原フィラメント1a、1b、1cは、原フィラメント供給室21と延伸室22との気圧差P1−P2によってもたらされる高速エアーと共に延伸室22に導かれる。送り出された原フィラメント1a、1b、1cは、オリフィス直下において、炭酸ガスレーザー発振装置3より照射されたレーザービーム4は、ビーム整形素子5により整形されたレーザービーム6となり、走行する原フィラメント1a、1b、1cに対して照射される。整形されたレーザービーム6の届く先には、レーザービームのパワーメータ33が設けれ、レーザーパワーを一定に調節されていることが好ましい。整形されたレーザービーム6により加熱され、P1−P2の気圧差によってもたらされる高速エアーが下方のフィラメントに与える張力により、原フィラメントは延伸されて、延伸されたフィラメント34a、34b、34cとなって下降し、コンベア13上に集積される。   After the outlets of the orifices 2a, 2b, and 2c in FIG. 2, the extension chamber 22 is under P2 atmospheric pressure. The original filaments 1a, 1b, and 1c exiting the orifices 2a, 2b, and 2c are guided to the drawing chamber 22 together with high-speed air caused by the pressure difference P1-P2 between the original filament supply chamber 21 and the drawing chamber 22. The sent original filaments 1a, 1b, 1c are directly under the orifice, and the laser beam 4 irradiated from the carbon dioxide laser oscillation device 3 becomes a laser beam 6 shaped by the beam shaping element 5, and the traveling original filament 1a, Irradiated to 1b and 1c. A laser beam power meter 33 is preferably provided at the destination of the shaped laser beam 6, and the laser power is preferably adjusted to be constant. The original filament is stretched by the tension applied to the lower filament by the high-speed air heated by the shaped laser beam 6 and brought about by the pressure difference of P1-P2, and descends as stretched filaments 34a, 34b, 34c. And are accumulated on the conveyor 13.

図2において、コンベア13上に集積されたウェブ35は、コンベア13の裏から負圧吸引室36によって吸引されて、コンベア13上のウェブ35を安定化させることが好ましい。ウェブ35は、下記の熱処理手段の少なくとも一つにより熱処理されることが好ましい。熱処理手段の1は、赤外線ランプ37による輻射熱で、ウェブ35が加熱され、熱処理される。熱処理手段の2は、熱風ノズル38より噴出する熱風によりウェブ35が加熱され、熱処理される。コンベア13を出るウェブ35は、コンベア13上でゴムロール39により圧縮され、シート化されることが好ましい。熱処理手段の3は、コンベア13を出たウェブ35は加熱ロール40により熱処理され、ゴムロール41により圧縮され、シート化される。熱処理されたウェブ42は巻取ロール43に巻き取られる。   In FIG. 2, the web 35 accumulated on the conveyor 13 is preferably sucked from the back of the conveyor 13 by the negative pressure suction chamber 36 to stabilize the web 35 on the conveyor 13. The web 35 is preferably heat treated by at least one of the following heat treatment means. One of the heat treatment means is radiant heat generated by the infrared lamp 37 to heat and heat the web 35. In the heat treatment means 2, the web 35 is heated by the hot air blown from the hot air nozzle 38 and is heat-treated. The web 35 exiting the conveyor 13 is preferably compressed by a rubber roll 39 on the conveyor 13 and formed into a sheet. In the heat treatment means 3, the web 35 exiting the conveyor 13 is heat treated by a heating roll 40, compressed by a rubber roll 41, and formed into a sheet. The heat-treated web 42 is wound on a winding roll 43.

図3は、延伸されたウェブが集束されて繊維束として巻き取られている例を示す装置の平面図である。延伸され熱処理されたウェブ46が、ニップロール47を通じた後、左右にトラバースされている集束具としてのスネイルワイヤー48等のコームで繊維束にまとめられ、巻取機49に巻き取られる。このようにして、ナノフィラメントからなるマルチ(多錘)の延伸されたウェブは、繊維集合体の繊維束としても実用に供することができる。   FIG. 3 is a plan view of an apparatus showing an example in which stretched webs are converged and wound up as fiber bundles. The stretched and heat-treated web 46 passes through the nip roll 47, and then is bundled into a fiber bundle by a comb such as a snail wire 48 that is traversed left and right, and wound around a winder 49. In this way, a multi-stretched web made of nanofilaments can be used practically as a fiber bundle of a fiber assembly.

図4は、本発明のビーム整形素子によって整形されるビームの強度分布の例を示す概念図である。中央下のガウス状ビームは、整形される前の炭酸ガスレーザーは発振器によってもたらされたビームの強度分布で、ビームの中心部が高く、周辺にしたがい徐々に弱くなっていくガウス分布をしている。上部のリニアフラットトップビームは、細長い範囲で、高いビーム強度を保つ形状で、本発明における多錘延伸における一つの理想型である。原フィラメントの通過する方向(Bz)に短く、それと直角方向(Bx)に長い(Bz<Bx)であるライン状である。左はサーキュラーフラットトップビームで、右側はスクエアーフラットトップビームであり、これらも多錘延伸に利用され、特に、後述の鏡を利用するタイプに有効である。これらの形状は、理想化されたもので、厳密にこれらの強度分布になることを意味するものではないが、ビーム整形素子によりこれらに近づけることができる。   FIG. 4 is a conceptual diagram showing an example of an intensity distribution of a beam shaped by the beam shaping element of the present invention. The Gaussian beam in the lower center is the intensity distribution of the beam produced by the oscillator in the carbon dioxide laser before being shaped, and the Gaussian distribution is such that the center of the beam is high and gradually weakens with the periphery. Yes. The upper linear flat top beam has a shape that maintains a high beam intensity in an elongated range, and is an ideal type in the multi-spindle extension according to the present invention. It is a line shape that is short in the direction (Bz) through which the original filament passes and long in the direction perpendicular to it (Bx) (Bz <Bx). The left is a circular flat top beam and the right is a square flat top beam. These are also used for multi-spindle stretching, and are particularly effective for the type using a mirror described later. These shapes are idealized and do not strictly mean that these intensity distributions are obtained, but they can be approximated by a beam shaping element.

図5、図6、図7は、本発明において、多錘の原フィラメントが走行する場合において、レーザービームと多錘の原フィラメントとの相対的関係を示す概念図である。図5は、A図はノズル51と、レーザービーム52の相対的位置関係を示す横から見た断面図である。この図では、ノズル51の内部は、幅広い直線状の筒状部53と、そこからテーパ部を形成し、最後に狭い筒状のオリフィス部54からなる。オリフィス54の直下で整形されたレーザービーム52が照射される。ノズル51の先端から、成形されたレーザービーム52の中心までの距離Lは短く、原フィラメント1は、短い距離で急激に加熱されることが好ましい。B図は、レーザービーム52中の多錘のノズル51a、51b、51c、・・・・の配置の例を平面図で、順序よく斜めに配置されている例を示す。レーザービーム52は、ビーム整形素子によって整形されたものであることが好ましい。   FIGS. 5, 6, and 7 are conceptual diagrams showing the relative relationship between the laser beam and the multifilamentary original filament when the multifilamentary original filament travels in the present invention. FIG. 5 is a cross-sectional view from the side showing the relative positional relationship between the nozzle 51 and the laser beam 52. FIG. In this figure, the inside of the nozzle 51 is composed of a wide linear cylindrical portion 53, a tapered portion formed therefrom, and finally a narrow cylindrical orifice portion 54. A laser beam 52 shaped directly under the orifice 54 is irradiated. The distance L from the tip of the nozzle 51 to the center of the shaped laser beam 52 is short, and the original filament 1 is preferably heated rapidly at a short distance. FIG. B is a plan view showing an example of the arrangement of the multiple spindles 51a, 51b, 51c,... In the laser beam 52, and shows an example in which the nozzles are arranged obliquely in order. The laser beam 52 is preferably shaped by a beam shaping element.

図6のA図は、整形されたレーザービームが、若干末広がりに照射されている例を示す平面図である。炭酸ガスレーザービーム61がビーム整形素子62により整形されたレーザービーム63となる。整形されたレーザービーム63中に、原フィラメント1a、1b、1c、・・・が重ならないよう、ランダムに配置されている。このように配置することで、原フィラメント1a、1b、1c、・・・の間隔が開き、オリフィスから噴出されるエアーの流れが相互に邪魔しないようにすることができる。B図は、整形されたレーザービーム63の断面図である。図7は、レーザー発振装置66から出たビーム67がビーム整形素子68によって整形されたレーザービーム69となって、若干末広がりに照射されている例を示す斜視図である。整形されたレーザービーム69中に、原フィラメント1a、1b、1c、・・・が、横方向に一列に配置されている例を示す。   FIG. 6A is a plan view showing an example in which the shaped laser beam is irradiated in a slightly divergent manner. The carbon dioxide laser beam 61 becomes a laser beam 63 shaped by the beam shaping element 62. The original filaments 1a, 1b, 1c,... Are randomly arranged in the shaped laser beam 63 so as not to overlap. By arranging in this way, the intervals between the original filaments 1a, 1b, 1c,... Can be increased, and the flow of air ejected from the orifice can be prevented from interfering with each other. FIG. B is a cross-sectional view of the shaped laser beam 63. FIG. 7 is a perspective view showing an example in which the beam 67 emitted from the laser oscillation device 66 becomes a laser beam 69 shaped by the beam shaping element 68 and is irradiated slightly wider. In the shaped laser beam 69, the original filaments 1a, 1b, 1c,... Are arranged in a line in the horizontal direction.

図8は、炭酸ガスレーザー発振装置から照射される炭酸ガスレーザービーム71が、ポリゴンミラー72によって、多錘の原フィラメント1a、1b、1c、・・・が加熱される例を示す平面図である。ポリゴンミラーは中心を軸に高速で回転しており、表面の多面のミラー73a、73b、73c、・・・によって入射してくるレーザービーム71が反射し、反射されたビーム74となって、オリフィスの出口における原フィラメント1a、1b、1c、・・・の流れる方向と直角方向に横切るように走行することによって、多錘の原フィラメントに照射せることができる。原フィラメント1a、1b、1c、・・・の走行速度に対して、ポリゴンミラー72の回転速度が大きく、反射されたレーザービーム74の横方向への走査速度が桁違いに速い必要がある。   FIG. 8 is a plan view showing an example in which the carbon fiber laser beam 71 irradiated from the carbon dioxide laser oscillation device heats the multifilamentary original filaments 1a, 1b, 1c,... . The polygon mirror rotates at high speed around the center, and the incident laser beam 71 is reflected by the multi-surface mirrors 73a, 73b, 73c,... Can travel to cross the direction perpendicular to the flow direction of the original filaments 1a, 1b, 1c,... It is necessary that the rotational speed of the polygon mirror 72 is larger than the traveling speed of the original filaments 1a, 1b, 1c,... And the scanning speed in the lateral direction of the reflected laser beam 74 is orders of magnitude higher.

図9は、炭酸ガスレーザー発振装置81から照射される炭酸ガスレーザービーム82が、ガルバノミラー83の振動によって反射され、反射ビーム84によって、原フィラメント1a、1b、1c、・・・に照射される例を示す平面図である。反射ビーム84は、オリフィスの出口における原フィラメント1a、1b、1c、・・・の流れる方向と直角方向に横切るように走行することによって、多錘の原フィラメント1a、1b、1c、・・・に照射せることができる。原フィラメント1の走行速度に対して、反射ビーム84の横方向への走査速度が桁違いに速い必要がある。なお、図8や図9におけるポリゴンミラーやガルバノミラーは、延伸室の外にあり、それらによって反射されてきたレーザービームは、延伸室のZn−Se窓を通じて延伸室内へ導かれることが望ましい。   In FIG. 9, the carbon dioxide laser beam 82 emitted from the carbon dioxide laser oscillation device 81 is reflected by the vibration of the galvanometer mirror 83, and is irradiated to the original filaments 1a, 1b, 1c,. It is a top view which shows an example. The reflected beam 84 travels in a direction perpendicular to the direction in which the original filaments 1a, 1b, 1c,... Flow at the exit of the orifice, thereby forming the multifilamentary original filaments 1a, 1b, 1c,. Can be irradiated. The scanning speed of the reflected beam 84 in the lateral direction needs to be orders of magnitude higher than the traveling speed of the original filament 1. The polygon mirror and galvanometer mirror in FIGS. 8 and 9 are outside the stretching chamber, and the laser beam reflected by them is preferably guided into the stretching chamber through the Zn-Se window in the stretching chamber.

図10は、平行ミラーを設けた延伸室の平面図である。炭酸ガスレーザー発振装置91から斜め方向から照射される炭酸ガスレーザービーム92が、Zn−Se窓93通過して、延伸室94に導かれる。延伸室94中には、平行に設置されている一対のミラー95a、95bが設けられている。延伸室94へ導かれたレーザービーム93は、平行ミラー95a、95bに複数回反射させられる。二つの平行に設置されたミラー95a、95bにビームが入射してくる側とは反対側に、二つの平行なミラー95a、95bの平行軸に対して直角軸に直角ミラー96を置くことにより、平行ミラー95a、95b間を複数回反射してきたビーム92は、この直角ミラー96で反射されて、再び平行ミラー95a、95b間で反射されていく。このように反射されていく往路と復路のビームの多数の交点に、それぞれ原フィラメント1a、1b、1c、・・・を置くことで、多錘の延伸を可能にすることができる。なお、系から出ていくビームには、パワーメータ97を設け、レーザーの有効利用率等の管理を行う。   FIG. 10 is a plan view of a stretching chamber provided with a parallel mirror. A carbon dioxide laser beam 92 irradiated from an oblique direction from the carbon dioxide laser oscillation device 91 passes through the Zn-Se window 93 and is guided to the stretching chamber 94. In the stretching chamber 94, a pair of mirrors 95a and 95b installed in parallel is provided. The laser beam 93 guided to the stretching chamber 94 is reflected a plurality of times by the parallel mirrors 95a and 95b. By placing a right angle mirror 96 on an axis perpendicular to the parallel axis of the two parallel mirrors 95a and 95b on the side opposite to the side where the beam enters the two parallel mirrors 95a and 95b, The beam 92 that has been reflected between the parallel mirrors 95a and 95b a plurality of times is reflected by the right-angle mirror 96 and again reflected between the parallel mirrors 95a and 95b. By placing the original filaments 1a, 1b, 1c,... At a large number of intersections of the outgoing and return beams reflected in this way, it is possible to extend the multiple spindles. The beam exiting the system is provided with a power meter 97 to manage the effective utilization rate of the laser.

図11は、図10における二つの平行に設置されたミラー95a、95bにビームが入射してくる側とは反対側に、さらに他の新たな炭酸ガスレーザー発振装置101から斜め方向からレーザービーム102を照射させる例を示す平面図である。このようにすることで、多錘の原フィラメント1a、1b、1c、・・・に照射されるレーザービームの強度が増す。なお、この場合も、系から出ていくビームには、パワーメータ103を設ける。   11 shows a laser beam 102 from an oblique direction from another new carbon dioxide laser oscillation device 101 on the side opposite to the side on which the beam is incident on the two mirrors 95a and 95b installed in parallel in FIG. It is a top view which shows the example which irradiates. By doing so, the intensity of the laser beam irradiated to the multifilamentary original filaments 1a, 1b, 1c,... Increases. In this case as well, the power meter 103 is provided for the beam exiting the system.

図12は、本発明のマルチ(多錘)延伸によって得られた極細フィラメントを巻取装置に直接集積させる例を示す概念図である。図1と同様な装置で、多数の原フィラメント1がオリフィス2を通じてP2気圧下(この図では負圧状態)にある延伸室11へと導かれている。炭酸ガスレーザー発振装置3より出たレーザービーム4は、ビーム整形素子5によってビーム形状が整形され、オリフィス2a、2b、2c、・・・直下において、多錘(マルチ)の原フィラメント1a、1b、1c、・・・に対して、整形されたレーザービーム6として照射される。整形されたレーザービーム6により加熱され、P1−P2の気圧差によってもたらされる高速エアーが下方のフィラメントに与える張力により、原フィラメント1a、1b、1c、・・・は延伸されて、延伸されたフィラメント12a、12b、12c、・・・となって下降し、下方の巻取装置111へ直接巻き取られる。巻取機111は、巻取架台112に設置された巻取管113からなり、この巻取管113が
延伸されたフィラメント群を巻取る回転軸となる。巻取管113はモータにより駆動(図示されていない)されて回転し、この巻取管113上に延伸されたフィラメントは巻き付けられ、集積されて、延伸されたフィラメント集積体114となる。気圧P2は、バルブ14を通じて真空ポンプ(図示されていない)へ導かれている。真空度は、調整するバルブ14、および真空ポンプの回転数、バイパスバルブ等で調整される。延伸室11には、気圧計15が設けられている。なお、多数の延伸されたフィラメント12a、12b、12cは、図3で示した集束具によって集束した状態で、巻取機へ導くこともできる。
FIG. 12 is a conceptual diagram showing an example in which ultrafine filaments obtained by multi-stretching according to the present invention are directly accumulated in a winding device. In the same apparatus as in FIG. 1, a large number of original filaments 1 are led through an orifice 2 to a drawing chamber 11 under P2 atmospheric pressure (negative pressure in this figure). The beam shape of the laser beam 4 emitted from the carbon dioxide laser oscillation device 3 is shaped by the beam shaping element 5, and just below the orifices 2 a, 2 b, 2 c,. 1c,... Is irradiated as a shaped laser beam 6. The original filaments 1a, 1b, 1c,... Are stretched by the tension applied to the lower filaments by the high-speed air heated by the shaped laser beam 6 and brought about by the pressure difference of P1-P2. It descends as 12a, 12b, 12c,... And is directly wound on the lower winding device 111. The winding machine 111 includes a winding tube 113 installed on the winding mount 112, and the winding tube 113 serves as a rotating shaft that winds the stretched filament group. The take-up tube 113 is driven by a motor (not shown) to rotate, and the filaments stretched on the take-up tube 113 are wound and accumulated to form a stretched filament assembly 114. The atmospheric pressure P2 is guided through a valve 14 to a vacuum pump (not shown). The degree of vacuum is adjusted by the valve 14 to be adjusted, the number of rotations of the vacuum pump, a bypass valve, and the like. The stretching chamber 11 is provided with a barometer 15. In addition, many extended filaments 12a, 12b, and 12c can also be guide | induced to a winder in the state which was converged by the bundling tool shown in FIG.

また図12において、巻取機111はバイブレータ115上に載せられ、巻取機111の巻取管の軸方向(x方向)に振動され、延伸されたフィラメント群12a、12b、12c、・・・は揺動されつつ、巻取管113上に巻かれていくことが好ましい。このようにすることで、地合の優れた極細フィラメントからなる不織布が得られる。   12, the winder 111 is placed on a vibrator 115, vibrated in the axial direction (x direction) of the winder tube of the winder 111, and stretched filament groups 12a, 12b, 12c,. Is preferably wound around the winding tube 113 while being swung. By doing in this way, the nonwoven fabric which consists of an ultrafine filament excellent in formation is obtained.

さらに図12において、延伸室11全体が、微調整移動台座116に載せられており、ボルト117a、117b、117c、・・・とそれらに対応するネジ穴118a、118b、118c、・・・によって、上下、左右、前後に微調整できるようになっている。微調整移動台座116は、図では示していないが、回転できるターンテーブルとすることもできる。図では、ボルト117とネジ穴118は、台座116の左サイドと手前サイドのみ図示してあるが、同様に、右サイド、奥サイドにも設けてある。図では簡便なネジ方式を示したが、油圧ジャッキや電動モータ等を使用して微調整移動を行うこともできる。この延伸室11の下、又は台座116の下にバイブレータを設置して、延伸されたフィラメントをx方向に揺動することも出来る。   Further, in FIG. 12, the entire stretching chamber 11 is placed on the fine adjustment moving base 116, and bolts 117a, 117b, 117c,... And screw holes 118a, 118b, 118c,. Fine adjustment is possible in the vertical and horizontal directions. Although the fine adjustment moving base 116 is not shown in the drawing, it can be a turntable that can rotate. In the figure, the bolt 117 and the screw hole 118 are shown only on the left side and the front side of the pedestal 116, but are also provided on the right side and the back side. Although a simple screw system is shown in the figure, fine adjustment movement can be performed using a hydraulic jack, an electric motor, or the like. A vibrator can be installed under the stretching chamber 11 or under the pedestal 116 to swing the stretched filament in the x direction.

図13は、本発明の延伸されたフィラメント12が反射板121に反射されつつ、フィラメントの集積装置に送られる状態を示す斜視図である。反射板121は、下方で扇状に広がっており、x方向に振動している。延伸されたフィラメント12は、P1−P2下の圧力差によるエアーの流れに送られて、反射板121に衝突し、反射板121の振動に伴って反射方向を変化させ、図の点線のように広がって、集積装置に送られていく。このように延伸されたフィラメント12が広がって集積されることにより、集積装置に集積された多数の延伸フィラメントからなる不織布は、地合の良いものとなる。   FIG. 13 is a perspective view showing a state in which the stretched filament 12 of the present invention is sent to the filament collecting device while being reflected by the reflector 121. The reflection plate 121 extends in a fan shape below and vibrates in the x direction. The stretched filament 12 is sent to the air flow due to the pressure difference under P1-P2, collides with the reflector 121, changes the reflection direction along with the vibration of the reflector 121, as shown by the dotted line in the figure. It spreads and is sent to the accumulator. The stretched filaments 12 are spread and accumulated in this way, so that the nonwoven fabric composed of a number of stretched filaments accumulated in the accumulating device has a good texture.

図14は、本発明の集積装置として巻取機を用いた場合において、延伸室内に捕集ガイドを設けた場合の例を示す。図12と同様な装置で、板状物131に多数の孔が開けられ、それらの孔をそれぞれオリフィス132a、132b、132c、・・・とし、多数の原フィラメント1がこれらのオリフィス132を通じてP2気圧下(この図では負圧状態)にある延伸室11へと導かれている。炭酸ガスレーザー発振装置3より出たレーザービーム133は、オリフィス132直下において、多錘(マルチ)の原フィラメント1a、1b、1c、・・・に対して照射される。なお、レーザービーム133を延伸室内へ導くには、Zn−Seからなる窓を通過するが、その窓は図では省略してある。レーザービーム133により加熱され、P1−P2の気圧差によってもたらされる高速エアーが下方のフィラメントに与える張力により、原フィラメント1a、1b、1c、・・・は延伸されて、延伸されたフィラメント134a、134b、134c、・・・となって下降し、下方の巻取装置111へ直接巻き取られる。巻取機111は、巻取架台112に設置された巻取管113からなり、巻取管がモータにより駆動(図示されていない)されて回転し、この巻取管113上に延伸されたフィラメントは巻き付けられ、集積されて、延伸されたフィラメント集積体135となる。この延伸室11には、巻取管113に沿って湾曲している捕集ガイド136が設けられていることを特徴とする。この捕集ガイド136により、延伸されたフィラメント134は、安定して巻取管113に巻かれ、地合の良い不織布シートからなる延伸されたフィラメント集積体135となる。     FIG. 14 shows an example in which a collection guide is provided in the stretching chamber when a winder is used as the stacking apparatus of the present invention. 12, a large number of holes are formed in the plate-like object 131, and these holes are made into orifices 132 a, 132 b, 132 c,..., Respectively. It is led to the stretching chamber 11 that is below (in this figure, in a negative pressure state). A laser beam 133 emitted from the carbon dioxide laser oscillation device 3 is applied to the original filaments 1a, 1b, 1c,. In order to guide the laser beam 133 into the drawing chamber, it passes through a window made of Zn—Se, but the window is omitted in the drawing. The original filaments 1a, 1b, 1c,... Are stretched by the tension applied to the lower filaments by high-speed air heated by the laser beam 133 and caused by the pressure difference of P1-P2, and the drawn filaments 134a, 134b are stretched. , 134c,..., And is directly wound on the lower winding device 111. The winding machine 111 is composed of a winding tube 113 installed on a winding stand 112, and the winding tube is driven by a motor (not shown) to rotate, and the filament stretched on the winding tube 113. Are wound and integrated into a drawn filament assembly 135. The stretching chamber 11 is provided with a collection guide 136 that is curved along the winding tube 113. By the collection guide 136, the stretched filament 134 is stably wound around the winding tube 113, and becomes a stretched filament assembly 135 made of a non-woven sheet with good formation.

なお、これらの図3―図14における原フィラメントの延伸は、P2圧力下の延伸室で行われる。また、図5、図6、図7におけるこれらのフィラメントの配置は、図8、図9におけるミラーを使用した場合においても使用することができる。   The drawing of the original filament in FIGS. 3 to 14 is performed in a drawing chamber under P2 pressure. The arrangement of these filaments in FIGS. 5, 6, and 7 can also be used when the mirrors in FIGS. 8 and 9 are used.

本発明による極細フィラメントは、エアーフィルター等の従来極細フィラメントが使用されてきた分野ばかりでなく、メディカル用フィルター、IT用機能材料などの革新素材として広い分野にも使用することができる。   The ultrafine filament according to the present invention can be used not only in fields where conventional ultrafine filaments such as air filters have been used, but also in a wide range of innovative materials such as medical filters and functional materials for IT.

1:原フィラメント、 2:オリフィス、 3:炭酸ガスレーザー発振装置、
4:レーザービーム、 5:ビーム整形素子、 6:整形されたレーザービーム、
11:延伸室、 12:延伸されたフィラメント、 13:コンベア、
14:バルブ、 15:気圧計、 16:熱処理ロール、
17:熱処理されたウェブ、 18:巻取ロール。
21:原フィラメント供給室、 22:延伸室、 23バルブ、 24:配管、
25:気圧計、 26:バルブ、 27:配管、 28:気圧計、
29:リール、 30:コーム、 31、32:繰出ニップロール、
33:パワーメータ、 34:延伸されたフィラメント、 35:ウェブ、
36:負圧吸引室、 37:赤外線ランプ、 38:熱風ノズル、
39:ゴムロール、 40:加熱ロール、 41:ゴムロール、
42:熱処理されたウェブ、 43:巻取ロール。
46:ウェブ、 47:ニップロール、 48:スネイルワイヤー、
49:巻取機。
51:ノズル、 52:レーザービーム、 53:筒状部、 54:オリフィス。
61:レーザービーム、 62:ビーム整形素子、 63:整形されたレーザービーム。
66:炭酸ガスレーザー発振装置、 67:レーザービーム、 68:ビーム整形素子、 69:整形されたレーザービーム。
71:レーザービーム、 72:ポリゴンミラー、 73:ミラー、
74:反射されたレーザービーム。
81:炭酸ガスレーザー発振装置、 82:レーザービーム、 83:ガルバノミラー、
84:反射されたレーザービーム。
91:炭酸ガスレーザー発振装置、 92:レーザービーム、
93:Zn−Se窓、 94:延伸室、 95:平行ミラー、
96:直角ミラー、 97:パワーメータ。
101:炭酸ガスレーザー発振装置、 102:レーザービーム、
103:パワーメータ。
111:巻取機、 112:巻取架台、 113:巻取管、
114:延伸されたフィラメントの集積体。
115:バイブレータ、 116:微調整移動台座、
117:ボルト、 118:ボルト穴。
121:反射板。
131:板状物、 132:オリフィス、 133:レーザービーム、
134:延伸さらてフィラメント、 135:フィラメント集積体、
136:捕集ガイド。
1: Original filament, 2: Orifice, 3: Carbon dioxide laser oscillation device,
4: laser beam, 5: beam shaping element, 6: shaped laser beam,
11: Stretching chamber, 12: Stretched filament, 13: Conveyor,
14: valve, 15: barometer, 16: heat treatment roll,
17: Heat-treated web, 18: Winding roll.
21: Raw filament supply chamber, 22: Stretch chamber, 23 valve, 24: Piping,
25: Barometer, 26: Valve, 27: Piping, 28: Barometer
29: Reel, 30: Comb, 31, 32: Feeding nip roll,
33: power meter, 34: drawn filament, 35: web,
36: negative pressure suction chamber, 37: infrared lamp, 38: hot air nozzle,
39: Rubber roll, 40: Heating roll, 41: Rubber roll,
42: Heat-treated web 43: Winding roll
46: Web, 47: Nip roll, 48: Snail wire,
49: Winder.
51: Nozzle, 52: Laser beam, 53: Cylindrical part, 54: Orifice.
61: Laser beam, 62: Beam shaping element, 63: Shaped laser beam.
66: carbon dioxide laser oscillation device, 67: laser beam, 68: beam shaping element, 69: shaped laser beam.
71: Laser beam, 72: Polygon mirror, 73: Mirror,
74: Reflected laser beam.
81: Carbon dioxide laser oscillator, 82: Laser beam, 83: Galvano mirror,
84: Reflected laser beam.
91: Carbon dioxide laser oscillation device, 92: Laser beam,
93: Zn-Se window, 94: Stretching chamber, 95: Parallel mirror,
96: Right angle mirror, 97: Power meter.
101: Carbon dioxide laser oscillation device, 102: Laser beam,
103: Power meter.
111: Winding machine, 112: Winding stand, 113: Winding tube,
114: An assembly of drawn filaments.
115: Vibrator, 116: Fine adjustment moving base,
117: bolt, 118: bolt hole.
121: Reflector.
131: plate-like material, 132: orifice, 133: laser beam,
134: stretched filament, 135: filament aggregate,
136: Collection guide.

Claims (23)

原フィラメントの送出手段を有するP1気圧下の原フィラメント供給室と、該原フィラメント供給室に配設されており、該原フィラメントがその中を通過するオリフィスと、該オリフィスによって該原フィラメント供給室と接続されており、該オリフィスを通過してきた該原フィラメントが炭酸ガスレーザービームにより加熱されることによって延伸されるP2気圧下(P1>P2)の延伸室と、該炭酸ガスレーザービームを放射する炭酸ガスレーザー発振装置とを具備している、極細フィラメントの製造装置において、
該原フィラメントが供給される多錘の原フィラメント供給手段と、
該炭酸ガスレーザー発振装置から照射される該炭酸ガスレーザービーム形状を整形し、該多錘の原フィラメントへ照射させるビーム整形素子と、
該延伸室において延伸されたフィラメントが集積される集積装置と、
を有することを特徴とする、極細フィラメントのマルチ(多錘)延伸装置。
An original filament supply chamber under P1 atmosphere having an original filament delivery means, an orifice through which the original filament passes, and the original filament supply chamber by the orifice An extension chamber under P2 atmospheric pressure (P1> P2) that is connected and is extended by heating the original filament that has passed through the orifice by a carbon dioxide laser beam, and carbon dioxide that emits the carbon dioxide laser beam. In an apparatus for producing an ultrafine filament comprising a gas laser oscillation device,
A multi-filament original filament supply means to which the original filament is supplied;
A beam shaping element for shaping the carbon dioxide laser beam shape irradiated from the carbon dioxide laser oscillation device and irradiating the original filament of the multi-cylinder;
An accumulator for accumulating filaments drawn in the drawing chamber;
A multi-stretching device for ultrafine filaments, characterized by comprising:
前記オリフィスの出口における原フィラメントの流れる方向をz軸とし、前記ビーム整形素子を通過した前記炭酸ガスレーザービームの照射方向をy方向とした場合、ビーム整形素子によってもたらされるビームが、y方向とは直角方向(x方向)に少なくとも3倍に幅広いこと、即ち、z方向のビームの広がりをBz、x方向のビームの広がりをBxとすると、Bz<3Bxとするビーム整形素子である、請求項1の極細フィラメントのマルチ(多錘)延伸装置。   When the direction in which the original filament flows at the exit of the orifice is the z axis and the irradiation direction of the carbon dioxide laser beam that has passed through the beam shaping element is the y direction, the beam produced by the beam shaping element is the y direction. 2. A beam shaping element having a width of at least three times in a perpendicular direction (x direction), that is, a beam shaping element satisfying Bz <3Bx where Bz is a beam spread in the z direction and Bx is a beam spread in the x direction. Multi-filament drawing device for ultrafine filaments. 原フィラメントの送出手段を有するP1気圧下の原フィラメント供給室と、該原フィラメント供給室に配設されており、該原フィラメントがその中を通過するオリフィスと、該オリフィスによって該原フィラメント供給室と接続されており、該オリフィスを通過してきた該原フィラメントが炭酸ガスレーザービームにより加熱されることによって延伸されるP2気圧下(P1>P2)の延伸室と、該炭酸ガスレーザービームを放射する炭酸ガスレーザー発振装置とを具備している、極細フィラメントの製造装置において、
該原フィラメントが供給される多錘の原フィラメント供給手段と、
該炭酸ガスレーザー発振装置から照射される該炭酸ガスレーザービームを、該オリフィスの出口における該原フィラメントの流れる方向と直角方向に横切らせ、多錘の該原フィラメントに照射させるポリゴンミラーと、
該延伸室において延伸されたフィラメントが集積される集積装置と、
を有することを特徴とする、極細フィラメントのマルチ(多錘)延伸装置。
An original filament supply chamber under P1 atmosphere having an original filament delivery means, an orifice through which the original filament passes, and the original filament supply chamber by the orifice An extension chamber under P2 atmospheric pressure (P1> P2) that is connected and is extended by heating the original filament that has passed through the orifice by a carbon dioxide laser beam, and carbon dioxide that emits the carbon dioxide laser beam. In an apparatus for producing an ultrafine filament comprising a gas laser oscillation device,
A multi-filament original filament supply means to which the original filament is supplied;
A polygon mirror for causing the carbon dioxide laser beam irradiated from the carbon dioxide laser oscillation device to cross the direction in which the original filament flows at the exit of the orifice in a direction perpendicular to the original filament, and to irradiate the original filament of a plurality of spindles;
An accumulator for accumulating filaments drawn in the drawing chamber;
A multi-stretching device for ultrafine filaments, characterized by comprising:
原フィラメントの送出手段を有するP1気圧下の原フィラメント供給室と、該原フィラメント供給室に配設されており、該原フィラメントがその中を通過するオリフィスと、該オリフィスによって該原フィラメント供給室と接続されており、該オリフィスを通過してきた該原フィラメントが炭酸ガスレーザービームにより加熱されることによって延伸されるP2気圧下(P1>P2)の延伸室と、該炭酸ガスレーザービームを放射する炭酸ガスレーザー発振装置とを具備している、極細フィラメントの製造装置において、
該原フィラメントが供給される多錘の原フィラメント供給手段と、
該炭酸ガスレーザー発振装置から照射される該炭酸ガスレーザービームを、該オリフィスの出口における原フィラメントの流れる方向と直角方向に横切らせ、多錘の原フィラメントに照射させるガルバノミラーと、
該延伸室において延伸されたフィラメントが集積される集積装置と、
を有することを特徴とする、極細フィラメントのマルチ(多錘)延伸装置。
An original filament supply chamber under P1 atmosphere having an original filament delivery means, an orifice through which the original filament passes, and the original filament supply chamber by the orifice An extension chamber under P2 atmospheric pressure (P1> P2) that is connected and is extended by heating the original filament that has passed through the orifice by a carbon dioxide laser beam, and carbon dioxide that emits the carbon dioxide laser beam. In an apparatus for producing an ultrafine filament comprising a gas laser oscillation device,
A multi-filament original filament supply means to which the original filament is supplied;
A galvanometer mirror that radiates the carbon dioxide laser beam emitted from the carbon dioxide laser oscillation device in a direction perpendicular to the flow direction of the original filament at the exit of the orifice, and irradiates a plurality of original filaments;
An accumulator for accumulating filaments drawn in the drawing chamber;
A multi-stretching device for ultrafine filaments, characterized by comprising:
原フィラメントの送出手段を有するP1気圧下の原フィラメント供給室と、該原フィラメント供給室に配設されており、該原フィラメントがその中を通過するオリフィスと、該オリフィスによって該原フィラメント供給室と接続されており、該オリフィスを通過してきた該原フィラメントが炭酸ガスレーザービームにより加熱されることによって延伸されるP2気圧下(P1>P2)の延伸室と、該炭酸ガスレーザービームを放射する炭酸ガスレーザー発振装置とを具備している、極細フィラメントの製造装置において、
該原フィラメントが供給される多錘の原フィラメント供給手段と、
該炭酸ガスレーザー発振装置から照射される該炭酸ガスレーザービームを、複数回反射させ、該多錘の原フィラメントに照射させる、平行に設置されている一対のミラーと、
該延伸室において延伸されたフィラメントが集積される集積装置と、
を有することを特徴とする、極細フィラメントのマルチ(多錘)延伸装置。
An original filament supply chamber under P1 atmosphere having an original filament delivery means, an orifice through which the original filament passes, and the original filament supply chamber by the orifice An extension chamber under P2 atmospheric pressure (P1> P2) that is connected and is extended by heating the original filament that has passed through the orifice by a carbon dioxide laser beam, and carbon dioxide that emits the carbon dioxide laser beam. In an apparatus for producing an ultrafine filament comprising a gas laser oscillation device,
A multi-filament original filament supply means to which the original filament is supplied;
A pair of mirrors installed in parallel to reflect the carbon dioxide laser beam irradiated from the carbon dioxide laser oscillation device a plurality of times and to irradiate the original filament of the multi-cylinder;
An accumulator for accumulating filaments drawn in the drawing chamber;
A multi-stretching device for ultrafine filaments, characterized by comprising:
前記レーザービームが平行に設置されている前記一対のミラーへ入射される側の反対側の端に直角ミラーを設け、反射されてくるレーザービームをさらに該平行ミラー側に戻し、入射してくる該レーザービームと、該直角ミラーによって反射されてくるレーザービームとの交点に前記多錘の原フィラメントが配置されている、請求項5の極細フィラメントのマルチ(多錘)延伸装置。   A right angle mirror is provided at the opposite end to the side where the laser beam is incident on the pair of mirrors installed in parallel, and the reflected laser beam is further returned to the parallel mirror and incident. 6. The ultra-fine filament multi-multi-stretching device according to claim 5, wherein the multi-filament original filament is disposed at an intersection of the laser beam and the laser beam reflected by the right-angle mirror. 前記レーザービームが平行に設置されている前記一対のミラーへ入射される側の反対側の端に、新たな炭酸ガスレーザー発振装置を設け、該発振装置から照射される炭酸ガスレーザービームが該一対のミラーに斜めに入射されて該平行ミラーによって複数回反射され、最初に入射してくる該レーザービームと、該新たな炭酸ガスレーザー発振装置から照射されてくるレーザービームとの交点に前記多錘の原フィラメントが配置されている、請求項5の極細フィラメントのマルチ(多錘)延伸装置。   A new carbon dioxide laser oscillation device is provided at the end opposite to the side incident on the pair of mirrors where the laser beams are installed in parallel, and the carbon dioxide laser beam irradiated from the oscillation device is the pair of carbon dioxide laser beams. The multiple spindles are formed at the intersections of the laser beam incident obliquely on the mirror and reflected several times by the parallel mirror and the laser beam incident first from the new carbon dioxide laser oscillator. The multifilament drawing apparatus for ultrafine filaments according to claim 5, wherein the original filaments are arranged. 原フィラメントの送出手段を有するP1気圧下の原フィラメント供給室と、該原フィラメント供給室に配設されており、該原フィラメントがその中を通過するオリフィスと、該オリフィスによって該原フィラメント供給室と接続されており、該オリフィスを通過してきた該原フィラメントが炭酸ガスレーザービームにより加熱されることによって延伸されるP2気圧下(P1>P2)の延伸室と、該炭酸ガスレーザービームを放射する炭酸ガスレーザー発振装置とを具備している、極細フィラメントの製造装置において、
該原フィラメントが供給される多錘の原フィラメント供給手段と、
該延伸室において延伸されたフィラメントが回転軸を中心に巻き取られる巻取機と、
該回転軸の外側に、多錘の該延伸されたフィラメント群が降下してくる巾に対応した巾を持ち、該回転軸に沿って湾曲している壁を有する捕集ガイドと、
を有することを特徴とする、極細フィラメントのマルチ(多錘)延伸装置。
An original filament supply chamber under P1 atmosphere having an original filament delivery means, an orifice through which the original filament passes, and the original filament supply chamber by the orifice An extension chamber under P2 atmospheric pressure (P1> P2) that is connected and is extended by heating the original filament that has passed through the orifice by a carbon dioxide laser beam, and carbon dioxide that emits the carbon dioxide laser beam. In an apparatus for producing an ultrafine filament comprising a gas laser oscillation device,
A multi-filament original filament supply means to which the original filament is supplied;
A winding machine in which the filament drawn in the drawing chamber is wound around a rotation axis;
A collection guide having a wall corresponding to a width at which the stretched filament group of the multi-cylinder descends on the outside of the rotating shaft, and having a wall curved along the rotating shaft;
A multi-stretching device for ultrafine filaments, characterized by comprising:
前記延伸されたフィラメントの集積装置がウェブの巻取機である、請求項1、請求項3、請求項4、又は請求項5の極細フィラメントのマルチ(多錘)延伸装置。   6. The ultra-fine filament multi-multi-stretching device according to claim 1, wherein the stretched filament collecting device is a web winder. 前記延伸されたフィラメントの集積装置が延伸室内で走行しているコンベアである、請求項1、請求項3、請求項4、又は請求項5の極細フィラメントのマルチ(多錘)延伸装置。   6. The multi-filament drawing apparatus for ultrafine filaments according to claim 1, 3, 4, or 5, wherein the drawn filament collecting device is a conveyor running in a drawing chamber. 前記延伸室全体が、水平面のX−Y軸、及び高さ方向のZ軸方向の少なくとも一方向に移動可能、又は面X−Y水平面で回転可能な微調整移動台座上にある、請求項1、請求項3、請求項4、請求項5又は請求項8の極細フィラメントのマルチ(多錘)延伸装置。   2. The entire stretching chamber is on a fine-adjustment moving base that can move in at least one direction of the XY axis in the horizontal plane and the Z-axis direction in the height direction, or that can rotate in the plane XY horizontal plane. A multi-filament drawing apparatus for ultrafine filaments according to claim 3, claim 4, claim 5 or claim 8. 前記延伸されたフィラメントの集積装置の前段階に、これらの延伸されたフィラメント群を集束する集束具を有する、請求項1、請求項3、請求項4、又は請求項5の極細フィラメントのマルチ(多錘)延伸装置。   6. A multi-filament of ultrafine filaments according to claim 1, further comprising a converging device for concentrating the stretched filament groups in a front stage of the stretched filament collecting apparatus. Multi-spindle) stretching device. オリフィスの出口における原フィラメントの流れる方向をz軸とし、前記炭酸ガスレーザービームの照射方向をy方向とし、z方向とy方向とは直角方向をx方向とした場合、前記延伸室がx方向に揺動されることにより、前記フィラメントの集積装置に前記延伸されたフィラメントが揺動されながら集積される、請求項1、請求項3、請求項4、請求項5、又は請求項8の極細フィラメントのマルチ(多錘)延伸装置。   When the direction in which the original filament flows at the outlet of the orifice is the z-axis, the irradiation direction of the carbon dioxide laser beam is the y-direction, and the direction perpendicular to the z-direction and the y-direction is the x-direction, the stretching chamber is in the x-direction. The ultrafine filament according to claim 1, 3, 4, 5, or 8, wherein the stretched filament is accumulated while being oscillated by being oscillated. Multi-stretching device. オリフィスの出口における原フィラメントの流れる方向をz軸とし、前記炭酸ガスレーザービームの照射方向をy方向とし、z方向とy方向とは直角方向をx方向とした場合、前記フィラメントの集積装置をx方向に揺動されることにより、前記フィラメントの集積装置に前記延伸されたフィラメントが揺動されながら集積される、請求項1、請求項3、請求項4、請求項5、又は請求項8の極細フィラメントのマルチ(多錘)延伸装置。   When the direction in which the original filament flows at the exit of the orifice is the z-axis, the irradiation direction of the carbon dioxide laser beam is the y-direction, and the direction perpendicular to the z-direction and the y-direction is the x-direction, The stretched filament is accumulated while being oscillated in the filament accumulating device by being oscillated in the direction of claim 1, claim 3, claim 4, claim 5, or claim 8. Multi-stretching device for ultra-fine filaments. 前記延伸されたフィラメントが、揺動する反射板に反射されつつ、前記フィラメントの集積装置に集積される、請求項1、請求項3、請求項4、請求項5、又は請求項8の極細フィラメントのマルチ(多錘)延伸装置。   9. The ultrafine filament according to claim 1, 3, 4, 5, or 8, wherein the drawn filament is reflected by a oscillating reflecting plate and accumulated in the filament accumulating device. Multi-stretching device. 前記レーザービームがビーム整形素子によって整形されている、請求項3、請求項4、請求項5、又は請求項8の極細フィラメントのマルチ(多錘)延伸装置。   The multi-stretching apparatus for ultrafine filaments according to claim 3, 4, 5, or 8, wherein the laser beam is shaped by a beam shaping element. 前記コンベア上に集積された延伸された多錘の原フィラメント群が熱処理されてシートが形成される熱処理ロールと、
該延伸室内において熱処理された該シートを巻き取るシート巻取装置と、
を有する、請求項10の極細フィラメントのマルチ(多錘)延伸装置。
A heat treatment roll in which a sheet is formed by heat-treating a stretched multi-filament original filament group accumulated on the conveyor;
A sheet winding device for winding the heat-treated sheet in the stretching chamber;
The multi-filament drawing apparatus for ultrafine filaments according to claim 10.
前記コンベア上に集積された延伸された多錘の原フィラメント群が熱処理されてシートが形成される熱処理ロールと、
前記延伸室内において熱処理された該シートを集束し繊維束とする集束具と、
該繊維束を巻き取る巻取装置と、
を有する、請求項10の極細フィラメントのマルチ(多錘)延伸装置。
A heat treatment roll in which a sheet is formed by heat-treating a stretched multi-filament original filament group accumulated on the conveyor;
A bundling tool for bundling the sheet heat treated in the drawing chamber into a fiber bundle;
A winding device for winding the fiber bundle;
The multi-filament drawing apparatus for ultrafine filaments according to claim 10.
前記オリフィスの前後におけるP1とP2の気圧の差が、P1≧2P2である、請求項1、請求項3、請求項4、請求項5、又は請求項8の極細フィラメントのマルチ(多錘)延伸装置。   9. The ultra-thin filament multi-stretching of claim 1, claim 3, claim 5, or claim 8, wherein the difference in pressure between P1 and P2 before and after the orifice is P1 ≧ 2P2. apparatus. 前記オリフィス内の流速が150m/sec以上であるように圧力差が設けられている、請求項1、請求項3、請求項4、請求項5、又は請求項8の極細フィラメントのマルチ(多錘)延伸装置。   9. The ultrafine filament multi-piece (multiple spindle) according to claim 1, wherein the pressure difference is provided so that the flow velocity in the orifice is 150 m / sec or more. ) Drawing device. 前記原フィラメント供給室が大気下にあり、前記延伸室が減圧下にある、請求項1、請求項3、請求項4、請求項5、又は請求項8の極細フィラメントのマルチ(多錘)延伸装置。   The ultra-fine filament multi-stretching according to claim 1, 3, 4, 5, or 8, wherein the raw filament supply chamber is in the atmosphere and the stretching chamber is under reduced pressure. apparatus. 前記炭酸ガスレーザービーム照射装置からのビームの中心が、前記オリフィスの出口より30mm以内で前記原フィラメントに照射されるように構成されている、請求項1、請求項3、請求項4、請求項5、又は請求項8の極細フィラメントのマルチ(多錘)延伸装置。   The center of the beam from the carbon dioxide laser beam irradiation device is configured to irradiate the original filament within 30 mm from the exit of the orifice. A multi-stretching device for ultrafine filaments according to claim 5 or claim 8. 前記炭酸ガスレーザービーム照射装置からのビームが、前記原フィラメントの中心でフィラメントの軸方向に沿って上下4mm以内の範囲に照射されるように構成されている、請求項1、請求項3、請求項4、請求項5、又は請求項8の極細フィラメントのマルチ(多錘)延伸装置。   The beam from the said carbon dioxide laser beam irradiation apparatus is comprised so that it may irradiate to the range within 4 mm up and down along the axial direction of a filament in the center of the said original filament. Item (4), Item (5) or Item (8), a multi-filament drawing device for ultrafine filaments.
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