JP2011089240A - 極細繊維製造装置及び極細繊維製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】溶融樹脂原料を押し出す押出機20と、押出機20から押し出された溶融樹脂原料を吐出して極細繊維を製造するための複数の金属製紡糸ノズル及び当該複数の金属製紡糸ノズルの周囲のそれぞれに形成され溶融樹脂原料の吐出方向に沿った方向に向けて高温気流を流す高温気流流路を有する紡糸部40と、紡糸部40から溶融樹脂原料が吐出される方向に位置するコレクタ電極60と、複数の金属製紡糸ノズルとコレクタ電極との間に高電圧を印加する高電圧電源61と、高温気流流路に高温気流を供給する高温気流供給部50と、製造された極細繊維を回収する極細繊維回収装置80とを備える極細繊維製造装置1。
【選択図】図1
Description
1.実施形態1に係る極細繊維製造装置1の構成
まず、実施形態に係る極細繊維製造装置1の構成について、図1〜図6を用いて説明する。
図1は、実施形態1に係る極細繊維製造装置1の構成を示す図である。
図2は、実施形態1に係る極細繊維製造装置1の紡糸部40を説明するために示す図である。図2(a)は紡糸部40を長手方向に沿った平面で切断したときの縦断面図であり、図2(b)は紡糸部40を図2(a)のA1−A1線に沿った平面で切断したときの断面図である。
図4は、実施形態1に係る極細繊維製造装置1の紡糸部40を説明するために示す図である。図4(a)は紡糸部40の金属製ブロック420の上面図であり、図4(b)は金属製ブロック420を長手方向に沿った平面で切断したときの縦断面図であり、図4(c)は金属製ブロック420を図4(b)のA2−A2線に沿った平面で切断したときの断面図であり、図4(d)は図4(c)の拡大図である。なお、図4においては、金属製紡糸ノズル422を取り外した状態の金属製ブロック420を図示している。
図6は、極細繊維が製造されていく様子を示す図である。図6(a)及び図6(b)は各工程図である。
まず、適量の樹脂原料(例えばペレット状のポリプロピレン)を溶融槽10に投入する。その後、真空ポンプ12で溶融槽10の中を減圧にした後、窒素ガスを導入して溶融槽10の中の空間を窒素ガスで置換する。その後、混練機構14により樹脂原料を混練しながら、溶解層10を所定温度(例えば150℃〜290℃)に加熱することにより、樹脂原料を溶融させる。このとき、押出機20及び保温ジャケットJを所定温度(例えば150℃〜290℃)に加熱するとともに、高温気流流路432に高温気流供給部50から高温気流(例えば120℃〜500℃)を流すことによって金属製ブロック420及び先端側ブロック430における金属製紡糸ノズル422近傍を加熱する。
以上のように構成された実施形態1に係る極細繊維製造装置1によれば、複数の金属製紡糸ノズル422の周囲のそれぞれに高温気流を流すことが可能となるため、ノズルから吐出された溶融樹脂原料が冷却される速度を非特許文献2に記載の極細繊維製造装置の場合よりもさらに遅くすることが可能となる。その結果、実施形態1に係る極細繊維製造装置1によれば、ノズルから吐出された溶融樹脂原料が冷却される速度を大幅に遅くすることが可能となるため、溶融樹脂原料の粘度が上昇する速度を大幅に遅くすることが可能となり、より細径の極細繊維を製造することが可能となる。
実施形態1に係る極細繊維製造方法によれば、複数の金属製紡糸ノズル422の周囲のそれぞれに形成された高温気流流路432に高温気流を流した状態で静電紡糸を行うことが可能となるため、ノズル422から吐出された溶融樹脂原料が冷却される速度を非特許文献2に記載の極細繊維製造装置の場合よりもさらに遅くすることが可能となる。その結果、実施形態1に係る極細繊維製造方法によれば、溶融樹脂原料の粘度が上昇する速度を大幅に遅くすることが可能となり、より細径の極細繊維を製造することが可能となる。
図7は、実施形態2に係る極細繊維製造装置2の構成を示す図である。
実施形態2に係る極細繊維製造装置2は、基本的には実施形態1に係る極細繊維製造装置1と同一の構成を有するが、極細繊維回収装置の構成が実施形態1に係る極細繊維製造装置1の場合と異なる。すなわち、実施形態2に係る極細繊維製造装置2は、図7に示すように、不織布の送り速度に同期して回転する回転式のコンベアドラム85を有する。コンベアドラム85は、気流通過用の多数の孔が形成されている。
図8は、実施形態3に係る極細繊維製造装置3の構成を示す図である。
実施形態3に係る極細繊維製造装置3は、基本的には実施形態2に係る極細繊維製造装置2と同一の構成を有するが、コンベアドラムの構成が実施形態2に係る極細繊維製造装置2の場合と異なる。すなわち、実施形態3に係る極細繊維製造装置3は、図8に示すように、紡糸部40と対向する領域86のみに気流通過用の多数の孔が形成されている固定式のコンベアドラム88を有する。
図9は、実施形態4に係る極細繊維製造装置4の構成を示す図である。
図10は、実施形態4に係る極細繊維製造装置4の押出機28を説明するために示す図である。図10(a)は押出機28の横断面図であり、図10(b)は押出機28の縦断面図である。
二軸押出機28は、内部空間282に2つのスクリュー284が配設された二軸押出機であり、溶融樹脂原料を安定して押し出すことができる。なお、図10中、符号91,93は開閉バルブを示し、符号281は導入部を示し、符号283は導出部を示し、符号285はスクリュー284を回転させるモーターを示し、符号286は内部空間ひいては溶融樹脂原料を保温するためのヒーターを示す。
なお、ホッパ90は主原料(主樹脂原料)を供給するホッパであり、ホッパ92は副原料(例えば添加物)を供給するホッパである。
図11は、実施形態5に係る極細繊維製造装置5における紡糸部40Aを説明するために示す図である。図11(a)は紡糸部40Aを長手方向に沿った平面で切断したときの縦断面図であり、図11(b)は紡糸部40Aを図11(a)のA5−A5線に沿った平面で切断したときの断面図である。
図12は、実施形態6に係る極細繊維製造装置6における紡糸部40Bを説明するために示す図である。図12(a)は紡糸部40Bを長手方向に沿った平面で切断したときの縦断面図であり、図12(b)は紡糸部40Bを図12(a)のA6−A6線に沿った平面で切断したときの断面図である。
図13は、実施形態7に係る極細繊維製造装置7における紡糸部40Cを説明するために示す図である。図13(a)は紡糸部40Cを長手方向に沿った平面で切断したときの横断面図であり、図13(b)は紡糸部40Cを図13(a)のA7−A7線に沿った平面で切断したときの断面図であり、図13(c)は先端側ブロック430Cを図13(b)のA8−A8線に沿った平面で切断したときの断面図である。
図14は、実施形態8に係る極細繊維製造装置8の構成を示す図である。
実施形態8に係る極細繊維製造装置8は、基本的には実施形態1に係る極細繊維製造装置1と同一の構成を有するが、極細繊維回収装置の構成が実施形態1に係る極細繊維製造装置1の場合と異なる。すなわち、実施形態8に係る極細繊維製造装置8は、図14に示すように、巻き取りローラ83の巻き取り速度に同期して循環する循環式のコンベアベルト89を有する極細繊維回収装置80Cを備える。コンベアベルト89は、気流通過用の多数の孔が形成されている。
以下、試験例1〜3により本発明をさらに具体的に説明する。
試験例1〜3は、「本発明の極細繊維製造装置を用いた極細繊維製造方法によれば、より細径の極細繊維を製造することが可能となる」ことを示す試験例である。
実施形態2に係る極細繊維製造装置2から定量ポンプ30を取り外した構成の極細繊維製造装置を用いて、試験例1〜3の極細繊維製造方法を実施した。
製造された極細繊維の直径を走査型電子顕微鏡を用いて測定することにより、試験例1〜3の極細繊維製造方法の評価を行った。
表1は、試験例1〜3の極細繊維製造方法についての評価結果を示す表である。なお、表1中、試験例3については、紡糸そものができなかったため、評価結果欄に評価不能と記入した。試験例1及び2については、製造された極細繊維のうち最も細い部分の直径を評価結果欄に記入した。
Claims (18)
- 溶融樹脂原料を押し出す押出機と、
前記押出機から押し出された溶融樹脂原料を吐出して極細繊維を製造するための複数の金属製紡糸ノズル及び当該複数の金属製紡糸ノズルの周囲のそれぞれに形成され溶融樹脂原料の吐出方向に沿った方向に向けて高温気流を流す高温気流流路を有する紡糸部と、
前記紡糸部から溶融樹脂原料が吐出される方向に位置するコレクタ電極と、
前記複数の金属製紡糸ノズルと前記コレクタ電極との間に高電圧を印加する高電圧電源と、
前記高温気流流路に高温気流を供給する高温気流供給部と、
製造された極細繊維を回収する極細繊維回収装置とを備えることを特徴とする極細繊維製造装置。 - 請求項1に記載の極細繊維製造装置において、
前記高温気流流路の位置における高温気流の温度は、120℃〜500℃の範囲内にあることを特徴とする極細繊維製造装置。 - 請求項1又は2に記載の極細繊維製造装置において、
前記紡糸部は、
前記複数の金属製紡糸ノズルを有する金属製ブロックと、当該金属製ブロックの基端側に位置し、溶融樹脂原料を前記複数の金属製紡糸ノズルに導く溶融樹脂原料導入路が形成された耐熱性絶縁ブロックと、前記金属製ブロックの先端側に位置し、前記複数の金属製紡糸ノズルの周囲のそれぞれに前記高温気流流路が形成された先端側ブロックとを有し、
前記金属製ブロックには、前記高電圧電源からの電源ラインが接続され、
前記先端側ブロックには、前記高温気流供給部からの高温気流を前記高温気流流路に導く高温気流導入路が形成されていることを特徴とする極細繊維製造装置。 - 請求項3に記載の極細繊維製造装置において、
前記耐熱性絶縁ブロックは、絶縁性セラミックス又は絶縁性樹脂からなることを特徴とする極細繊維製造装置。 - 請求項3又は4に記載の極細繊維製造装置において、
前記耐熱性絶縁ブロックにおける、溶融樹脂原料が送られる方向に沿った厚さは、10mm以上であることを特徴とする極細繊維製造装置。 - 請求項3〜5のいずれかに記載の極細繊維製造装置において、
前記高温気流導入路は、高温気流が、前記金属製紡糸ノズルを挟んで両側から前記高温気流流路に導入されるように構成されていることを特徴とする極細繊維製造装置。 - 請求項3〜6のいずれかに記載の極細繊維製造装置において、
前記高温気流導入路は、高温気流が、前記金属製紡糸ノズルから極細繊維が吐出される方向ベクトルをもって高温気流流路に導入されるよう構成されていることを特徴とする極細繊維製造装置。 - 請求項1〜7のいずれかに記載の極細繊維製造装置において、
前記押出機に溶融樹脂原料を供給するための溶融槽をさらに備えることを特徴とする極細繊維製造装置。 - 請求項1〜7のいずれかに記載の極細繊維製造装置において、
前記押出機に樹脂原料を供給するための樹脂原料供給ホッパをさらに備えることを特徴とする極細繊維製造装置。 - 請求項1〜9のいずれかに記載の極細繊維製造装置において、
前記押出機及び前記紡糸部は、保温ジャケットにより覆われていることを特徴とする極細繊維製造装置。 - 請求項1〜10のいずれかに記載の極細繊維製造装置において、
前記押出機と前記紡糸部との間に位置する定量ポンプをさらに備えることを特徴とする繊維製造装置。 - 請求項11に記載の極細繊維製造装置において、
前記押出機と前記定量ポンプとの間又は前記定量ポンプと前記紡糸部との間には、メッシュフィルターが配設されていることを特徴とする繊維製造装置。 - 請求項1〜12のいずれかに記載の極細繊維製造装置において、
前記コレクタ電極における前記紡糸部との反対側の位置に配設され、気流を吸引する気流吸引部をさらに備えることを特徴とする極細繊維製造装置。 - 請求項13に記載の極細繊維製造装置において、
前記極細繊維回収装置は、コレクタ電極における前記紡糸部側の位置に配設され、気流通過用の多数の孔が形成されているコンベア機構を有することを特徴とする極細繊維製造装置。 - 複数の金属製紡糸ノズルの周囲のそれぞれに形成された高温気流流路に高温気流を流し、前記複数の金属製紡糸ノズルとコレクタ電極との間に高電圧を印加した状態で、前記複数の金属製紡糸ノズルから溶融樹脂原料を吐出することにより極細繊維を製造することを特徴とする極細繊維製造方法。
- 請求項15に記載の極細繊維製造方法において、
溶融樹脂原料の吐出方向に沿った方向に向けて高温気流を流した状態で、前記複数の金属製紡糸ノズルから溶融樹脂原料を吐出することにより極細繊維を製造することを特徴とする極細繊維製造方法。 - 請求項15又は16に記載の極細繊維製造方法において、
前記コレクタ電極における前記金属製紡糸ノズル側に位置するコンベア機構上を搬送されていく基材上に極細繊維を堆積させながら極細繊維を製造することを特徴とする極細繊維製造方法。 - 請求項17に記載の極細繊維製造方法において、
前記コンベア機構には、気流通過用の多数の孔が形成されており、
前記コレクタ電極における前記金属製紡糸ノズルの反対側に位置に配設された気流吸引部により気流を吸引しながら極細繊維を製造することを特徴とする極細繊維製造方法。
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