JP2016130384A - メルトブロー口金および不織布の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
不織布を製造するにおいて、ポリマー吐出孔と気流吐出孔から構成される吐出孔群を高密度に複数個を配置できるメルトブロー口金を提供する。
【解決手段】
ポリマーを吐出するためのポリマー吐出孔と、気流を吐出するための気流吐出孔とから構成されており、１つのポリマー吐出孔を中心に、３つの気流吐出孔が中心角１２０度にて等分に配置された吐出孔群を有しており、吐出孔群が複数個配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、メルトブロー口金および不織布の製造方法に関する。

不織布の製造方法としては、口金から吐出されたポリマーに高速、かつ高温の気流を吹き付けることで、ポリマーを引っ張りつつ溶融接着させてウエブを形成し、それをネットコンベア上に捕集することで、不織布を得る方法が一般的であり、メルトブローと呼ばれている。この製造方法は、加熱された高温の空気を高圧力下にて高速で吹き出すことから、大量の空気を口金に供給する必要があり、省エネの観点からも様々な改善が進められている。また、近年、不織布の多種多様な用途へ展開される中で、生産性向上を図るべく、ポリマーを吐出する吐出孔を多列化する取り組みが盛んに行われている。なお、生産性向上のために、一つの吐出孔から吐出されるポリマー量を増加することも挙げられるが、その際には、口金自体の耐久性が高くないため、限界がある。

特許文献１では、口金のポリマー吐出孔の両側に気流吐出孔を配置することで、口金から吐出されたポリマーを効率良く引っ張ることができ、気流の消費量を削減できることが開示されている。また、ポリマー吐出孔の両側に気流吐出孔を設けた吐出孔を一つの群とし、この吐出孔群を、同一面内に複数個を配置（平行、１直線状）、または異なる面に複数個を配置することが開示されている。これにより、一つの口金にて多くの吐出孔群を配置することができ、生産性が向上する。

特許文献２では、パイプの中心からポリマーを吐出し、パイプ外側の環状流路の全周から気流を吹き出す吐出部を有した口金において、この吐出部が口金の一つの面に複数個配置することにより、各々のポリマーに気流が均一に当たり、糸揺れを防止し、生産性を向上できることが開示されている。

特許文献３では、ポリマー吐出孔を２列の千鳥状に配置し、ポリマー吐出孔列の両側に、気流をポリマーに向かい吹き出すスリットが設けられた口金が記載されている。この口金では、ポリマー吐出孔を多列に配置でき、かつ、両サイドからの気流の吹き出しによるポリマー同士の接触を回避すべく、ポリマー吐出孔が千鳥状に構成されていることから、高い生産性を維持できる。また、生産性を向上させるために、ポリマー吐出孔の単孔当たりのポリマー吐出量を増加させることも挙げられるが、口金自体の強度が高くないため、耐久性に限界がある。また、生産性を向上させるために、上記（特許文献１、２、３）の口金を複数個、並べて配置することも挙げられるが、設備費が極めて高額になる。

特開２００３−１１３５２６号公報 特開平７−２１６７０９号公報 特開平９−１５７９３７号公報

しかしながら、特許文献１に開示されている複合口金は、ポリマー吐出孔の両側に気流吐出孔を配置しているだけであるので、隣接した吐出孔群から吹き出された気流が、気流吐出孔が配置されていない側から流入し、これによりウエブの乱れが発生してしまう。また、生産性を向上させるために、一つの口金に複数個の吐出孔群を密集して配置すると、隣接した吐出孔群からの気流の流入が顕著となる。

また、特許文献２に開示されている口金は、実施例に見られるように、内径φ０．３／外径φ０．５のパイプを前提としていることから、パイプを高密度に配置できない。これは、口金の製作上、パイプを口金に圧入し溶接固定していることから、溶接代が必要であり、さらに、パイプを挿入するための孔を設けることから、強度上の問題によりパイプ間同士の間隙を狭化できない。また、この口金の構造は非常に複雑であるため、口金の製作に期間や手間、費用が必要となり、この点においても設備費が過大となる問題がある。また、パイプの配置に自由度が低く、制御できる繊維断面形態には限界があり、複雑な断面が多層になったような繊維を製造することが困難である。

また、特許文献３に開示されている口金は、ポリマー吐出孔を千鳥状とすることで多列に配置できる一方、気流を吹き出すスリットとの距離が両側で異なることから、吐出されたポリマーの両側で気流の牽引力が異なるため、糸揺れが大きくなり、繊度が不均一となる。また、気流乱れも生じ易くなり、これによりウエブの乱れが発生し、ウエブ同士の融着が発生する。また、ポリマー吐出孔が配置されている全幅に渡り、気流の吹き出しのためのスリットを配置していることから、大量の気流を消費する。

よって、本発明の目的は、ポリマー吐出孔と気流吐出孔から構成される吐出孔群を高密度に複数個配置することによる生産性向上と、気流の消費量の削減による省エネ化が可能となるメルトブロー口金および不織布の製造方法を提供することにある。

上記課題を解決する本発明のメルトブロー口金は、溶融したポリマーを吐出するためのメルトブロー口金であって、ポリマーを吐出するためのポリマー吐出孔と、気流を吐出するための気流吐出孔とが形成されており、１つのポリマー吐出孔と、このポリマー吐出孔から近接した順の３つの気流吐出孔であって、このポリマー吐出孔を中心とする同一の仮想円周上に中心角９０度を越えて配置された３つの気流吐出孔とで吐出孔群を構成しており、吐出孔群が同一面に複数群配置されている。

また、本発明のメルトブロー口金は、さらに以下の構成を有することが好ましい。
・一つポリマー吐出孔を中心に、３つの気流吐出孔が中心角１２０度で等分配置されていること。
・吐出孔群が、少なくとも２つの気流吐出孔を他の吐出孔群と共有していること。
・ポリマー吐出孔、またはポリマー吐出孔と気流吐出孔に連通した流路が、薄板の積層構造で形成されていること。
・ポリマー吐出孔の配置密度が５孔／ｃｍ^２以上であること。
・吐出孔群と吐出孔群との間に、口金吐出面からポリマー吐出方向下流側に向かって延在する突起部材が設けられていること。
・突起部材のポリマー吐出方向に垂直な平面で切断した断面積が、ポリマー吐出方向下流側に向かうにつれて小さいこと。
・突起部材の吐出孔群に面しているそれぞれの表面に、複数の突起、窪み、又は突起と窪みが点在して形成されていること。
・突起部材の吐出孔群に面しているそれぞれの表面に、口金吐出面に平行方向に延在する複数の突起、窪み、又は突起と窪みが形成されていること。

また、本発明の不織布の製造方法は、本発明のメルトブロー口金を用いた製造方法である。

本発明の「ポリマー吐出孔の配置密度」とは、ポリマー吐出孔の数をメルトブロー口金の口金面の断面積で除することによって求めた値をいう。この配置密度が大きい程、一つの口金から吐出されるポリマー、ひいてはウエブの数が大きくなる。

本発明の「１つのポリマー吐出孔を中心に、３つ気流吐出孔が中心角１２０度」とは、一つのポリマー吐出孔を中心とした半径一定の仮想円周線上に、３つの気流吐出孔が中心角１２０度となることをいう。

本発明のメルトブロー口金によれば、ポリマー吐出孔と気流吐出孔から構成される吐出孔群を高密度に複数個配置することによる生産性向上と、吹き出される気流の消費量の削減による省エネ化が可能となる。

本発明の実施形態に用いられるメルトブロー口金の吐出面の部分拡大図である。 本発明の実施形態に用いられる不織布の製造装置の概略側面図である。 本発明の実施形態に用いられるメルトブロー口金の概略部分断面図である。 本発明の別の実施形態に用いられるメルトブロー口金の吐出面の部分拡大図である。 本発明の別の実施形態に用いられるメルトブロー口金の吐出面の部分拡大図である。 突起部材を備えた本発明の実施形態に用いられるメルトブロー口金の吐出面の部分拡大図である。 図６のＸ−Ｘ断面図である。 図７と同じ視点から見た本発明の別の実施形態の断面図である。 図７と同じ視点から見た本発明の別の実施形態の断面図である。 図７と同じ視点から見た本発明の別の実施形態の断面図である。 突起部材を備えた本発明の実施形態におけるメルトブロー口金を用いた場合の気流の形態とポリマーの挙動を示した模式図である。 突起部材を備えていない本発明の実施形態におけるメルトブロー口金を用いた場合の気流の形態とポリマーの挙動を示した模式図である。 突起部材を備えた本発明の別の実施形態におけるメルトブロー口金を用いた場合の気流の形態とポリマーの挙動を示した模式図である。 図９のＡ方向から見た側面図である。 図１０のＢ方向から見た側面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について詳細に説明する。図２は、本発明の実施形態に用いられる不織布の製造装置の概略側面図であり、図１は、図２の一部分であるメルトブロー口金の吐出面の部分拡大図であり、図３は、図２の一部分であるメルトブロー口金の概略部分断面図である。また、図４、図５は、本発明の別の実施形態であるメルトブロー口金の吐出面の部分拡大図である。また、図６は、本発明の別の実施形態であるメルトブロー口金の吐出面の部分拡大図であり、図７は、図６のＸ−Ｘ断面図である。また、図８、図９、図１０は、図７と同じ視点から見た本発明の別の実施形態の断面図である。また、図１４は、図９のＡ方向から見た側面図であり、図１５は、図１０のＢ方向から見た側面図である。なお、これらは、本発明の要点を正確に伝えるための概念図であり、図を簡略化しており、本発明のメルトブロー口金は、特に制限されるものでなく、吐出孔の数ならびにその寸法などは実施の形態に合わせて変更できる。また、本発明のメルトブロー口金には、気流吐出孔およびポリマー吐出孔にそれぞれ連通した流路にて構成されているが、説明を簡略化するため、ポリマーが通過する流路のみで説明する。

本発明の実施形態に用いられる不織布の製造装置は、図１、図２に示すように、口金４、捕集ネットコンベア７、ローラー８から構成されており、口金４の下面側、つまりは捕集ネットコンベア７に向かう側には、口金吐出面５が構成され、口金吐出面５には、ポリマー吐出孔１と気流吐出孔２からなる吐出孔群３が配設されている。そこで、口金４に各々供給されたポリマー、および気流が、口金４の内部の流路を通過し分配され、ポリマー吐出孔１からポリマーが吐出され、気流吐出孔４から高速、かつ高温の気流が吐出される。ポリマーに気流が吹き付けられることで、ポリマーを引っ張りつつ、溶融接着させてウエブ６を形成し、それを捕集ネットコンベア７に捕集し、ローラー８に巻き取られ、不織布を形成することができる。なお、捕集ネットコンベア７が無く、直接、回転しているローラー８にポリマーを吐出し、ウエブ６を形成してもよい。

初めに、本発明の最も重要なポイントである、ポリマー吐出孔と気流吐出孔から構成される吐出孔群を高密度に配置できる原理について説明する。ここで、メルトブロー口金を用いて、生産性を高く不織布を製造するには、１つの口金に多数のポリマー吐出孔１を高密度で配置する必要があり、その場合には、ポリマー吐出孔１から吐出されたポリマーが周囲の気流により均一に引っ張られ、隣り合うポリマー同士を適度に溶融接着させる必要がある。

これを実現する方法として、従来の一般的なメルトブロー口金では、１列に並んだポリマー吐出孔の両側に気流吹き付け用のスリットが設けられ、両側から気流を吹き付ける構造となっているが、１列のポリマー吐出孔を多列に配置することが考えられる。（例えば、特許文献３では、ポリマー吐出孔を２列とし、千鳥状に配置している。）しかしながら、ポリマー吐出孔を多列化するだけでは、両側のスリットから吐出された気流により、ポリマーが中央に引き寄せられ、吐出直後にポリマー同士の融着が発生する。また、特許文献３の構成では、ポリマー吐出孔と両サイドのスリットまでの距離が異なるため、ポリマーを均一に引っ張ることができない。

また、ポリマー吐出孔の高密度配置を実現するための別の方法として、１つのポリマー吐出孔の両側に２つの気流吐出孔を配置させ、それを口金面に複数個配置する方法が挙げられる（例えば、特許文献１）。または、口金面にパイプを複数本配設し、１本のパイプ（ポリマー吐出孔に相当）の中心からポリマーを吐出し、パイプの外周に環状の気流吐出孔を設けて、気流を吹き付ける方法が挙げられる（例えば、特許文献２）。しかしながら、前者の方法では、一つのポリマー吐出孔において、気流吐出孔が配置されていない側（ポリマー吐出孔と気流吐出孔とが一直線で結ばれ、その直線に直交する線上の側）から気流が流入し、ポリマーを均一に引っ張ることができない。また、後者では、ポリマーの全周から気流が吐出され、ポリマーを均一に引っ張ることができる一方、パイプの採用を前提としていることから、口金製作上の制約からパイプを高密度に配置できない。

従って、ポリマー吐出孔を高い密度で配置し、ポリマーの気流の引っ張りを均一化し、均質な断面の不織布を製造するのは極めて重要な技術となる。そこで、本発明者らは、従来の技術では、何の配慮もされていなかった、上記問題に関して、鋭意検討を重ねた結果、本発明の新たな技術を見出すに至った。

すなわち、本発明の実施形態の口金４は、図１に示すように、口金吐出面５の同一面にポリマーを吐出するためにポリマー吐出孔１と、気流を吐出するための気流吐出孔２とが形成されている。そこで、１つのポリマー吐出孔１と、ポリマー吐出孔１から近接した順の３つの気流吐出孔２とで吐出孔群３（１つのポリマー吐出孔＋３つの気流吐出孔の集合体）を構成しており、ポリマー吐出孔１を中心とする同一仮想円周上に３つの気流吐出孔２が中心角９０度を超えて配置されている。そして、この吐出孔群３が口金吐出面５の同一面に複数個配置されている。この場合、吐出孔群３の気流吐出孔２は、気流吐出孔２の中心点を連結する線が三角形１１を形成するように配置されており、三角形１１の内部にポリマー吐出孔１の中心点が存在していればよく、図５に示すように、ポリマー吐出孔１の中心が、三角形１１の重心に配置させる必要はない。なお、中心角αとは、図１、図４、図５に示すように、吐出孔群３を形成するポリマー吐出孔１の中心と、気流吐出孔２の中心とを結ぶ交線が成す角度をいう。これにより、ポリマー吐出孔１は、必ず３つの気流吐出孔２に包囲されることから、口金から吐出されたポリマーは、３つの気流吐出孔２から吐出された気流に包囲されつつ、引っ張ることができ、隣り合う吐出孔群３から吐出された気流の流入を回避することができる。また、ポリマー吐出孔１と気流吐出孔２との距離が等しいので、吐出されたポリマーをより均一に引っ張ることができる。さらに、吐出孔群３の３つの気流吐出孔２が、ポリマー吐出孔１を中心として中心角１２０度にて等分配置されている場合には、ポリマー吐出孔１から吐出されたポリマーに対して、周囲の３方向に配置された気流吐出孔２から吹き出された気流が接触する角度が等しくなるため、吐出されたポリマーをより均一に引っ張ることができる。

また、図１に示すように、１つの吐出孔群が他の吐出孔群と少なくとも２つの気流吐出孔２を共有している、つまり気流吐出孔２の中心点を結ぶ三角形１１の辺を共有し、隣り合う吐出孔群３が連なって配置することにより、吐出孔群３を密接して配置することができ、ひいては、ポリマー吐出孔１を高密度に配置することができる。なお、隣り合う吐出孔群３を形成する三角形１１の辺は、必ずしも共有させる必要は無く、図４に示すように、距離を離して配置してもよい。この場合、隣り合う三角形１１の辺同士を平行となるように配置することにより、吐出孔群３の配置密度を高く維持することができる。

ここで、中心角αの１つ角度が９０度以下としては、ポリマー吐出孔１の中心が三角形１１の辺上に配置される場合、または、三角形１１が細長く形成される場合が想定されるが、前者は、隣り合う吐出孔群３から吐出される気流の影響を受けて、ウエブ６に乱れが発生し、また、後者では、隣り合う吐出孔群３からの気流の流入が発生し、いずれもポリマーを均一に引っ張れない場合がある。

以上のように、ポリマー吐出孔１の周囲に３つの気流吐出孔２を有した吐出孔群３を配置し、外乱を抑制しつつ、吐出孔群３を高密度に配置することで、均質な不織布を生産性高く製造する方法を見出すに至った。さらには、口金４に配置する気流吐出孔２を最小限の数とすることができ、気流の吹き出し量の削減、ひいては省エネ化が可能となる。

また、本発明の口金４の流路１０の一部分は、図３に示すように、ポリマー吐出孔１に最終的に連通した流路１０が形成されており、積層板９の積層構造となっている。積層板９の１枚は薄板であり、積層板９に孔、または／および溝が加工されており、これらを積層させることで流路１０が形成されている。なお、図３では、説明を簡略化するため、ポリマーのみの流路１０を記載しているが、気流の通路も同様の構成としてもよい。積層板９は、薄板を使用するため、積層した後、ネジ、ボルト等で固定してもよいが、熱圧着により金属接合（拡散接合）するのが好ましい。

ここで、積層板９の厚みは、薄くすることで、加工できる孔の孔径や溝幅、そして孔間、溝間ピッチを小さくできるため、最終的なポリマー吐出孔１、気流吐出孔２の配置密度を大きくできる利点を有している。また、吐出孔群３の中のポリマー吐出孔１と気流吐出孔２との距離を近接化できるため、気流によるポリマーの引っ張り効果が極めて高くなる。また、ポリマー吐出孔１と気流吐出孔２と間のデッドスペースが無くなるため、気流の乱れが低減し、ひいては、ウエブ６の揺れが抑制されることから、均質な不織布を製造できる。

また、図６に示すように、本発明の別の実施形態においては、２つの吐出孔群３に挟まれた空間に、口金吐出面５からポリマー吐出方向下流側に向かって延在する突起部材１０１が設けられていてもよい。突起部材１０１は、図７に示すように、ポリマー吐出方向に垂直な平面で切断した断面が一定でも良い。

ここで、突起部材１０１を設置することで安定的の紡糸できる原理について説明する。
図１２に突起部材１０１を備えていない口金４を用いた場合の気流の流れ形態を示す。この口金では、１つの吐出孔群３において、ポリマー吐出孔１の周囲に配置された気流吐出孔２から吐出された気流は、合流した後、一体となって１つの噴流を形成し、吐出方向下流側に向かって流れ、その際、噴流の周囲の気流を引き込む。噴流により引き込まれた気流を補うために、更に、その周囲の気流が流れ込むことで、噴流は絶えず周囲の気流を引き込みながら吐出方向下流側へと向かう。ここで、２つの吐出孔群３が隣接して配置されていると、吐出孔群３に挟まれた列間領域１０４からも、噴流により気流が引き込まれるが、列間領域１０４は、孔集合１０３がそれぞれ形成する２つの噴流に挟まれているため、周辺気流を引き込み難くなり、気流の補填が不足して負圧が発生する場合がある。その場合には、噴流は、この列間領域１０４の負圧に引っ張られることで、噴流同士が近接し、合流する。このとき、気流吐出孔２から吐出されたポリマーは、噴流に沿って流れ、延伸されるため、噴流と同様に吐出直後に列間領域１０４側に傾斜する。この傾斜が急過ぎると、延伸に偏りが生じたり、引いては糸切れが発生することがある。また、傾斜が急過ぎると、延伸が十分に進行しておらず、且つ高温のままのポリマー同士が合流して接触、融着することで、ウエブの目付斑が増大することがある。

そこで、図１１に示すように、２つの吐出孔群３に挟まれた空間に、口金吐出面５からポリマー吐出方向下流側に向かって延在する突起部材１０１が設けることで、噴流は、突起部材１０１に沿ってポリマー吐出方向下流側に向かう。その後、噴流が突起部材１０１の下端部に到達すると、上記と同様に、列間領域１０４からの気流の引き込みが生じ、負圧が発生し、噴流は列間領域１０４側に大きく傾斜し、２つの噴流が合流する。但し、ポリマー吐出孔２から吐出され、噴流に沿って流れるポリマーは、突起部材１０１に沿ってポリマー吐出方向下流側に向かう間に、延伸が進行するとともに冷却され、一定レベルの表面の固化が完了し、その後に２つのポリマー同士が合流しても、適度な融着が発生することから、糸切れは発生しない。即ち、ポリマー吐出孔１と気流吐出孔２から構成される吐出孔群３を高密度に配置しても、ポリマーを延伸するとともに、吐出直後のポリマー同士の融着を抑制し、糸切れを回避することができる。

ここで、図８に示すように、突起部材１０１は、ポリマー吐出方向に垂直な平面で切断した断面積が、ポリマー吐出方向下流側に向かうにつれて小さくなってもよい。これにより、気流吐出孔２から吐出された気流により形成される噴流が、突起部材１０１に沿って傾斜しながらポリマー吐出方向下流側に向かうことで、突起部材１０１のポリマー吐出方向下流側の下端部に到達した時点で、噴流同士は近接しており、流れ方向を急激に変えることなく、合流する。つまりは、列間領域１０４が殆ど発生しない。そこで、噴流に沿って流れるポリマーも同様に、突起部材１０１のポリマー吐出方向下流側の端部で流れ方向を大きく変ないことにより、糸切れをより抑制することができる。

また、図９、図１４に示すように、突起部材１０１の吐出孔群３に面しているそれぞれの表面に、複数の突起、窪み、又は突起と窪みが点在して形成されていてもよい。これにより、突起部材１０１の表面近くを噴流に乗って流れるポリマーが突起部材１０１側に寄った際、突起部材１０１との接触面積が低減されることで、ポリマーの融着を抑制することができる。なお、図９に示すように、突起部材１０１の一方の表面から反対側の表面まで穴を貫通させることで、窪みを形成してもよい。

また、図１０、図１５に示すように、それら突起と窪みが口金吐出面５に平行方向に延在していてもよい。この場合、図１３に示すように、気流吐出孔２から吐出された気流により形成される噴流は、突起部材１０１の表面の突起と衝突し、流れ方向を変えることで、口金の幅方向に延在する渦を形成する。この複数の渦からなる空気層によって、噴流が突起部材１０１の表面と接触することを抑制して、突起部材１０１とのポリマーの融着を防止することができる。

次に、図１、図２、図３、図４、図５、図６、図７、図８、図９、図１０に示した本発明の実施形態の口金４に共通した各部材、各部材の形状について詳細に説明する。

本発明における口金４は、機幅方向に広い矩形が好ましいが、これに限定されず、丸形であってもよく、多角形であってもよい。また、図２では、口金４を捕集ネットコンベア７の上部に一機配置したものであるが、捕集ネットコンベア７の進行方向、または／および幅方向に複数機を配置しても良い。

また、本発明における口金吐出面５は、機幅方向に広い矩形が好ましいが、これに限定されず、丸形であってもよく、多角形であってもよい。また、口金吐出面５は、凹凸が無く、平面となることが好ましいが、これには限定されない。口金吐出面５の同一面上にポリマー吐出孔１と気流吐出孔２が配設されていれば、それを除く口金吐出面５には、凹凸を有していてもよい。

また、本発明におけるポリマー吐出孔１の配置は、捕集ネットコンベア７の走行方向に垂直な方向に複数列が配置されているのが好ましいが、これに限定されず、１列であってもよい。吐出孔群３を高密度で配置できるため、１列であっても本発明の効果が得られる。また、図１に示すように、細密に充填した配置であってもよく、この場合には、ポリマー吐出孔１は捕集ネットコンベア７の走行方向に垂直な方向におおよそ列群を形成する。

また、本発明におけるポリマー吐出孔１は、ポリマーの吐出方向に垂直な方向の断面は丸形状に限定されず、丸形以外の異形断面状であってもよい。この場合、口金吐出面５に配置されたポリマー吐出孔１の形状は、全て同形状とするのが好ましい。また、本発明における気流吐出孔２は、気流の吐出方向に垂直な方向の断面は丸形状に限定されず、丸形以外の異形断面状であってもよい。この場合、口金吐出面５に配置された気流吐出孔２の形状は、全て同形状とするのが好ましい。ポリマー吐出孔１、および気流吐出孔２が異形断面状の場合、各吐出孔の断面における重心を中心点とする。

また、本発明における突起部材１０１は、ポリマーの吐出方向に垂直な方向の断面は矩形状に限定されず、丸形、楕円型等であってもよい。

また、突起部材１０１の長さ（口金吐出面５から突起部材１１の下端部までの距離）は、１０ｍｍ以上５００ｍｍ未満であるのが好ましい。突起部材１０１の長さが、１０ｍｍ以上であれば、ポリマー同士の固化、延伸がある程度完了しており、過度な融着が発生せず、紡糸不良となりにくい。５００ｍｍ未満であれば、ポリマーの固化、延伸が完全には完了していないので、ポリマー同士が適度に融着でき、ウエブ６の目付斑が悪化しにくい。

また、本発明の突起部材１０１の複数の突起、窪みは、金属性のパンチングメタルが最も好適であるが、スリット流路を持つ積層構造体でも良く、多孔質セラミックでもよく、金網であってもよく、ハニカム構造耐であってもよい。

また、突起部材１０１の表面は、ポリマーの付着抑制の観点から、離型性を有しているのが好ましい。

また、本発明における積層板９の作製方法としては、通常電気・電子部品の加工に用いられる、薄板にパターンを転写し、化学的に処理することで微細加工を施すエッチング加工が好適である。ここで、エッチング加工とは、エッチング液などの化学薬品による化学反応・腐食作用を応用して薄板を食刻（溶解加工・化学切削）する加工方法であり、目的とする加工形状にマスキング（必要な部分表面を部分的に被覆保護すること）による防食処理を施した上で、エッチング液などの腐食剤によって不要部分を除去することで目的の加工形状を非常に高精度に得ることができる。エッチング液などの腐食剤は一般的なものを用いれば足りる。例えば、硝酸、硫酸、塩酸などを用いることができる。

この加工方法では、被加工物の歪への配慮が必要ないため、他の加工方法と比較して、被加工物の厚みの下限に制約がなく、極めて薄い金属の積層板９にポリマー吐出孔１、気流吐出孔２を穿設することができる。また、他の作製方法としては、ドリル加工や金属精密加工である旋盤、マシニング、プレス、レーザー加工、または電鋳法等を用いることができる。

次に、図１、図２、図３、図４、図５、図６、図７、図８、図９、図１０に示した本発明の実施形態の口金４に共通した不織布の製造方法について詳細に説明する。本発明の不織布の製造方法は、公知の紡糸機にて、本発明の口金４を使用すればよい。本発明の口金４で使用できるポリマーは、例えば、ポリエステル、ポリアミド、ポリフェニレンサルファイド、ポリオレフィン、ポリエチレン、ポリプロピレン等々の分子構造が異なるポリマーを２種類以上使用するということが含まれるのは言うまでもないが、製糸安定性等を損なわない範囲で、二酸化チタン等の艶消し剤、酸化ケイ素、カオリン、着色防止剤、安定剤、抗酸化剤、消臭剤、難燃剤、糸摩擦低減剤、着色顔料、表面改質剤等の各種機能性粒子や有機化合物等の添加剤や粒子の添加量が異なること、また、分子量が異なること、あるいは、共重合がなされている等などが含まれる。また、セルロース、ポリスルホン、ポリエーテルイミド、ポリアクリルニトリル等のポリマーを溶媒に溶解させたポリマー溶液であってもよい。また、ポリマーの紡糸温度は、使用するポリマーの融点が目安となり、融点＋６０℃以下で設定すればよい。

また、本発明の気流吐出孔２から吐出される気体は、高温、高圧の空気、または水蒸気が好適である。気体の温度は、吐出されるポリマー温度の＋１０〜＋５０℃の範囲で設定すればよい。

また、本発明の口金４に配置するポリマー吐出孔の個数に関しては、理論的には、１個からスペースを許す範囲で作製することができるが、実質的に可能な範囲としては、１０から１００００個が好ましい範囲である。また、本発明において、ポリマー吐出孔１の配置密度は５孔／ｃｍ^２以上であることが好ましい。ポリマー吐出孔の個数が１０００個以上、配置密度が５孔／ｃｍ^２以上であれば、従来のメルトブロー口金との差異がより明確となる。

以下実施例を挙げて、本実施形態の複合口金の効果を具体的に説明する。各実施例、比較例では、本発明のメルトブロー口金を使用して不織布を製造し、下記の通り、不織布の目付斑を判定した。

（１）不織布の平均繊維径および繊維径変動率
不織布を走査型電子顕微鏡による倍率２０００倍にて撮影を行い、得られた画像の中から無作為に選定した１００本の繊維を抽出し、これらの写真について画像処理ソフト（ＷＩＮＲＯＯＦ）を用いて全ての外接円径（繊維径）を測定し、平均繊維径および繊維径の標準偏差を求めた。これらの結果から下記式に基づき繊維径変動率を算出した。以上の値は全て３ヶ所の各写真について測定を行い、３ヶ所の平均値とし、ｎｍ単位で小数点１桁目まで測定し、小数点以下を四捨五入する。
繊維径変動率（ＣＶ％）＝（繊維径標準偏差／平均繊維径）×１００。

（２）不織布の目付斑
不織布を幅方向に、幅２０ｍｍ×長さ１００ｍｍにカットすることでサンプルを採取し、それぞれの重量を測定し、平均重量および標準偏差を求めた。これらの結果から下記式に基づき目付斑を算出した。
目付斑（ＣＶ％）＝（重量の標準偏差／平均重量）×１００。

（３）ドリップ
メルトブロー口金から吐出されるポリマー同士が口金直下で合流し、ポリマーの塊となって、不織布の中に混在することをドリップと言う。ポリマーの塊があるものをドリップ有り、無いものをドリップ無しとした。

［実施例１］
温度２３０℃、荷重２．１６０ｇにおけるＭＦＲが３００（ＭＦＲ測定法：ＪＩＳＫ７２１０：１９９９）のポリプロピレンを押出機にて加熱溶融し、以下の条件にてメルトブローを実施した。ポリマー吐出孔１から吐出量０．２ｇ／分、紡糸温度２８０℃にてポリマーを吐出し、気流吐出孔２から３５０℃、供給圧力３ｋｇ／ｃｍ^２の空気を用いて引っ張り、溶融接着させることでウエブを形成し、捕集ネットコンベアにて捕集することで不織布を作成した。この際、得られた不織布の平均繊維径１．２μｍ、不織布の目付は３０ｇ／ｃｍ^２となった。

用いたメルトブロー口金の口金吐出面５には、図１に示すように、ポリマー吐出孔１の周囲に３つの気流吐出孔２が配置されて吐出孔群３が構成されている。気流吐出孔２はポリマー吐出孔１を中心に中心角１２０度にて等分に配設されている。ポリマー吐出孔１の孔径はφ０．１５ｍｍ、気流吐出孔２の孔径はφ０．２ｍｍである。ポリマー吐出孔１の中心と気流吐出孔２の中心との距離は３．１ｍｍである。ポリマー吐出孔１の孔数は４０００個である。この場合、ポリマー吐出孔１の配置密度は８孔／ｃｍ^２となった。結果は、表１に記載の通り、ドリップの発生は無く、繊維径変動率１０％、目付斑２％となった。

［実施例２］
ポリマー吐出孔１と気流吐出孔２の別の配置パターンとして、図５に示すように、３つの気流吐出孔２をポリマー吐出孔１を中心として中心角１００度と１６０度となるように配置した。ポリマー吐出孔１の孔径、気流吐出孔２の孔径、ポリマー吐出孔１の中心と気流吐出孔２の中心との距離は実施例１のメルトブロー口金と同じである。この場合、ポリマー吐出孔１の配置密度は５孔／ｃｍ^２となった。その他は実施例１と同じ紡糸条件で不職布を作成した。結果は、表１に記載の通り、ドリップの発生は無く、繊維径変動率１５％、目付斑３％となった。

[実施例３、実施例４、実施例５、実施例６]
突起部材１０１を設置した実施例として、実施例３から実施例６を実施した。図６に示すように、隣接する吐出孔群３との間に突起部材１０１を設置し、ポリマー吐出孔１の孔径、気流吐出孔２の孔径、ポリマー吐出孔１の中心と気流吐出孔２の中心との距離は実施例１のメルトブロー口金と同じとし、隣接する吐出孔群３のポリマー吐出孔１の中心間距離は５．８ｍｍとした。ポリマー吐出孔１の孔数は２４００個であり、この場合、ポリマー吐出孔１の配置密度は、実施例３から６のいずれも２．４孔／ｃｍ^２となった。

実施例３では、突起部材１０１を口金吐出面５からポリマー吐出方向下流側に向かって延在させ、ポリマー吐出方向に垂直な平面で切断した断面形状が変化しないストレートとし、突起部材の表面は、突起や窪みが無い平面板を並仕上げとした。また、実施例４では、突起部材を口金吐出面５からポリマー吐出方向下流側に向かって延在させ、ポリマー吐出方向に垂直な断面で切断した断面が下流側に向かい漸減する先絞りとし、突起部材の表面形態は、突起や窪みが無い平面板を並仕上げとした。また、実施例５では、実施例３と同じ形状（ポリマー吐出方向に垂直な平面で切断した断面形状が変化しないストレート）の突起部材であり、突起部材の表面には、パンチングメタル（φ２×ピッチ３、千鳥配置）を設置した。また、実施例６では、実施例４と同じ形状（ポリマー吐出方向に垂直な断面で切断した断面が下流側に向かい漸減する先絞り）の突起部材であり、突起部材の表面には、パンチングメタル（φ２×ピッチ３、千鳥配置）を設置した。

その他は実施例１と同じ紡糸条件で不職布を作成した結果、得られた不織布の平均繊維径１．２μｍ、不織布の目付は２０ｇ／ｃｍ^２となった。表２に記載の通り、実施例３では、ドリップの発生は無く、繊維径変動率１０％、目付斑１．８％となった。また、実施例４では、ドリップの発生は無く、繊維径変動率９％、目付斑１．５％となった。また、実施例５では、ドリップの発生は無く、繊維径変動率１０％、目付斑１．７％となった。また、実施例６では、ドリップの発生は無く、繊維径変動率１０％、目付斑１．７％となった。

［比較例１］
ポリマー吐出孔１の両側に２つの気流吐出孔２が配置され吐出孔群３が構成されたメルトブロー口金を用いた。２つの気流吐出孔２はポリマー吐出孔１を中心として中心角が１８０度なるように配置されている。ポリマー吐出孔１の孔径、気流吐出孔２の孔径、ポリマー吐出孔１の中心と気流吐出孔２の中心との距離は実施例１のメルトブロー口金と同じである。この場合、ポリマー吐出孔１の配置密度は８孔／ｃｍ^２となった。その他は実施例１と同じ紡糸条件で不職布を作成した。結果は、表１に記載の通り、ドリップが発生し、繊維径変動率４０％、目付斑２０％となった。

本発明は、不織布の製造装置に関するもので、工業資材用フィルター、オムツ、生理用品、医療用マスク、花粉ガードマスク、医療用が運・ドレープといった衛生材料、電線押え巻き、自動車用資材、液体濾過用フィルター、合紙、洗車ブラシといった産業資材、食品包装材、ふろしき、テープヤーン、靴資材、カイロ、ティーバッグ、クリーニングカバーといった生活資材、べたがけ、農資ポットといった農業資材、屋根下材、土木安定シート、断熱材手段材、床材、ハウスラップといった建材、土木資材などに応用できるが、その応用範囲がこれらに限られるものでない。

１ ポリマー吐出孔
２ 気流吐出孔
３ 吐出孔群
４ 口金
５ 口金吐出面
６ ウエブ
７ 捕集ネットコンベア
８ ローラー
９ 積層板
１０ 流路
１１ 三角形
α 中心角
１０１ 突起部材
１０２ ポリマー
１０４ 列間領域

Claims (10)

1. 溶融したポリマーを吐出するためのメルトブロー口金であって、ポリマーを吐出するためのポリマー吐出孔と、気流を吐出するための気流吐出孔とが形成されており、
   １つの前記ポリマー吐出孔と、このポリマー吐出孔から近接した順の３つの前記気流吐出孔であって、このポリマー吐出孔を中心とする同一の仮想円周上に中心角９０度を越えて配置された３つの前記気流吐出孔とで吐出孔群を構成しており、
   前記吐出孔群が同一面に複数群配置されている、メルトブロー口金。
2. 一つの前記ポリマー吐出孔を中心に、３つの前記気流吐出孔が中心角１２０度で等分配置された、請求項１のメルトブロー口金。
3. 前記吐出孔群が、少なくとも２つの前記気流吐出孔を他の吐出孔群と共有している、請求項１または２のメルトブロー口金。
4. 前記ポリマー吐出孔、または前記ポリマー吐出孔と前記気流吐出孔に連通した流路が、薄板の積層構造で形成された、請求項１から３のいずれかのメルトブロー口金。
5. 前記ポリマー吐出孔の配置密度が５孔／ｃｍ^２以上である、請求項１から４のいずれかのメルトブロー口金。
6. 前記吐出孔群と吐出孔群との間に、口金吐出面からポリマー吐出方向下流側に向かって延在する突起部材が設けられた、請求項１から５のいずれかのメルトブロー口金。
7. 前記突起部材のポリマー吐出方向に垂直な平面で切断した断面積が、ポリマー吐出方向下流側に向かうにつれて小さい、請求項６のメルトブロー口金。
8. 前記突起部材の前記吐出孔群に面しているそれぞれの表面に、複数の突起、窪み、又は突起と窪みが点在して形成された、請求項６または７のメルトブロー口金。
9. 前記突起部材の前記吐出孔群に面しているそれぞれの表面に、前記口金吐出面に平行方向に延在する複数の突起、窪み、又は突起と窪みが形成された、請求項６または７のメルトブロー口金。
10. 請求項１から９のいずれかのメルトブロー口金を用いた不織布の製造方法。

Images