JP2021123806A - 不織布の製造装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本実施形態による複数のフィラメントの束(以下、「フィラメント集合体」という)3,4a,4b,5及びこれを含む不織布6は、特別な装置を用いることなく、通常の複合溶融紡糸法による不織布製造装置により得ることができる。中でも、生産性に優れるスパンボンド法による不織布製造装置が好ましく用いられる。
図1は、本発明の第1の実施形態に係る不織布製造装置の一例としてスパンボンド不織布製造装置(以下、「不織布製造装置」という)100における概略図を、限定目的ではなく例示目的で示す。図中の白抜きの矢印A、矢印B1、矢印B2、矢印C及び黒矢印Dは、フィラメント集合体3の紡出方向、第1のフィラメント集合体4aの偏向方向、第2のフィラメント集合体4bの偏向方向、捕集ベルト61の搬送方向(以下、「MD方向」ともいう)及び捕集ベルト61の周回方向をそれぞれ表している。また、図中のX軸方向は、搬送方向C(MD方向)を示すものであり、Y軸方向は、捕集ベルト61におけるMD方向と直交する方向(以下、「CD方向」ともいう)を示すものであり、Z軸方向は、X軸方向及びY軸方向と直交するとともに紡出方向Aと平行な方向を示すものである。
第1の原料樹脂1は、熱可塑性樹脂を主成分とする。すなわち、第1の原料樹脂1は、第1の原料樹脂1の全固形分を基準にして90質量%以上100質量%以下の量で熱可塑性樹脂を含むことができる。第1の原料樹脂1に適用可能な熱可塑性樹脂としては、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)等のポリオレフィン系の樹脂が化学的に安定していて安全性が高いため、衛生材の用途として好ましく使用される。複合繊維からなるフィラメントの紡糸性等の観点から、熱可塑性樹脂には、ポリプロピレン(PP)がより好ましく使用される。
第2の原料樹脂2は、熱可塑性樹脂を主成分とする。詳細には、第2の原料樹脂2は、第2の原料樹脂2の全固形分を基準にして90質量%以上100質量%以下の量で熱可塑性樹脂を含む。
複合繊維からなるフィラメントは、第1の原料樹脂1及び第2の原料樹脂2のそれぞれにおいて、熱可塑性樹脂に加えて、本発明の目的を損なわない範囲で必要に応じて添加物を含有していてもよい。安全性を確保しつつ必要な機能を発揮させるために、添加物は第1の原料樹脂1及び第2の原料樹脂2を合わせた全固形分を基準にして1質量%以下とすることが好ましい。
本実施形態による不織布6は、フィラメント集合体5からなり、1つの層からなる単層構成を有していてもよく、また、複数の層からなる多層構成を有していてもよい。
図2は、本実施形態の最適な一例として示される、吐出口42b周縁における搬送方向Cの上流側に設けられ、コアンダ効果を利用する一対の櫛歯状の羽50の詳細を説明する図である。なお、本実施形態の他の例については以下の理由により説明を省略する。まず、吐出口42b周縁における搬送方向Cの下流側に設けられ、コアンダ効果を利用する一対の櫛歯状の羽50−1(不図示)については、吐出口42bの中心を通る鉛直線c(図2(a)参照)に対して、一対の櫛歯状の羽50と鏡像の関係となっているためである。また、吐出口42b周縁における搬送方向Cの上流側に設けられ、接触板として機能する一対の櫛歯状の羽50−2(不図示)については、図2(a)に示される一対の櫛歯状の羽50のそれぞれの下端を下流側に向けて傾斜させて、Z軸方向からみた際に、吐出口42bに重なるように配置している点のみが、一対の櫛歯状の羽50と異なるためである。さらに、吐出口42b周縁における搬送方向Cの下流側に設けられ、接触板として機能する一対の櫛歯状の羽50−3(不図示)については、吐出口42bの中心を通る鉛直線c(図2(a)参照)に対して、一対の櫛歯状の羽50−2と鏡像の関係となっているためである。
第1の櫛歯状の羽51は、図3(a)に示すように、それぞれ、上底の長さW1uが下底の長さW1dと比べ短い台形形状であり、また、複数の第1の櫛歯状の羽51の上底側同士の間隔S1uは、下底側同士の間隔S1dと比べ長い。これにより、詳細は後述するが、複数の第1の櫛歯状の羽51同士の隙間領域50a(図2(b)参照)を通過する第2のフィラメント集合体4bの流路面積を確実に確保することができる。本実施形態の第1の櫛歯状の羽51では、上底の長さW1u、下底の長さW1d、高さL1、上底側同士の間隔S1u及び下底側同士の間隔S1dを、例えば、11(mm)、17(mm)、75(mm)、9(mm)及び3(mm)とするものであるが、これに限るものではない。また、本実施形態の第1の櫛歯状の羽51は、台形形状であるが、これに限らず、隙間領域50aを通過する第2のフィラメント集合体4bの流路面積を確保することができる形状であればよい。
第2の櫛歯状の羽52は、図3(b)に示すように、それぞれ、横幅W2及び高さL2を有する矩形形状である。ここで、本実施形態において、複数の第2の櫛歯状の羽52同士の間隔S2は、複数の第1の櫛歯状の羽51の上底側同士の間隔S1u以下、かつ、下底側同士の間隔S1d以上としてもよい。これにより、複数の第1の櫛歯状の羽51同士の隙間領域50aより、複数の第2の櫛歯状の羽52同士の隙間領域を小さくしているため、第2のフィラメント集合体4bを、確実に、第2の櫛歯状の羽52に沿って、偏向させることができる。また、複数の第2の櫛歯状の羽52の間に間隔S2を設けることにより、第2の櫛歯状の羽52における表面(第2のフィラメント集合体4bが沿う面)から裏面への第2の吐出エアー41b2の流れを許容し、第2の吐出エアー41b2の流路抵抗を下げることができ、コアンダ効果をより効果的に働かせることができる。本実施形態の第2の櫛歯状の羽52では、横幅W2、高さL2、及び、第2の櫛歯状の羽52同士の間隔S2を、例えば、17(mm)、80(mm)及び3(mm)とするものであるが、これに限るものではない。
一対の櫛歯状の羽50は、搬送方向Cからみて、複数の第1の櫛歯状の羽51同士の隙間領域50aを覆うように、複数の第2の櫛歯状の羽52が千鳥配置されている。なお、図2(b)は、搬送方向Cとは反対側からみた図である。これにより、隙間領域50aを通過した第2の吐出エアー41b2及び第2のフィラメント集合体4bに対して、確実に、第2の櫛歯状の羽52によるコアンダ効果の影響を働かせることができるため、第2の櫛歯状の羽52に対して非接触で確実に沿わせることができる。ここで、本実施形態において、図2(b)に示すように、第2の櫛歯状の羽52の高さL2を第1の櫛歯状の羽51の高さL1と比べ長くしてもよい。これにより、隙間領域50aを通過した第2のフィラメント集合体4bを、確実に、第2の櫛歯状の羽52に対して非接触で沿わせることができるため、詳細は後述するが、CD方向におけるフィラメント集合体の分散状態を積極的に制御することができる。
図4は、図1に示される捕集ベルト61におけるフィラメント集合体4a,4bの堆積過程を説明する斜視図であり、図5は、フィラメント集合体4a,4bの堆積過程を詳細に説明する図である。ここで、図4中の黒矢印Eは、吸引ボックス69の吸引方向を表している。
本発明の実施例1乃至実施例9の各実施例に係る分散手段及び捕集ベルト61の各領域において、物性に係る9個のパラメータについて、比較例1及び比較例2に対する比較評価を行った。この比較評価について、以下の表1に示す。ここで、比較評価における共通する条件として、フィラメント集合体4a,4bの材質は、ポリプロピレン樹脂とし、捕集ベルト61の搬送速度は、一定(200(m/min))で稼動し、捕集ベルト61への吸引圧は、一定(−130(Pa))とした。また、第1の櫛歯状の羽51は、上底の長さW1u、下底の長さW1d、高さL1、上底側同士の間隔S1u及び下底側同士の間隔S1dを、11(mm)、17(mm)、75(mm)、9(mm)及び3(mm)とし、第2の櫛歯状の羽52は、横幅W2、高さL2、及び、第2の櫛歯状の羽52同士の間隔S2を、17(mm)、80(mm)及び3(mm)とする。さらに、第1の櫛歯状の羽51の下端部51bと捕集ベルト61との距離を、240(mm)とする。
不織布には、フィラメントの太さのばらつきなどによりムラが生じる。よって、地合の均一性の評価は、地合計(野村商事株式会社製のFMT-MIII地合評価システム)を用いて、不織布5の光透過画像を取得し、地合指数(吸光度の変数係数であり、値が小さいほど地合が良好)を測定し、平均値が200以上であれば「×」、平均値が185以上200未満であれば「△」、平均値が175以上185未満であれば「○」、平均値が175未満であれば「◎」とした。
櫛歯状の羽の配列については、複数の櫛歯状の羽を、一列(第1の櫛歯状の羽51)、又は、搬送方向Cに対向する二列(第1の櫛歯状の羽51及び第2の櫛歯状の羽52)に配置するものを用いた。ここで、第1の櫛歯状の羽51や第2の櫛歯状の羽52は、本実施形態の最適な一例である吐出口42b周縁における搬送方向Cの上流側に設けられ、コアンダ効果を利用するものとする(図2乃至図5参照)。この櫛歯状の羽の配列は、「地合の均一性の評価」に影響を及ぼすパラメータである。
櫛歯状の羽の配置については、MD方向からみて、複数の第1の櫛歯状の羽51同士の隙間領域50aを覆うように千鳥配置、又は、この隙間領域50aを覆わないように整列配置されるものを用いた。この櫛歯状の羽の配置は、「地合の均一性の評価」に影響を及ぼすパラメータである。
垂直方向からの第1の櫛歯状の羽51の下端側がなす角度θ1(°)は、図2(a)及び図5(a)に示すように、第1のフィラメント集合体4aに対する第1の櫛歯状の羽51によるコアンダ効果の影響の強さを示すものである。よって、垂直方向からの第1の櫛歯状の羽51の下端側がなす角度θ1は、MD方向における「第1の分散領域αの幅Wαx」及びCD方向における「第1の分散領域αの幅Wαy」とは概ね比例するとともに、「地合の均一性の評価」に影響を及ぼすパラメータである。
垂直方向からの第2の櫛歯状の羽52の下端側がなす角度θ2(°)は、図2(a)及び図5(a)に示すように、第2のフィラメント集合体4bに対する第2の櫛歯状の羽52によるコアンダ効果の影響の強さを示すものである。よって、垂直方向からの第2の櫛歯状の羽52の下端側がなす角度θ2は、MD方向における「第2の分散領域βの幅Wβx」及びCD方向における「第2の分散領域βの幅Wβy」とは概ね比例するとともに、「地合の均一性の評価」に影響を及ぼすパラメータである。
MD方向における第1の分散領域αの幅Wαx(mm)は、図5(a)に示すように、偏向された第1のフィラメント集合体4aと捕集ベルト61との衝突及び分散により生じる領域のMD方向幅を示し、「地合の均一性の評価」に影響を及ぼすパラメータである。
MD方向における第2の分散領域βの幅Wβx(mm)は、図5(a)に示すように、偏向された第2のフィラメント集合体4bと捕集ベルト61との衝突及び分散により生じる領域のMD方向幅を示し、「地合の均一性の評価」に影響を及ぼすパラメータである。
CD方向における第1の分散領域αの幅Wαy(mm)は、図5(b)に示すように、偏向された第1のフィラメント集合体4aと捕集ベルト61との衝突及び分散により生じる領域のCD方向幅を示し、「地合の均一性の評価」に影響を及ぼすパラメータである。
CD方向における第2の分散領域βの幅Wβy(mm)は、図5(b)に示すように、偏向された第2のフィラメント集合体4bと捕集ベルト61との衝突及び分散により生じる領域のCD方向幅を示し、「地合の均一性の評価」に影響を及ぼすパラメータである。
実施例1乃至実施例9の評価の対比から明らかなように、「櫛歯状の羽の配列」を「二列」とし、「櫛歯状の羽の配置」を「千鳥配置」とすることにより、「地合の均一性の評価」を「△」以上に高めることができるとの結論を得た。さらに、実施例1乃至実施例9における各分散領域の幅Wαx,Wβx,Wαy,Wβyが取り得る値を考察すると、MD方向及びCD方向おけるフィラメント集合体の分散状態が制御可能であることも分かった。
本発明の第2の実施形態について説明する。第2の実施形態の基本的な構成は、第1の実施形態と同じであるから、以下では、第1の実施形態と異なる第2の櫛歯状の羽52’を中心に第2の実施形態を説明する。
本発明は、上述した各形態や、各実施例、随所に述べた変形例に限られることなく、本発明の技術的思想から逸脱しない範囲で、適宜の変更や変形が可能である。
2 第2の原料樹脂
3 フィラメント集合体(延伸状態)
4 フィラメント集合体(偏向状態)
4a 第1のフィラメント集合体
4b 第2のフィラメント集合体
5 フィラメント集合体(搬送状態)
6 不織布
11 第1の押出機
12 第2の押出機
20 紡糸口金
30 冷却用送風機
40 イジェクター
41a イジェクター用高圧エアー
41b 吐出エアー
41b1 第1の吐出エアー
41b2 第2の吐出エアー
42 ボディー
42a 吸引口
42b 吐出口
42c 内壁
50 一対の櫛歯状の羽
51 第1の櫛歯状の羽
51a 上端部
51b 下端部
52,52’ 第2の櫛歯状の羽
52a,52a’ 上端部
52b,52b’ 下端部
52c’ 屈曲点
60 捕集コンベア
61 捕集ベルト
69 吸引ボックス
100 スパンボンド不織布製造装置
Wα 第1の分散領域の幅
Wαx MD方向への第1の分散領域の幅
Wαy CD方向への第1の分散領域の幅
Wβ 第2の分散領域の幅
Wβx MD方向への第2の分散領域の幅
Wβy CD方向への第2の分散領域の幅
α 第1の分散領域
β 第2の分散領域
γ 搬送領域
θ1 垂直方向に対する第1の櫛歯状の羽の下端側がなす角度
θ2 垂直方向に対する第2の櫛歯状の羽の下端側がなす角度
Claims (5)
- 溶融した熱可塑性樹脂をフィラメントから構成されるフィラメント集合体として押し出す紡糸手段と、
前記フィラメント集合体を空気力学的に延伸させる延伸手段と、
前記フィラメント集合体を堆積させ所定の搬送方向に搬送する搬送手段と、
を備え、
前記延伸手段は、吸引口と、吐出口と、前記吐出口の前記搬送方向の上流側又は下流側に設けられ、前記搬送方向に対向する一対の櫛歯状の羽と、
を備え、
前記一対の櫛歯状の羽は、前記吐出口に隣接して配置される複数の第1の櫛歯状の羽と、前記搬送方向からみて、前記複数の第1の櫛歯状の羽同士の隙間領域を覆うように千鳥配置される複数の第2の櫛歯状の羽とを有し、
前記第1の櫛歯状の羽及び前記第2の櫛歯状の羽の下端部は、前記搬送手段の上面における前記搬送方向と直交する方向からみて、垂直方向に対して前記搬送方向の上流側又は下流側の同方向に向けて異なる角度で傾斜していることを特徴とする不織布の製造装置。 - 前記第1の櫛歯状の羽が、上底と比べ下底が長い台形形状であることを特徴とする請求項1に記載の不織布の製造装置。
- 前記搬送方向からみて、前記第2の櫛歯状の羽が、矩形形状であることを特徴とする請求項2に記載の不織布の製造装置。
- 前記一対の櫛歯状の羽は、前記吐出口の前記搬送方向の上流側に設けられ、
前記第1の櫛歯状の羽及び前記第2の櫛歯状の羽は、上端部から下端部へ向かうにつれて、前記延伸手段の吐出口からそれぞれ遠ざかるように傾斜しており、
前記搬送方向に直交する水平方向からみて、垂直方向に対して前記第1の櫛歯状の羽の下端側がなす角度を、1〜55°とするとともに、垂直方向に対して前記第2の櫛歯状の羽の下端側がなす角度を、6〜60°とすることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の不織布の製造装置。 - 前記搬送方向に直交する水平方向からみて、前記第1の櫛歯状の羽に対して前記第2の櫛歯状の羽がなす角度を、上端側に比べ下端側で大きくすることを特徴とする請求項4に記載の不織布の製造装置。
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