JP3360377B2 - メルトブロー紡糸口金装置 - Google Patents

メルトブロー紡糸口金装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】 本発明はメルトブロ−紡糸口金
装置に関し、特に異なる紡糸原液をそれぞれ別の紡糸孔
より各別に押出し、押し出された未延伸糸を高速気流で
ブロ−ン紡糸する混繊型メルトブロ−紡糸口金装置に関
する。このようなメルトブロ−紡糸口金装置は、目的に
応じた各種の分離板に容易に変更でき、各種の極細混繊
糸が容易に得られる。繊度斑の少ない安定した極細混繊
糸が得られ、任意の混繊比、各種原液の混繊型メルトブ
ロ−紡糸に対応できる。安価な各種混繊用分離板のみを
変更すればよく、紡糸口金装置の作製は容易である。口
金幅が大きくでき、生産性の高い装置とすることができ
る。さらに口金装置を損傷せず、長期間繰り返して使用
でき、並列型複合繊維が混繊された物も得られる。本発
明のメルトブロ−紡糸口金装置は、ウェブ状で又は不織
布もしくは成形物に加工し、マスク、精密濾過用フイル
タ−、バツテリ−セパレ−タ−、衛生材料、断熱材等の
用途に使用される極細混繊糸が得られる。
【0002】
【従来の技術】 熱可塑性合成樹脂を紡糸口金より溶融
押出し、押し出された未延伸糸に対し紡糸口金の両側に
設けられた間隙から高速の気流を噴出してブロ−ン紡糸
する、いわゆるメルトブロ−紡糸は、例えば繊維径10
μm以下の極細繊維を得ることができ、しかも紡糸と不
織布の製造を連続的に行う事が出来るので極細繊維不織
布の製造には有利な方法である。
【0003】 近年、異なる二種のポリマ−を複合メル
トブロ−紡糸する方法、混繊型でメルトブロ−紡糸する
方法等が提案されている。いわゆる複合メルトブロ−紡
糸については、特開昭60−99057及び特開昭60
−99058号公報に、二種のポリマ−をそれぞれの押
出機から導入するための導管、導管に接続した複合成分
を結合するための孔、及びエア−オリフィスとを備えた
並列型複合メルトブロ−紡糸口金装置及び紡糸方法が開
示されている。該特許によればポリプロピレン/ポリエ
ステル、ポリプロピレン/ナイロン−6等、様々な異質
ポリマ−の組合せで並列型複合メルトブロ−紡糸法極細
繊維を製造できるとしている。上記二件に開示された紡
糸口金装置や複合繊維の製法にあつては、ダイを通過す
る粘度が類似するように、押出機内の温度や滞留時間、
ポリマ−の組成等を制御することによつて達成できると
している。しかしこのような紡糸口金装置では、きわめ
て精密な押出機内の温度や滞留時間、ポリマ−の組成等
の制御が可能であつて、且つダイ内部での滞留時間が短
い、比較的小型のダイを備えた生産性を考慮しない場合
にのみ均一な複合繊維の製造が可能である。
【0004】 特開平4−370210号公報には、第
一液溜と第二液溜の分割室を有し、該室底部から先細な
先端にかけて斜めに穿孔されたそれぞれの原液を導く、
第一紡糸孔、第二紡糸孔が穿孔された混繊型メルトブロ
−紡糸口金装置が開示されている。該装置にあつては、
口金の先端幅をある特定の幅を持った物とすることによ
り、斜めに紡糸された糸が、高速気流と接触するまでの
間に鉛直方向に向きを変え、且つ溶融樹脂が少し固まつ
た状態で気流と接触するので糸切れやシヨツトなしに混
繊紡糸ができるとしている。
【0005】 しかし従来の装置によれば、あくまでも
繊維の紡糸方向は斜めであり、ノズルピ−ス突端部直下
の溶融状態の繊維と高速気流によつて発生する随伴気流
との接触が異種成分間で非対称である。従つてノズルピ
−ス突端部では乱気流が発生しやすい。即ち該乱気流で
十分に延伸されない内に繊維間でブロツキングを起こし
繊維塊が発生しやすいと言う課題がある。特にこの傾向
は、各成分の混繊比が1/1を離れ、2/1、3/1等
になる程、紡糸された各成分の糸に対する高速気流の接
触が不均一、不規則になり、同種繊維間、異種繊維間等
でブロツキング化が起こり、繊維塊が多量に発生しやす
い。又従来の装置は鉛直方向にブロ−ンするように備え
られた場合のみ有効であり、斜め、又は横方向にブロ−
ン紡糸するように備え付けられた場合は前記現象がさら
に顕著なるという欠点がある。又従来の装置によれば、
紡糸孔が一つの口金ブロツクに斜めに穿孔されているの
で、紡糸孔の長さが鉛直方向に穿孔された物に比べて長
くならざるを得ず、これは紡糸孔を精度良く、安価に穿
孔することが困難である。しかも該装置は紡糸後、焼
成、超音波洗浄等を経て再組立、再使用する際、紡糸孔
が長いので、該孔の壁に付着する異物の除去が不十分と
なり易く、各紡糸孔で吐出斑や螺旋状の糸が吐出する原
因にもなり、均一な糸を紡糸することが困難である。仮
にかかる問題を解決するために、紡糸孔を短くした場
合、紡糸孔にかかる樹脂圧が小さくなり、粘度や物性の
異なる広範囲な異質ポリマ−の組合せに対応出来なくな
る。さらには口金ブロツク先端部が歪を生じたり、亀裂
を起こす危険性がある。これは口金幅を大きく又は紡糸
孔を多くするとさらに顕著であり、生産性を考慮した装
置とはいえない。又従来の装置にあつては、各成分で混
繊比を変える場合、各混繊比に相当する複数の口金が必
要であり、必然的に高価な装置にならざるを得ないとい
う課題がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】 本発明の目的は、粘
度や物性の異なる広範囲な異質ポリマ−の組合せに対応
でき、しかも繊維塊や糸斑の少ない混繊型メルトブロ−
紡糸口金装置を提供することにあり、他の目的は異質ポ
リマ−の混繊比率を変える場合、高価な口金を変えずに
安価な分離板のみを交換することにより任意の混繊比率
に対応出来、且つ口金内腔や分離板等が損傷しにくいメ
ルトブロ−紡糸装置を提供することにある。又他の目的
は長手方向の口金幅が大で生産性の良いメルトブロ−装
置を提供することにある。更に他の目的は垂直方向のみ
ならず任意の方向にブロ−ン紡糸できる装置を提供する
ことにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】 上記課題を解決するた
めの本発明の構成は以下の通りである。
【0008】1:メルトブロ−紡糸口金装置であって、
二種の紡糸原液を受け入れ後記分離板(4)を挿入する
ための内腔(22)が削設され、且つ内腔底面(X)に
紡糸導入孔(14)及び紡糸孔(15)が穿孔された口
金板(5)と、前記異なる原液を前記紡糸導入孔(1
4)に導く分離溝が側面から底面にかけて削設された
着容易な混繊分離板(4)と、前記口金板(5)の周
りに前記紡糸孔(15)の出口に向けて形成された気体
噴出用間隙(16)とを備え、二種の紡糸原液はそれぞ
れの原液受部孔(13)と分離板(4)の左右の分離溝
(17a、17b)を通った後、口金板の紡糸導入孔
(14)を通り、紡糸孔(15)より紡糸され、前記気
体噴出用間隙(16)から噴出される気体により極細化
されるように構成されていることを特徴とするメルトブ
ロ−紡糸用口金装置。
【0009】 2.上部素子と下部素子に分割し契合
定され、下部素子の底面に分離溝が削設され分離隔壁が
形成された分離板であり、口金板に穿孔された紡糸導入
孔の径より幅ひろの分離溝が底面に削設された下部素子
である分離板、口金板に穿孔された紡糸導入孔を二以上
覆う大きさに分離溝が削設された下部素子である分離
、幅又は/及び深さの異なる分離溝が削設された下部
素子である分離板のいずれかの分離板を備えていること
を特徴とするとする前記1項記載のメルトブロ−紡糸口
金装置。
【0010】 分離板の底面と口金板の内腔底面が密着
された分離板、分離板の側面と口金板の内腔側面が密着
された分離板、分離板の底面と口金板の内腔底面との間
に、狭あいな間隙がある分離板、分離板の側面と口金板
の内腔側面との間に、狭あいな間隙がある分離板のいず
れかの分離板に交換することのできる前記1または2項
記載のメルトブロ−紡糸口金装置。
【0011】
【実施例】 以下、本発明を図面に基いて詳細に説明す
る。図1は本発明の混繊型メルトブロ−紡糸口金装置の
正面概略断面図、図2は口金装置下部の拡大断面図であ
る。本発明の混繊型メルトブロ−紡糸口金装置(1)
は、内腔(22)が削設され且つ内腔底面(X)に紡糸
導入孔(14)及び紡糸孔(15)が穿孔された口金板
(5)、それぞれの原液を分離し前記紡糸導入孔へ導く
分離板(4)、前記紡糸孔(15)の出口に向けて形成
された気体噴出用間隙(16)とから主として構成さ
【0012】 分離板(4)、口金板(5)は、口金板
の原液供給側に二種の紡糸原液をそれぞれ別々に供給す
る原液供給装置にボルト(11)で固定されている。原
液供給装置は、例えば、原液A及び原液Bがそれぞれ供
給される原液導入溝(7a,7b)が削設された原液供
給板(2)と、該原液供給板を経て供給された原液A、
Bを均一に分配する分配板(3)とから構成されてい
る。
【0013】 該原液供給板(2)には導入溝が溝状に
削設されて、その排出口は広角状に削設され、分配板
(3)の分配溝に合致するようになつている。該原液供
給板(2)は一体物でもよいが本例の場合は左部材、中
央部材、右部材の三個に分割されており、ボルトで固定
されている(図示せず)。
【0014】 分配板(3)には分配溝(9a,9b)
が長手方向、図1でいう前後方向に削設されている。さ
らにその底には分配孔(8a,8b)が多数穿孔されて
いる。該分配溝にはフイルタ−(10)が装着され、該
分配溝の底はフイルタ−の支持材をも兼ねている。該フ
イルタ−は分配板の原液排出部腹面、又は原液供給板の
原液受部口側に備えていても良い。
【0015】 口金板(5)の内腔は、その内腔に配置
された分離板(4)で左右に分離され、2室の原液受部
溝(13)と、その下部近傍側面及び内腔底部に狭あい
な間隙(12,D1)を形成している。口金板(5)の
上面は後記分離板を挿入するための内腔が長手方向図1
でいう前後方向に削設されており、該内腔底面(X)に
は紡糸導入孔(14)及び該孔の下部に中心軸が一致す
る紡糸孔(15)が穿孔されている。
【0016】 上記の構成において、2台の押出機より
溶融押し出されたA成分、B成分のそれぞれの原液は、
2台のギアポンプにより、原液供給板のそれぞれの原液
受部口(図示せず)に至り、それぞれの原液導入溝(7
a,7b)を経て分配板(3)の分配溝(9a,9b)
に排出される。各原液はそれぞれの原液受部溝(13)
と分離板の左右の分離溝(17a,17b)を通り、口
金板の紡糸導入孔(14)を通り紡糸孔(15)より紡
糸される。分離溝(17)は底面にのみ削設され分離隔
壁が形成されてもよく、分離溝は側面から底面にかけ削
設されてもよい。分離溝は口金板に穿孔された紡糸導入
孔の径と同一でもよく、幅ひろでもよく、幅狭でもよ
く、分離溝の一部と紡糸導入孔の一部が重なったもので
もよく、各原液別に紡糸導入孔に導ければよい。
【0017】 本発明の口金装置において、該口金板
(5)の内腔の底面(X)と分離板(4)の底面(K)
即ち分離隔壁(19)は密着するか、は密着せず狭あ
いな間隙(D1)を形成している。又該分離板下部近傍
の略V状放射部側面(M)と、口金板内腔下部近傍の略
V状放射部側面(Y)は密着するか、又は密着せず狭あ
いな間隙(W3)を形成している。該底面、又は側面、
又はその両方に狭あいな間隙がある場合、口金装置を組
立時に該側面や底面を損傷することがない。尚該間隙W
3、D1は約0.1から10mmが好ましい。該間隙が
0.1mm未満若しくは密着している場合、口金装置を
組立時に該側面や底面を損傷する恐れがあるため十分注
意が必要である。該間隙が10mmを越える場合、原液
の移動速度が遅すぎ原液の異常な熱分解や炭化、紡糸導
入孔での異常な圧力変動等がおきやすいので好ましくな
い。
【0018】 口金板に穿孔されている紡糸導入孔(1
4)の径(W2)は多ホ−ル化による生産性の向上及び
各成分の混合阻止という点で約0.25〜5mmが好ま
しい。紡糸孔(15)は繊度斑の少ない極細繊維を得る
という点で径約0.1〜2mmが好ましい。紡糸孔のL
/Dは3以上が好ましく原液の整流効果と穿孔加工精度
を考慮すればL/D5〜20がより好ましい。該紡糸孔
は約0.5mm〜10mm間隔で穿孔されている。又該
紡糸孔は紡糸導入孔の径と同じであつてもよく、各種異
径断面であつてもよい。
【0019】 分離板(4)は頂部(20)で分配板
(3)にボルトで固定されている。該分離板は密着部
(21)で上部素子と下部素子が密着しボルト(11)
で固定されている。該分離板(4)には側面から底面に
かけて分離溝(17a,17b)が削設されている。該
溝の間には分離隔壁(19)がある(図1,図2,図
7)。又該分離板は一体物であつてもよい。
【0020】 図3〜図6は、分離板底面と口金板内腔
底面との関係を説明するための概略図である。分離溝
(17a,17b)はその幅(W1)が紡糸導入孔の径
(W2)より大で削設されている。しかも該溝は、底面
において該導入孔を完全に覆う大きさで、即ち図3にお
いて上下、左右方向の長さが大きく削設されている。
【0021】 分離溝は、A成分とB成分の混繊比率が
孔数比で1/1の場合、図3のように交互に一個ずつ、
又は図5のように各二個ずつ、あるいは三個以上ずつ、
左右の溝数が同数ずつ又は略同数ずつ削設されている。
又混繊比率が2/1の場合、図4のように左に二個右に
一個の割合で削設されている。該分離溝は紡糸導入孔
(14)一個に対し一個あれば良いが、図6のように該
導入孔二個以上に一個削設されていても良い。
【0022】 又図7に示す、分離板の側面(長手方
向)概略図において、各分離溝は特に長さが限定される
ものではない。該溝は分離板の略V状放射部近傍にのみ
削設されていてもよく、上部受部溝側に延設されていて
もよい。又該溝の幅や深さは底面のそれと違つていても
良い。分離板外壁と口金板内腔壁との間隙で構成される
原液受部溝(13)は口金の長手方向に広がつており、
ここを流れ降りる紡糸原液に口金の長手方向にわたつて
圧力斑(紡糸孔ごとの吐出斑)を起こし、繊度斑につな
がる場合があるが、この分離溝(17a,17b)を設
けることにより均一な樹脂圧力を維持でき、繊度斑の発
生を阻止できる。
【0023】 分離溝の幅(W1)は約0.26〜10
mmが好ましい。二個以上の紡糸導入孔に対し1個の分
離溝が削設されている場合、その幅は紡糸導入孔を完全
に覆う幅、即ち10mm以上であつてもよい。該分離溝
の深さ(D2)は、約0.1〜10mmが好ましくより
好ましくは約0.2〜7mmである。このような範囲を
とることにより、該溝を流れ、紡糸孔に至るまでの原液
が異常な高速流となつたり、逆に異常に遅くなり異常な
熱分解等を起こすことがない。又該溝(17)はその深
さが左右又は/及び上部と下部で異なつていてもよい。
例えば、比較的高粘度のポリマ−を導く場合、該成分側
は深く、逆に低粘度のポリマ−を導く場合、該成分側は
浅く削設されている方がよい。
【0024】 該分離板(4)の各分離溝の間に配置さ
れた分離隔壁(19)は、各底面が密着された場合、A
成分とB成分の互いのポリマ−が混じりあうのを完全に
阻止し、二種の異成分どうしの混繊型メルトブロ−紡糸
になる。又、狭あいな間隙(D1)がある場合であつて
も、その間隙が比較的小さい場合は前記同様互いのポリ
マ−が混ざり合わない単成分どうしの混繊になる。しか
し間隙(D1)の間隙が比較的大きい場合、その底面紡
糸導入孔近傍において、左右から導かれたそれぞれのポ
リマ−が交互に成分比の異なる並列型複合繊維となつた
混繊糸になる。又、分離溝の幅と深さ、並びに分離板外
壁と口金板内腔の間隙を長手方向で任意の大きさに設定
することにより、単成分繊維や二成分の複合比率の異な
る並列型複合繊維が混繊した糸、又は二成分の複合比率
が小の並列型複合繊維と大きい並列型複合繊維が混繊し
た糸等、任意の混繊が可能となる。
【0025】 上記分離板は分離溝(17)の削設が孔
加工と比較して極めて容易であり、安価に作製出来る。
従って左右で分離溝の数やその幅が違う物を数個用意
し、該分離板を交換するのみで容易に混繊比率や粘度の
異なるポリマ−等に対しても、繊度斑や繊維塊等がない
極細混繊糸を紡糸できる。
【0026】 気体噴出用間隙(16)は、口金板の周
りに設けられた気体間隙調節板(6)との間に形成され
ている。紡糸孔から紡糸された未延伸糸は、口金板左右
にある気体導入口(18)より高温高圧の気体が導入さ
れ、気体噴出用間隙(16)より該気体が噴出され、該
気体により極細化され、口金板下部に配置された捕集装
置で極細繊維ウェブとして捕集される。なお該噴出気体
は空気窒素ガス等の不活性気体が用いられ、温度は約1
00〜500℃、圧力は約0.1〜6kg/cm2であ
る。
【0027】 本発明装置により得られる混繊糸の断面
を模式的に示すと図8(a)、(b)、(c)のように
なる。(a)はA成分繊維(23)とB成分繊維(2
4)が完全に分離された極細繊維で、該分離板(4)の
底面と口金板の内腔底面が密着された場合は勿論のこ
と、比較的狭あいな間隙(D1)がある場合であつて
も、紡糸導入孔(14)入り口近傍において、左右から
導かれたそれぞれのポリマ−が混合するのを阻止し得た
混繊繊維である。(b)はA成分/B成分の複合比が異
なる並列型複合繊維の混繊極細繊維である。該混繊繊維
は分離溝の幅は/及び深さを長手方向及び左右方向で
同じ大きさで交互に削設し、狭あいな間隙(D1)を比
較的大きくとり、比較的粘度差の小さいポリマ−を使用
することにより得られる。(c)は二種類の単成分繊維
とA成分/B成分の複合比が異なる並列型複合繊維の混
繊極細繊維である。該繊維は分離溝の幅又は/及び深さ
を長手方向で交互に、任意の異なる大きさで削設し、狭
あいな間隙(D1)を前記(a)と(b)の中間位に
し、比較的粘度差の小さいポリマ−を使用することによ
り得られる。又比較的粘度差が大であると何れかの成分
が半月状の複合繊維が得られる。また本発明のメルトブ
ロ−紡糸口金装置は垂直方向のみならず、水平方向など
任意の方向に紡糸できる。該繊維はそのまま、又はコロ
ナ放電処理、親水化処理、抗菌剤処理、等の改質化処理
をしたり、或いは他の繊維と混合、積層等をしたり、加
熱により一方の成分繊維を融着等をし、ウェブ状、不織
布状等で種々の用途に使用される。
【0028】
【発明の効果】 本発明のメルトブロ−紡糸口金装置
は、口金板と、脱着容易な混繊用分離板を備えているの
で、目的に応じた任意の極細混繊糸が容易に得られる。
原液の粘度斑や紡糸温度斑等が少々起きても各種の整流
機能のものを選ぶことができ、繊度斑の少ない安定した
極細混繊糸が得られ、任意の混繊比、各種原液の混繊型
メルトブロ−紡糸に対応できる。従来の高価な口金を作
製することなく、各種混繊用分離板のみを変更すればよ
く、さらに上部素子と下部素子に分割できるものを選ぶ
と、紡糸口金装置の作製はより容易であり、安価であ
る。安定紡糸ができ作製容易な口金のため、紡糸孔も多
く穿孔でき、口金幅が大きくできるので生産性の高い装
置とすることができる。分離板と口金板がその底面や側
面で狭あいな間隙がある状態で配置された物は、上記の
ような効果にプラスし口金板と分離板の両方を損傷せ
ず、長期間繰り返して使用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の混繊型メルトブロ−紡糸口金装置の
正面概略断面図
【図2】 口金装置下部の拡大断面図
【図3】 分離板底面と口金板底面との関係を説明する
ための図(混繊比1/1)
【図4】 分離板底面と口金板底面との関係を説明する
ための図(混繊比2/1)
【図5】 分離板底面と口金板底面との関係を説明する
ための図(混繊比1/1)
【図6】 分離板底面と口金板底面との関係を説明する
ための図(混繊比2/1)
【図7】 分離板の側面図
【図8a】 単成分繊維同士の混繊極細繊維
【図8b】 単成分繊維と成分比率の異なる並列型複合
繊維の混繊極細繊維
【図8c】 単成分繊維と一部が複合化された繊維の混
繊極細繊維
【符号の説明】
1:混繊型メルトブロ−紡糸口金装置、2:原液供給
板、 3:分配板、 4:分離板、 5:口金板、 6:
気体間隙調節板、 7a:A成分原液導入溝、7b:B
成分原液導入溝、 8a:A成分分配孔、 8b:B成分
分配孔、9a:A成分分配溝、9b:B成分分配溝、 1
0:フイルタ−、 11:ボルト、 12:狭あいな間
隙、13:原液受部溝、14:紡糸導入孔、15:紡糸
孔、16:気体噴出用間隙、17a:A成分分離溝、1
7b:B成分分離溝、18:気体導入口、19:分離隔
壁、20:分離板の頂部、21:分離板の密着部、2
2:口金板の内腔、23:A成分繊維、24:B成分繊
維、25:一部が複合化された繊維、D1:分離板の底
面Kと口金板底面Xとの狭あいな間隙、D2:分離溝の
深さ、W1:分離溝の幅、W2:紡糸導入孔の径、W
3:分離板の略V状側面Mと口金板の略V状内面Yとの
狭あいな間隙、M:分離板下部の略V状側面、Y:口金
板下部の略V状内面、K:分離板の底面。

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 メルトブロ−紡糸口金装置であって、二
    種の紡糸原液を受け入れ後記分離板(4)を挿入するた
    めの内腔(22)が削設され、且つ内腔底面(X)に紡
    糸導入孔(14)及び紡糸孔(15)が穿孔された口金
    板(5)と、前記異なる原液を前記紡糸導入孔(14)
    に導く分離溝が側面から底面にかけて削設された脱着容
    易な混繊分離板(4)と、前記口金板(5)の周りに
    前記紡糸孔(15)の出口に向けて形成された気体噴出
    用間隙(16)とを備え、二種の紡糸原液はそれぞれの
    原液受部孔(13)と分離板(4)の左右の分離溝(1
    7a、17b)を通った後、口金板の紡糸導入孔(1
    4)を通り、紡糸孔(15)より紡糸され、前記気体噴
    出用間隙(16)から噴出される気体により極細化され
    るように構成されていることを特徴とするメルトブロ−
    紡糸用口金装置。
  2. 【請求項2】 上部素子と下部素子に分割し契合固定さ
    れ、下部素子の底面に分離溝が削設され分離隔壁が形成
    された分離板であり、口金板に穿孔された紡糸導入孔の
    径より幅ひろの分離溝が底面に削設された下部素子であ
    分離板、口金板に穿孔された紡糸導入孔を二以上覆う
    大きさに分離溝が削設された下部素子である分離板、幅
    又は/及び深さの異なる分離溝が削設された下部素子で
    ある分離板のいずれかの分離板を備えていることを特徴
    とする請求項1記載のメルトブロ−紡糸口金装置。
  3. 【請求項3】 分離板の底面と口金板の内腔底面が密着
    された分離板、分離板の側面と口金板の内腔側面が密着
    された分離板、分離板の底面と口金板の内腔底面との間
    に、狭あいな間隙がある分離板、分離板の側面と口金板
    の内腔側面との間に、狭あいな間隙がある分離板のいず
    れかの分離板に交換することのできる請求項1または2
    記載のメルトブロ−紡糸口金装置。
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