JP3512266B2 - メルトブロー成型装置及び弾性不織布の製造方法 - Google Patents

メルトブロー成型装置及び弾性不織布の製造方法

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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、メルトブロー成型装置
に関するものであり、更に詳しくは繊維配列の改善によ
り、力学的特性等の方向性が向上した不織布を製造する
のに好適なメルトブロー成型装置及び該成型装置を用い
て、縦方向の伸縮特性の向上した弾性不織布を得る製造
方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】熱可塑性ポリマーを溶融して、口金より
押し出し、高速加熱媒体で繊維を細化、あるいは気流に
より繊維を牽引して、そのまま捕集面で捕集し不織布構
造体を得るメルトブロー法やスパンボンド法などの紡糸
直結型の不織布製造法は種々のポリマー、例えばポリオ
レフィン、ポリアミド、ポリエステルなどを用いて実用
化され市販されている。特にメルトブロー法は極細繊維
不織布を製造するのに適しており、その繊維径の細さ故
にポアサイズが小さい、表面積が大きい、などの特徴を
有し、各種フィルター、サージカル衣、マスク、ワイパ
ー、衣料芯地などに積極的に使用されるようになってき
ている。
【0003】一方、ゴム弾性を有するポリウレタン、ポ
リエステル系エラストマー、ポリオレフィン系エラスト
マーを用いたメルトブロー不織布も近年開発され(特開
平5―321119号公報、特開平3―119164号
公報、特開平3―130448号公報など)、用途開発
が進められている。
【0004】上記ゴム弾性を有するメルトブロー不織布
は成型後連続的な後加工を行う場合、繊維が細かいうえ
に伸びやすいため、機械方向にある程度以上の強力が必
要であり、また、後加工を行わない場合でも伸縮テープ
や包帯などの用途では一方向の伸縮特性や強度が特に必
要となる。
【0005】このような要求に対し、従来の技術として
吐出ダイ直下でなんら付加的操作を加えることなく、単
にメルトブロー繊維流を積層した後、該積層物の一方向
のみの伸縮性を一定以下にコントロールする方法(特開
平6―173151号公報)、ネット捕集前のメルトブ
ロー繊維流に対し、直角方向から二次空気流を当て、成
型表面に対し、角度をつけることにより繊維を配列させ
る方法(特開平6―10259号公報)などが開示され
ている。前者の方法は伸度をコントロールする方向にオ
ーバーフィードした糸状物を組み込むことによるもので
あり、工程の繁雑化は避けられない。また、後者の方法
は、空気流の制御が困難であるばかりでなく新たに二次
空気流を使用するため、エネルギーコストの増大につな
がる。
【0006】
【発明の目的】本発明の目的は、上記従来技術の有する
問題点を解消し、簡単な装置で繊維配列の改善により、
力学的特性等の方向性が向上した不織布、又縦方向/横
方向の力学的特性等の割合も任意に調節できる不織布を
製造するのに好適なメルトブロー成型装置及び該成型装
置を用いて、縦方向の伸縮特性の向上した弾性不織布を
得る製造方法を提供することにある。
【0007】
【発明の構成】本発明者らは、上記目的を達成するため
に鋭意検討した結果、メトルブローされた繊維流が捕集
面に捕集されるまでにポリマーと共に噴出された加熱媒
体または、その随伴流の流れを制御するとき、得られる
不織布は、繊維配列の改善が図られ、力学的特性等の方
向性を向上させること、又縦方向/横方向の力学的特性
等の割合を任意に調整できることを見い出した。
【0008】本発明によれば、熱可塑性ポリマーを鉛直
方向に吐出落下させる、複数の吐出孔を内蔵する吐出ダ
イ(a)及び該ダイの下方に移動性捕集ネット(b)を
含むメルトブロー装置において、吐出孔群直下に、吐出
ダイ(a)の吐出孔群の下面と揺動板状体(c)の上端
(c )との距離が5〜20mmである位置に吐出流を
揺動させる曲面状板状体(c)が設けられ、その際、該
板状体は、その一端(c)を支点とし、該捕集ネット
の移動方向に沿って、円弧状運動をなし且つ、上記吐出
孔群を起点とする鉛直線と交叉しないように位置固定さ
れていることを特徴とするメルトブロー成型装置が提供
される。
【0009】以下、本発明を添付図面を参照しつつ説明
する。図1は本発明のメルトブロー成型装置の正面図、
図2は、本発明のメルトブロー成型装置に使用する曲面
揺動板状体(以下単に揺動板状体と称すことがある)
の斜視図、図3は、本発明のメルトブロー成型装置の吐
出孔近傍の断面図である。
【0010】図1において、aは吐出ダイ、bは捕集ネ
ット、cは揺動板状体、dは吐出ダイに内蔵される複数
のポリマー吐出孔、Lは吐出孔群の下面から捕集ネット
までの距離、l1 は吐出孔群の下面と揺動板状体の上
端との距離、lは吐出孔群を起点とする鉛直線とこれ
に直角な揺動板状体への最短距離、θは揺動板状体の円
弧状運動の移動角度である。又図2は曲面状揺動板状体
でC、C、L、Lは各々板状体の上端、下端、
巾、長である。更に図3においてPはポリマー吐出孔、
Sは圧空スリット、αはポリマー吐出孔を介して対向す
る圧空スリットの交叉角である。
【0011】図1において、熱可塑性ポリマーは、吐出
ダイ(a)に内蔵される複数の吐出孔(d)から、繊維
状とされ、該吐出繊維流は、吐出孔群直下に設置された
曲面状板状体(c)で揺動され、その後該板状体(c)
の下方に設置された移動性捕集ネット(b)上に積層捕
集される。この際該板状体は、その一端(c)を支点
として該捕集ネットの移動方向に沿って、円弧状運動
(移動角度θ)を行うがこの運動においても曲面状板状
体は吐出孔群を起点とする鉛直線と交叉しないように位
置固定される。曲面状板状体の位置l、lは、吐出
繊維流を細化させる噴出ガスや随伴流の速度が充分に速
い状態に保ちながら吐出繊維流が曲面状板状体に接触す
るのを防止する為、板状体と吐出流との間が負圧になら
ないように、設定することが必要である。即ち、曲面状
板状体(c)の上端(c)は、曲面状板状体(c)の
揺動が妨げられない範囲で、できるだけ吐出孔群に近づ
け、lとして5〜20mmが好ましい。且つ、板状体
(c)が揺動しても吐出繊維流に接触しないようにl
として10〜30mmとすることが好ましい。
【0012】図2は曲面状板状体を示すが、形状として
は図2に示す如きゆるやかなカーブを持つものである
又板状体の表面状態は、鏡面、梨地など適宜選択可能で
あるが、制電加工処理したものが特に好ましい。又板状
体の長さ(L)は吐出孔群から捕集面までの距離の1
/4〜2/3が好ましく、板状体の幅(L)は、加熱
加圧媒体の噴射スリット又はノズルの配列長と同等であ
ることが好ましい。
【0013】本発明において、吐出繊維流が、上記に詳
述した曲面状板状体を介して、捕集面上で方向性を持っ
て配列されるためには、曲面状板状体の角度を変えるこ
とが必要である。これにより、吐出繊維流と共に流れて
いる随伴流は、曲面状板状体に沿って流れ、繊維流の捕
集面に当たる角度が変わるのである。曲面状板状体に角
度をつけたまま静止させておいてもある程度、捕集され
た繊維は、配列するが十分でない。捕集面上で繊維を充
分に配列させる為には、該板状体の一端(図1及び図2
のC)を支点として、該捕集ネットの移動方向に沿っ
て、円弧状運動(図1及び図2のθ)をさせることが必
要である。円弧状の揺動速度は、捕集面の速度や目的と
する不織布の力学的特性(たとえば、強力や伸縮特性な
ど)に応じて、適宜変更すればよい。たとえば捕集面速
度が0.5〜150m/分に対して、揺動速度は5〜2
50回/分とする。更には、捕集面の速度に対して10
〜500倍の速度にすることが好ましい。
【0014】本発明のメルトブロー成型装置において
は、溶融ポリマーの吐出孔群からネット捕集面までの距
離(L)は10〜80cm、好ましくは15〜40cm
が好適である。捕集距離が短かすぎると、口金へ飛散繊
維の再付着あるいは、幅方向の目付分布が悪化し、ま
た、捕集距離が長すぎると、捕集面に衝突するまでに繊
維流内での絡み合いが顕著となり、均一な不織布を得る
ことが困難となる。
【0015】また第3図はメルトブロー成型装置におけ
る溶融ポリマーの吐出孔近傍の断面図を示す。ポリマー
の吐出孔Pに近接して、加熱加圧媒体を噴射するスリッ
トSが、吐出孔Pを介して角度αで対向して設置され
る。スリットの代わりに、ノズルを連続的に配列しても
よい。ポリマーの吐出孔は、上記噴射するスリット又は
ノズルと平行に、幅方向に直線状に配列される。吐出孔
数は、得られる不織布の幅長に依存するが、実質的に直
線状に配列されているならば、点状、ブロック状又は、
千鳥状など適宜選択可能である。
【0016】更に又、ポリマーの吐出温度や噴射媒体の
温度は、目的とする不織布の物性に応じて適宜変更すれ
ばよく、更には捕集後に繊維の配列状態が変化しないよ
うに、ある程度の絡みや仮接着を付与することが好まし
い。
【0017】一般に捕集面は移動しているため、繊維は
捕集と同時に移動方向へ配列しがちになる。ポリマー吐
出量が同じ場合、一度で得られる目付量を増やすために
は捕集面の移動速度を落とす必要があり、その際、繊維
がランダムに配列する傾向が増大し、得られる不織布の
物性は等方的になってゆく。
【0018】本発明では、吐出孔群と捕集面との間に、
噴射され細化されている繊維流の噴射方向を抑制する板
状体を設置しているので捕集面の速度に拘らず、捕集面
での繊維の配列状態を改善し、得られる不織布の力学的
特性等の方向性を向上させることが可能である。
【0019】本発明のメルトブロー成型装置で不織布を
製造するに際し、捕集面上に織布、編布、不織布などを
設置し、直接積層体を形成してもよく、後工程で、積層
又は、多層材料中に組み込まれていてもよい。又使用さ
れる熱可塑性ポリマーは、特に限定されることなく、用
途に応じて、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリエステ
ル、ゴム弾性を有するポリウレタン、ポリエステルエー
テル系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、ポ
リオレフィン系エラストマーなどメルトブロー法により
不織布を形成できるものであれば任意に使用できる。な
かでもゴム弾性を有する熱可塑性エラストマーから得ら
れる不織布は、縦方向に繊維が多く配列されている為、
縦方向の伸縮に際し、繊維が十分その性能を発揮できる
ものであり、又縦方向/緯方向の伸縮特性も板状体の揺
動速度や長さを変えることにより容易に改善することが
可能であるので、特に好ましい。
【0020】
【発明の効果】本発明によれば、メルトブロー法により
不織布を得るに際し、ポリマー吐出孔から噴射された繊
維流の捕集面に対する堆積角度を、吐出孔と捕集面との
間に、設置した円弧状に揺動する曲面状板状体を用いる
ことによって、連続的に変化させ、捕集面の移動方向へ
繊維の配列を高めることが可能となる。その結果、得ら
れる不織布は、縦方向の力学的特性例えば強力、伸縮特
性に優れた性質を有する。特に熱可塑性エラストマーか
ら得られる不織布は、縦方向の伸縮特性に優れ該不織布
は、包帯、絆創膏、テーピングアンダーテープ、サポー
ターなどの長さ方向の伸縮性を必要とする用途に好適で
ある。
【0021】
【実施例】以下、実施例により、本発明をさらに具体的
に説明する。なお、実施例、比較例における各物性値は
以下の方法に従う。 引張強度 JIS L1096に準拠して、サンプル長5cm、サ
ンプル幅2.5cm、伸張速度200%/分にて測定し
た。 弾性回復率 長さ8cm、幅2.5cmの試料片を伸張速度200%
/分にて50%伸長(試料長L)した後、素早く同速度
でもとのチャックつかみ間隙(5cm)まで戻し、再度
伸長して応力が0より大きくなり始める時の試料長を
L′(cm)とし、次式により算出した。 弾性回復率(%)=(L−L′)/(L−5)×100
【0022】[実施例1] テレフタル酸ジメチル167重量部、テトラメチレング
リコール105重量部、数平均分子量2000のポリテ
トラメチレングリコール325重量部を反応器でエステ
ル交換反応させた後、内温を245℃に昇温し、弱真空
下で60分間、引き続き高真空下で200分間反応させ
た。得られたポリエーテルポリエステルブロック共重合
体の融点は190℃、固有粘度は1.52であった。該
ポリマーを1mmHgの減圧下、115℃で16時間乾
燥した後、幅100cmの直列ノズルを用いてノズルと
捕集ネットとの距離を30cmとしてメルトブロー法に
より平均繊維径5μm、目付100g/mの弾性不織
布シートを作成した。この際、図2の如き幅100c
m、長さ15cmの鉄板製の板状体を、ダイ下面と板状
体上端との距離を10mm、繊維流から板状体までの最
短距離を20mmとなるように繊維流の前側に設置し、
毎分90回の速度で繊維流にほぼ平行と45°の角度の
間で揺動させた。得られた不織布は、縦方向の強度57
0g/cm、横方向の強度370g/cm、弾性回復率
が縦方向90%、横方向88%であった。さらに上記不
織布を上下共フラット面を有するローラー(クリアラン
ス0.3mm、ローラー温度上下共160℃)にてカレ
ンダー加工を行ったところ、強度は縦方向760g/c
m、横方向480g/cm、弾性回復率は縦方向99
%、横方向99%と大幅に向上した。
【0023】[比較例1]実施例1と同様のポリマーお
よび同様の条件で板状体を使用しないでメルトブローを
行った。得られた不織布は強度が縦方向520g/c
m、横方向280g/cm、弾性回復率は縦方向88
%、横方向87%であった。さらに実施例1と同様にカ
レンダー加工を行ったところ、強度は縦方向490g/
cm、横方向380g/cm、弾性回復率は縦方向95
%、横方向95%と板状体を使用したものに比べて劣る
ものであった。
【0024】[実施例2] ポリウレタン樹脂を実施例1と同様の口金を用いてメル
トブローを行い、平均繊維径7μm、目付100g/m
の弾性不織布シートを作成した。この際、図2の如き
幅100cm、長さ20cmの鉄板製の板状体をダイ下
面と板状体上端との距離を15mm、繊維流から板状体
までの最短距離を10mmとなるように繊維流の前側に
設置し、毎分60回の速度で繊維流にほぼ平行と60°
の角度で揺動させた。得られた不織布は縦方向の強度9
00g/cm、横方向の強度500g/cm、弾性回復
率が縦方向91%、横方向90%であった。
【0025】[比較例2]実施例2において、板状体を
用いない他は、同様のポリマー、同様のメルトブロー条
件で不織布を得た。得られた不織布は強度が縦方向70
0g/cm、横方向600g/cm、弾性回復率は縦方
向89%、横方向89%であった。
【0026】実施例1、比較例1に示されるように曲面
板状体を設置し揺動させることによって縦方向の強
度、弾性回復率が板状体なしに比べて向上させることが
できる。また、カレンダー加工で繊維を接着させること
によって、板状体を設置した場合、縦方向の伸縮特性の
向上がより顕著に現れる。実施例2、比較例2でも板状
体設置によって縦方向の強度の向上が同様に発現してい
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のメルトブロー成型装置の正面図
【図2】本発明のメルトブロー成型装置に使用する曲面
揺動板状体の斜視図
【図3】本発明のメルトブロー成型装置の吐出孔近傍の
断面図
【符号の説明】
a 吐出ダイ b 移動性捕集ネット c 曲面状揺動板状体 c 曲面状揺動板状体の上端 c 曲面状揺動板状体の下端 d ポリマー吐出孔群 L 吐出孔群の下面と捕集ネットとの距離 l 吐出孔群の下面と曲面状揺動板状体の上端との
距離 l 吐出孔群を起点とする鉛直線と、これに直角な
曲面状揺動板状体への最短距離 L 曲面状揺動板状体の幅 L 曲面状揺動板状体の長さ θ 曲面状揺動板状体の円弧状運動の移動角度 P ポリマー吐出孔 S 圧空スリット α 圧空スリットの交叉角
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭54−160862(JP,A) 特開 昭54−112273(JP,A) 特開 平3−119164(JP,A) 特開 昭61−47860(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) D04H 1/00 - 18/00

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 熱可塑性ポリマーを鉛直方向に吐出落下
    させる、複数の吐出孔を内蔵する吐出ダイ(a)及び該
    ダイの下方に移動性捕集ネット(b)を含むメルトブロ
    ー装置において、吐出孔群直下に、吐出ダイ(a)の吐
    出孔群の下面と揺動板状体(c)の上端(c )との距
    離が5〜20mmである位置に吐出流を揺動させる曲面
    状板状体(c)が設けられ、その際、該板状体は、その
    一端(c)を支点とし、該捕集ネットの移動方向に沿
    って、円弧状運動をなし且つ、上記吐出孔群を起点とす
    る鉛直線と交叉しないように位置固定されていることを
    特徴とするメルトブロー成型装置。
  2. 【請求項2】 揺動板状体(c)が吐出流との間で、負
    圧を発生しないように位置固定されている請求項1記載
    のメルトブロー成型装置。
  3. 【請求項3】 吐出ダイ(a)の吐出孔群を起点とする
    鉛直線と、これに直角な揺動板状体(c)への最短距離
    が10〜30mmである請求項1又は2記載のメルトブ
    ロー成型装置。
  4. 【請求項4】 吐出ダイ(a)に内蔵される複数の吐出
    孔が直線状に配列されている請求項1、2又は記載の
    メルトブロー成型装置。
  5. 【請求項5】 揺動板状体(c)の揺動速度(回/分)
    が、捕集ネット(b)の移動速度(m/分)に対して1
    0〜500倍である請求項1、2又は記載のメルトブ
    ロー成型装置。
  6. 【請求項6】 請求項1記載のメルトブロー成型装置を
    用いて、熱可塑性エラストマーから、縦方向の伸縮特性
    の向上した、弾性不織布を得る製造方法。
  7. 【請求項7】 揺動板状体と吐出流との間が、負圧にな
    らない状態に維持する請求項記載の縦方向の伸縮特性
    の向上した弾性不織布を得る製造方法。
  8. 【請求項8】 熱可塑性エラストマーが、ポリエステル
    エーテル系エラストマーである請求項6又は7記載の縦
    方向の伸縮特性の向上した弾性不織布を得る製造方法。
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