JP3682737B2 - メルトブロー装置用ダイ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、メルトブロー装置用ダイに関する。
【０００２】
【従来の技術】
メルトブロー装置用ダイは、不織布を紡糸して製造するメルトブロー装置の紡糸部を構成する中心的な部分であり、加熱溶融した樹脂（以下、溶融樹脂と称する）を、紡糸幅方向に直線状に一列に配置したノズルオリフィスに通して押出すと共に、加熱ガスを高速で吹付けることにより、メルトブロー不織布原反を紡糸する装置である。一般に、メルトブロー装置では、ダイ内部において溶融樹脂を１本の比較的太い供給管から挿入し、多数の細いノズルオリフィス群から押出す必要があるので、供給管とノズルオリフィス群との間にコートハンガー部を設ける。コートハンガー部は、コート（衣類）用のハンガー状の形状を有し、衣類ハンガーのネック部保持部に相当する供給管出口から送り込まれる溶融樹脂を、衣類ハンガーの肩部保持部及びその内側に相当する分配部において徐々に分配し、衣類ハンガーのズボン類保持バーに相当する位置に直線状に一列に配置したノズルオリフィス群にそれぞれ必要量の溶融樹脂を分配するものである。
一般に、メルトブロー装置用のダイは、（１）ダイ本体と、（２）そのダイ本体に脱着可能に取り付けられ、先端にノズルオリフィス群を含むノズルピースと、（３）前記ダイ本体と前記ノズルピースとに脱着可能に取り付けられ、少なくとも前記ノズルオリフィスの周辺及びその近傍において前記ノズルピースとの間隙に加熱ガス流路を形成し、ノズルオリフィス出口付近に紡糸口を形成するリッププレートとから主に構成されている。そして、前記のコートハンガー部は前記ダイ本体内に形成され、そのコートハンガー部で分配された溶融樹脂は、ノズルピース内の案内流路を平行に移動し、先端のノズルオリフィスに運ばれ、前記ノズルピースとリッププレートとから形成される紡糸口から紡糸される。
【０００３】
紡糸幅方向の目付量分布が均一な（すなわち、厚さが一定の）メルトブロー不織布を得るためには、各ノズルオリフィス出口から吐出される溶融樹脂の吐出量を均一にする必要がある。このため、従来法では、ノズルオリフィスの口径や長さを一定にするだけでなく、ダイの内部を移動する溶融樹脂の温度を一定にするために、コートハンガー部を横方向に複数の温度制御領域に分割し、それぞれの分割領域毎に測温センサーを設けると共にダイを加熱するためのヒーターをダイ本体の側面に設けるか、又はダイ本体内に埋め込んで設け、それぞれの分割領域内を通過する溶融樹脂の温度を制御していた。
【０００４】
しかしながら、前記の方法で、ダイ内部を移動する溶融樹脂の温度をコートハンガー部で均一にしても、各オリフィスの溶融樹脂吐出量を紡糸幅方向に均一にすることができなかった。
このため、実際には、幅方向に吐出量の少ない部分がある場合、コートハンガー内の溶融樹脂の流れをその部分に集めることを意図して、その領域に対応するコートハンガー部分の温度を上げることによって対処していた。
しかし、コートハンガー部を加熱する従来のヒーターでは、ダイの幅方向の各分割領域でダイの内部構造等が異なるため熱伝導が一様でなく、また、ヒーターの熱がノズルオリフィス周辺部に到達して安定化するまでに時間がかかることから、ノズルオリフィスでの溶融樹脂の温度を正確に速く制御することは困難であった。また、幅方向に分配されて移動する溶融樹脂の温度を測定する測温センサーが、コートハンガー部に設けられていたが、コートハンガー部での溶融樹脂の温度とノズルオリフィスからの溶融樹脂の吐出量とは、個々の分割領域によって相関関係が異なっており、コートハンガー部での温度制御では溶融樹脂の吐出量を正確に制御することができないことを、本発明者は見出した。
更には、上記の対処法では、一旦メルトブロー不織布を生産して、その幅方向の目付量分布を確認してからでないと調節を行なうことができないため、タイムラグが大きく、実用上問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者は、前記の問題点を解決するために検討した結果、コートハンガー部で温度を制御するのでは不充分であり、ノズルオリフィスに近い領域の温度を、測温し、かつ温度制御することにより、各オリフィスの溶融樹脂の吐出量を正確に調節することができることを見出した。本発明は、こうした知見に基づくものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
従って、本発明は、ダイ本体とノズルピースとリッププレートとを含むメルトブロー装置用ダイにおいて、前記ノズルピースを紡糸幅方向に沿って複数の温度制御ゾーンに分割し、分割された各温度制御ゾーン毎に前記ノズルピースのノズルオリフィス周辺部の温度を直接的に又は間接的に測定する測温手段を設け、前記の各測温手段に連関して、各温度制御ゾーンのノズルオリフィス周辺部の温度を所定温度に制御するノズルオリフィス周辺部の温度制御手段を、各測温手段に対応させて、ノズルピース内部に設けるか、又はノズルピース表面に接触させ、（ａ）前記測温手段をノズルピース内に設けるか、（ｂ）前記測温手段が非接触型測温手段であるか、あるいは、（ｃ）前記温度制御手段が、ノズルピース表面と接触しながら流れる加熱ガスであって、前記測温手段を前記加熱ガス経路内に設けることを特徴とするメルトブロー装置用ダイに関する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて、本発明のメルトブロー装置用ダイの実施態様を説明するが、これらは本発明を限定するものではない。
本発明の一実施態様を図１〜３に示す。
図１は、本発明のメルトブロー装置用ダイを紡糸幅方向に垂直な平面で切断した断面図であり、図２は、図１に示すダイの紡糸口部分の拡大断面図であり、図３は、図１のII−II線断面図である。なお、本明細書において『紡糸幅方向』とは、メルトブロー装置から吐出される不織布原反の幅方向、換言すれば、直線状に一列に配列されたノズルオリフィスの配列方向を意味し、具体的には、図１においては紙面に垂直な方向であり、図３においては紙面の左右方向である。
【０００８】
ダイ１の内部には、溶融樹脂が通過する、コートハンガー部２１、中間案内部２２及び多数のノズルオリフィス２３が設けられている。ダイ１内部の溶融樹脂の通過経路は、ダイ本体２及びノズルピース３によって形成され、ダイ本体２は、コートハンガー部２１及び中間案内部２２の一部（上部）を形成し、ノズルピース３は、中間案内部２２の残り（下部）及びノズルオリフィス２３を形成している。なお、中間案内部２２の全体が、ノズルピース３内に形成されていてもよい。中間案内部２２の途中には、ノズルオリフィス２３の目詰まりを防ぐためにフィルター２９を設けるのが好ましい。ダイ本体２に供給された溶融樹脂は、コートハンガー部２１で紡糸幅方向全体に徐々に分配され、中間案内部２２を経て、直線状に一列に配置されたノズルオリフィス２３に送られ、ノズルオリフィス出口２４から押出される。必要により、ダイの側面に設けられたヒーター２６又はコートハンガー部２１近傍に設けられたヒーター（図示せず）は、それぞれ主にダイ本体２の温度又はコートハンガー部２１を通過中の溶融樹脂の温度を設定温度に加熱又は保持することができる。一方、ダイ本体２及びノズルピース３は、取付手段４２によって、脱着自在に取り付けられ、更にその下部には、ノズルピース３とリッププレート４とでガス経路３１を形成するように、取付手段４１によって、リッププレート４を設ける。加熱ガス（ダイ１の外部又は内部で加熱される）は、ダイ本体２に供給され、ダイ本体２に設けられたガス供給管３３で紡糸幅方向に分配され、前記ガス経路３１を通って、ノズルオリフィス出口２４に隣接するガス経路出口３２から噴出される。ノズルオリフィス出口２４から押出される溶融樹脂は、ガス経路出口３２から噴出される高速の加熱ガスにより、牽引細化され、紡糸口２５から樹脂繊維として送出される。
【０００９】
ノズルオリフィス周辺部１１は、ダイ１の内、ノズルオリフィス２３を形成するノズルピース３の先端部分である。従って、直線状に一列に配列されたノズルオリフィス群の配列方向に沿って、それらノズルオリフィス群を取り囲む一連の領域である。本発明装置において、ノズルオリフィス自体の形状や寸法なども、従来のメルトブロー装置におけるノズルオリフィスの形状や寸法などと異なるものではなく、一般に、例えば、口径が約０．１〜１ｍｍ、好ましくは０．１〜０．５ｍｍであり、長さが約１〜１０ｍｍである。また、一般に、例えば、約５００〜３０００個／ｍ、好ましくは５００〜２０００個／ｍのノズルオリフィス２３が、約０．５〜２ｍｍ間隔（ノズルオリフィス中心線と隣接するノズルオリフィス中心線との距離）で、紡糸幅方向に直線状に一列に配置されていることができる。
【００１０】
ノズルピース３は、ダイ本体２の下部に設けられ、直線状に一列に配列されたノズルオリフィス群、及び好ましくは中間案内部２２の一部（下部）を形成する。本発明装置において、ノズルピース自体の形状や寸法などは、従来のメルトブロー装置におけるノズルピースの形状や寸法などと異なるものではなく、一般に、例えば、ノズル方向の長さは約１０〜１５０ｍｍ、好ましくは３０〜１００ｍｍであり、ノズルピースの幅方向の長さは、通常、約１０〜３００ｃｍ、好ましくは１０〜１５０ｃｍである。
【００１１】
本発明装置においては、ノズルピース３全体を、紡糸幅方向に沿って、複数の温度制御ゾーン１２に分割する。図３では、ノズルピース３全体を、ゾーンａ〜ゾーンｇの７領域の温度制御ゾーン１２に分割した例を示す。なお、温度制御ゾーンとは、そのゾーンの温度を直接的に又は間接的に測定する測温手段による温度測定と、そのゾーンに配置又はその表面に接触させた温度制御手段による温度制御とにより、所定の温度に制御される領域の単位であり、前記の測温手段と温度制御手段を有すること以外には、構造的に他の温度制御ゾーンと隔離される手段を有するものではない。また、個々のノズルオリフィスがいずれか１つの温度制御ゾーンに配置された温度制御手段によってのみ制御されるわけではなく、隣接する２つ又はそれ以上の温度制御ゾーンに配置された温度制御手段による制御も受ける。従って、温度制御ゾーンとは、前記の測温手段と温度制御手段とにより温度制御を受ける領域単位である。なお、図３に示すゾーンの区分けは、前記の測温手段と温度制御手段とを配置する領域単位として単に説明の便宜のために設けたものであり、実際に図３に示すような区分が観察されるわけではない。
【００１２】
本発明装置において、温度制御ゾーンの分割数や１つのゾーンの大きさ、更には各ゾーンにおいて制御すべき所定温度などは、本発明が目的とする効果、すなわち、各オリフィスからの溶融樹脂の吐出量を均一にすることが達成されるように選択する。この選択は、簡単なパイロット試験などにより適宜決定することができる。
なお、本発明者が見出したところによると、一般的には、温度制御ゾーン１個当りの紡糸幅方向の大きさは、２〜２０ｃｍ、好ましくは５〜１５ｃｍである。２ｃｍ未満では測温手段や温度制御手段の数が多くなりすぎ、装置が複雑で製作が難しくなり、２０ｃｍを越えると溶融樹脂の吐出量を幅方向に正確に制御することが困難になる。また、ゾーンの分割方法は、等間隔に分割することが好ましいが、異なる間隔であってもよい。
【００１３】
各温度制御ゾーン１２（ゾーンａ〜ゾーンｇ）毎に、ノズルピースのノズルオリフィス周辺部の温度を直接的に測定する測温手段又は間接的に測定する測温手段を設ける。前記の測温手段は、ノズルオリフィス周辺部の温度を直接的又は間接的に測定することができる限り限定されるものではないが、ノズルオリフィス周辺部の温度を直接的に測定する測温手段としては、例えば、図１に示すとおり、ノズルピース３の内部に埋め込んで設けた埋め込み型測温手段、例えば、埋め込み型温度センサー１３を挙げることができる。埋め込み型温度センサー１３を設ける位置は、ノズルピース３の内部であれば限定されないが、ノズルオリフィス出口２４にできる限り近い位置、例えば、ノズルオリフィス出口２４から６０ｍｍ以内が好ましく、特にはノズルオリフィス出口２４から４０ｍｍ以内に設けることが好ましい。各温度制御ゾーン１２内に設ける埋め込み型測温手段の数は、各ゾーン当たり１個あれば十分であるが、複数個設けてもよい。埋め込み型測温手段として用いる温度センサーとしては、公知の温度センサー、例えば、熱電対又は測温抵抗体を用いることができる。
【００１４】
また、ノズルオリフィス周辺部１１の温度を間接的に測定する測温手段としては、例えば、図４に示すとおり、ダイ本体２、ノズルピース３及びリッププレート４とは離れた位置に、紡糸口２５に対向して設置され、ノズルオリフィス周辺部１１から放射される赤外線を受光する非接触型の測温手段５０を挙げることができる。非接触型測温手段５０としては、例えば、赤外放射温度計、又は赤外線熱画像装置（サーモグラフィ）を用いることができる。赤外放射温度計５０は、例えば、ノズルオリフィス周辺部１１から放射される赤外線を受光する測定部５１、その測定部５１と導線５２で電気的に連絡したコントローラ部５３とからなる。測定部５１では受光した赤外線量を電圧信号に変換し、デジタル信号としてコントローラ部５３に送ることができる。コントローラ部５３では補正等の演算を行ってから、制御信号を導線５４及び５５を介して温度制御手段に送ることができる。
【００１５】
図４では、非接触型測温手段としての赤外放射温度計５０を、各温度制御ゾーン毎に１個ずつ配置した例を示したが、各温度制御ゾーン毎に複数個設けてもよい。また、逆に、例えば、赤外線熱画像装置を用いると、各温度制御ゾーンから放射される赤外線を１個の受光部（例えば、赤外線カメラ）で一括して受光し、その赤外線受光量を演算部で各温度制御ゾーン毎に分解して処理し、各温度制御ゾーン毎に設置された温度制御手段を個々に制御することも可能である。
なお、ノズルオリフィス周辺部の温度を直接的に測定する測温手段及び間接的に測定する測温手段、例えば、前記の埋め込み型測温手段及び／又は非接触型測温手段（例えば、赤外放射温度計及び／又は赤外線熱画像装置）を、それぞれ単独で用いるだけでなく、両者を各温度制御ゾーン毎にあるいは一部の温度制御ゾーンに併用することもできる。
【００１６】
更に、ノズルオリフィス周辺部の温度を所定温度に制御する温度制御手段、特には加熱手段（以下、ノズルオリフィス周辺部温度制御手段と称する）、例えば、ヒーターをノズルピース３の内部に設ける（埋め込み型ヒーター１４；図１）か、又はノズルピース３の表面に接触させて設ける（表面設置型ヒーター；図示せず）ことができる。ノズルオリフィス周辺部温度制御手段を設ける位置は、ノズルピース表面よりもノズルピース内部が好ましく、ノズルオリフィス出口２４から１００ｍｍ以内、特には６０ｍｍ以内に設けることが好ましい。また、各温度制御ゾーン１２内に設ける埋め込み型ヒーター１４又は表面設置型ヒーターの数は、ゾーン当たり１個設ければ十分であるが、複数個設けてもよい。ノズルオリフィス周辺部温度制御手段をノズルピース３の内部に埋め込んで前記の埋め込み型温度センサー１３と組み合わせて用いる場合、ノズルオリフィス周辺部温度制御手段を設ける位置もノズルピース３の内部であれば限定されないが、前記温度センサー１３の近くが好ましい。図１には、温度センサー１３をノズルオリフィス出口２４の近くに配置し、それよりもコートハンガーよりにヒーター１４を配置した好ましい例を示すが、温度センサー１３とヒーター１４との位置関係を、逆にしてもよい。
埋め込み型又は表面設置型ヒーターとしては、具体的には、シーズヒーター、カートリッジヒーター、鋳込みヒーターなど電熱線を利用したヒーター、又はゾーン毎に温度制御できる熱媒油などを用いることができる。
【００１７】
前記の埋め込み型測温手段又は非接触型測温手段は、それが配置されている部位、すなわち担当する温度制御ゾーン１２のノズルオリフィス周辺部１１の温度を直接的に又は間接的に測定し、所定温度（一般には、各ゾーン毎に同一温度）との差異に応じて、各温度制御ゾーン１２のノズルオリフィス周辺部１１の温度が所定温度になるように、前記測温手段に連関するヒーターの加熱状態を調整する。各測温手段及びそれに連関するヒーターは、他の測温手段及び他のヒーターとは独立して温度制御することができるので、ノズルピース３の紡糸幅方向の温度分布を正確に制御することができる。特に、前記の埋め込み型の温度センサー１３をノズルピース３の内部に設けた場合、各温度センサー１３は、ノズルオリフィス出口２４に十分近い位置に配置されるので、温度センサー１３をノズルオリフィス周辺部１１に配置した場合はもちろんのこと、温度センサー１３をノズルオリフィス周辺部１１以外のノズルピース３の内部に配置した場合であっても、温度センサー１３の設置場所の温度と各ノズルオリフィス内部の樹脂温度とが実質的に等しくなるように制御することができる。
【００１８】
従来技術においても、図１及び図３に示す装置と同様の装置を用いたが、ダイ１内部の溶融樹脂全体を一定温度に加熱する手段として、例えば、複数の温度制御ゾーンに分割されたダイ本体２の側面に設けられた側面ヒータ２６又はコートハンガー部の周辺に埋め込んだコートハンガー部ヒーター（図示せず）を使用し、その場で温度制御するために、コートハンガー部に設けた温度センサー２７もコートハンガー部の温度制御ゾーン毎に設けられていた。本発明のメルトブロー装置用ダイは、従来技術の側面ヒーター２６若しくはコートハンガー部ヒーターの代わりに、又は好ましくは従来技術の側面ヒーター２６若しくはコートハンガー部ヒーターに加えて、新たにノズルオリフィス周辺部温度制御手段（例えば、ヒーター１４）を、ノズルピースの内部に設けるか又はノズルピースに接触させて設けるものである。従って、本発明装置において、側面ヒーター２６又はコートハンガー部の周辺に埋め込んだコートハンガー部ヒーターを併用する場合には、それらのヒーターは溶融樹脂をおおむね設定温度に加熱することができれば十分であるので、従来のように温度制御ゾーン毎に分けてそれぞれヒーターを配置する必要はないが、従来法と同様に、温度制御ゾーン毎に分けてそれぞれヒーターを配置してもよく、更に測温手段を温度制御ゾーン毎に設けて簡単な温度制御を行ってもよい。なお、本発明装置において用いる側面ヒーター２６又はコートハンガー部の周辺に埋め込んだコートハンガー部ヒーターは、全体で１個でもよく（温度制御ゾーンに分割しない場合）、あるいは温度制御ゾーン毎に１個又はそれ以上を設けてもよい。
【００１９】
本発明装置のノズルオリフィス周辺部の温度を所定温度に制御する温度制御手段、特には加熱手段としては、ノズルピース３の内部に設けた埋め込み型ヒーター１４又はノズルピース３の表面に設けた表面設置型ヒーターに代えて、あるいはそれらのヒーターに加えて、ダイ１内部のガス供給路３０内を案内され、ノズルピース３に接触しながらガス経路３１を通過してガス出口３２から吹出される加熱ガスを、ノズルピース表面に接触させる温度制御手段として用いることができる。すなわち、図１〜図３に示す本発明装置又は従来装置において、ノズルオリフィス出口から押出される溶融樹脂を牽引細化する目的でガス経路出口３２から噴出される高速加熱ガスを、その温度を適宜調節して、そのまま温度制御手段として用いることができる。この場合も、図１〜図３に示す本発明装置と同様の態様で、従来技術でも使用されていた側面ヒーター２６（図１）又はコートハンガー部ヒーターを併用することが好ましい。
【００２０】
ノズルオリフィス周辺部温度制御手段として、埋め込み型ヒーター又は表面設置型ヒーターに代えて、加熱ガスを用いる本発明の別の態様のメルトブロー装置用ダイを図５及び図６に示す。図５は、図１と同様に、紡糸幅方向に垂直な平面で切断した断面図である。図６は、加熱ガス供給・分配システムを模式的に示す、図３と同様の、正面断面図である。図５及び図６において、図１と共通する部分は、同じ数字で表す。ノズルオリフィス周辺部温度制御手段であると同時に溶融樹脂牽引細化用ガスでもある加熱ガスは、ノズルピース３とリッププレート４とから形成されるガス経路３１を通過する際にノズルピース３の表面に接触することにより、各温度制御ゾーンのノズルオリフィス周辺部１１の温度が所定温度になるように、ノズルピース３を加熱する。
【００２１】
従来法においても、また、前記の埋め込み型ヒーター又は表面設置型ヒーターのみによって本発明による温度制御を行う場合においても、溶融樹脂牽引細化用加熱ガスは、ダイ１の外部又は内部に設けられたガス加熱部（図示せず）を通過してから、ダイ本体２内に設けられたガス供給管３３で紡糸幅方向全体に分配され、ガス供給路３０を経由して、ガス経路３１に送られ、ガス出口３２から吹出されるだけであり、前記のガス加熱部では、ガス全体を一括して加熱するだけであり、ガス気流を幅方向に分割された領域で異なる温度で加熱することは行っていない。
【００２２】
しかしながら、加熱ガスを、本発明によるノズルオリフィス周辺部温度制御手段として用いる場合には、前記の一括加熱用の加熱手段に代えて、あるいは好ましくは一括加熱用の加熱手段と併用して、加熱ガス流路内（例えば、ガス供給管３３、ガス供給路３０、ダイ１の内部又は外部に設けたガス供給管３３の上流部）に、各温度制御ゾーン毎に１個又はそれ以上で、温度制御ゾーン加熱用ガスの加熱手段３５を配置する。温度制御ゾーン加熱用ガス加熱手段としては、例えば、シーズヒーター、カートリッジヒーター、鋳込みヒーターなど電熱線を利用したヒーターを挙げることができる。温度制御ゾーン加熱用ガス加熱手段を設ける場所は、加熱ガスを紡糸幅方向に分配するガス供給管３３であることが好ましい。
【００２３】
図６に示すように、前記ガス供給管３３の内側を仕切り壁６２により、温度制御ゾーンａ〜ｇに対応して、ガス室６１に分割するのが好ましく、更に、それ以後のガス供給路３０、ガス経路３１及びガス出口３２を、各温度制御ゾーンに対応して、分割することが好ましい。この態様においては、加熱ガス又は加熱されるガスを、ダイ本体２の外側に配置したバッファー管６３から供給して、同じくダイ本体２の外側に、各温度制御ゾーンに対応して配置したフレキシブル管６４の導入し、ガス管６５を経てガス室６１に移動させる。こうして、紡糸幅方向に沿って分割された各温度制御ゾーンに対応させた、ガス供給管内の加熱ガスの温度制御が容易になる。前記温度制御ゾーン加熱用ガス加熱手段は、その加熱手段によって加熱されたガスが通過することによって加熱される各温度制御ゾーンに設けられた測温手段と連関して、ガス気流を加熱する。こうして加熱されたガス気流は、ガス経路３１に案内され、ガス経路３１を通過する際にノズルピース３と接触し、これによって各温度制御ゾーンを望ましい温度に制御することができる。
【００２４】
前記の加熱ガスをノズルオリフィス周辺部温度制御手段として用いる場合には、測温手段として、前記の埋め込み型測温手段（例えば、埋め込み型温度センサー）及び／又は非接触型測温手段（例えば、赤外放射温度計、又は赤外線熱画像装置）を用いることができるが、それらに代えて、あるいはそれらと併用して、加熱ガス流路（例えば、ガス供給管３３又はガス室６１）内に設けた測温手段（例えば、温度センサー３４）を、ノズルオリフィス周辺部１１の温度を間接的に測定する測温手段として用いることができる。この加熱ガス流路内に設けた測温手段（例えば、温度センサー３４）を用いる場合には、測温手段の設置位置（例えば、ガス供給管内）の温度とノズルオリフィス周辺部１１の温度との相関関係を、各温度制御ゾーン毎に予め測定しておき、その相関関係を利用して各温度制御ゾーンを所定温度に制御することができる。加熱ガス流路内に設ける測温手段として用いる温度センサーとしては、公知の温度センサー、例えば、熱電対又は測温抵抗体を用いることができる。
【００２５】
加熱ガスをノズルオリフィス周辺部温度制御手段として用いる場合も、あるいは単に溶融樹脂の牽引細化にのみ用いるばあいでも、ガス経路３１は、従来の装置に用いられているものと同じものでよい。なお、加熱ガスを単独のノズルオリフィス周辺部温度制御手段として用いる場合の各温度制御ゾーンは、温度制御ゾーン１個当りの紡糸幅方向の大きさが、２〜２０ｃｍ、好ましくは５〜１５ｃｍである。また、加熱ガスを前記ヒーターと併用してノズルオリフィス周辺部温度制御手段として用いる場合の各温度制御ゾーンも、温度制御ゾーン１個当りの紡糸幅方向の大きさは、２〜２０ｃｍ、好ましくは５〜１５ｃｍである。
【００２６】
図５及び図６に示す装置と同様の本発明装置を使用して、ポリプロピレン樹脂を用いてメルトブロー不織布を製造した。使用した装置において、ガス供給管３３は幅方向に区切られた７つの温度制御ゾーンａ〜ｇに対応するように仕切壁６２で７つのガス室６１に区切られており、区切られたガス室６１ごとにヒーター３５と温度センサー３４が設けられている。また、ダイ本体２の外側に配置した側面ヒーター２６を３００℃に設定した。初期温度が３２０℃のガスを、右側及び左側のバッファー管６３の各々から２００Ｎｍ3 ／ｈの流量で、各ガス通路へ供給した。ポリマーは、３００ｍｌ／分の量でコートハンガー部へ導入した。使用したノズルピースの幅は約１１００ｍｍで、直径０．３ｍｍのノズルオリフィスを約１２００個等間隔で一列に形成したものである。
【００２７】
ノズルオリフィス周辺部１１の温度は、加熱ガスの温度と相関関係にあるので、温度センサー３４により加熱ガスの温度を測定することによって間接的に計測した。また、分割されたガスをヒーター３５によって加熱することにより、ノズルオリフィス周辺部１１における７つの温度制御ゾーンａ〜ｇの温度を所定温度（３２０℃）に制御した。得られたメルトブロー不織布を紡糸幅方向に５ｃｍごとに裁断して、５ｃｍ×２０ｃｍのサンプルを得た。各サンプルの目付けを測定した。結果を図７に示す。図７において、＋は目付けであり、×は温度である。図７から明らかなように、目付けが均一になる。
対照実験として、ヒーター３５を使用しないこと以外は前記と同様の操作を繰り返し、対照用の不織布を得た。結果を図８に示す。図８から明らかなように、ヒーター３５を使用しないと、加熱ガスの温度は、紡糸幅方向の両端部で高く、中央部で低くなる挙動を示し、これとほぼ連動して、得られたメルトフロー不織布の目付け分布も紡糸幅方向の両端部で高く、中央部で低いものとなった。
このことから、加熱ガスの温度を制御することにより、ノズルオリフィス周辺部の温度を制御することができ、各温度制御ゾーンでの加熱ガスの温度を調節することによって、得られるメルトブロー不織布の紡糸幅方向の目付け分布を調整することができることがわかる。
【００２８】
ノズルオリフィス周辺部の温度制御手段としては、特に加熱手段（例えば、埋め込み型ヒーター若しくは表面設置型ヒーター、又は加熱ガス）について説明したが、この温度制御手段を設ける目的は、既に説明したとおり、各ノズルオリフィスからの溶融樹脂の吐出量を均一にするために、各温度制御ゾーン毎にノズルオリフィス周辺部を所定温度に制御することにある。従って、測温手段によって測定されるノズルオリフィス周辺部の温度が、前記の所定温度よりも低い場合には、既に説明したように前記の温度制御手段（加熱手段）によってノズルオリフィス周辺部を加熱し、所定温度に上昇させる。しかしながら、ノズルオリフィス周辺部の温度が、所定温度よりも高い場合には、前記の温度制御手段によってノズルオリフィス周辺部を冷却し、所定温度に下降させる必要がある。
【００２９】
冷却する場合には、前記の埋め込み型ヒーターや表面設置型ヒーターの出力を止める（オフにする）か極めて弱くする。また、ヒーターの代わりに用いる積極的な冷却手段として、例えば、冷却水などの冷却媒体を用いることも可能である。温度制御手段として加熱ガスを使用する場合には、温度制御ゾーン加熱用ガス加熱手段の出力を調整することにより、ノズルオリフィス周辺部の温度よりも相対的に低い温度の加熱ガスを供給し、ノズルオリフィス周辺部を冷却して所定温度にすることも可能である。
【００３０】
本発明では、従来技術の側面ヒーター２６又はコートハンガー部ヒーターを併用しない場合あるいはそれらのヒーターを併用する場合でも、ノズルオリフィス周辺部の所定温度よりも溶融樹脂の温度を低くしておいて、ノズルオリフィス周辺部の温度制御手段として加熱手段を用いるのが好ましい。従って、前記の側面ヒーター２６又はコートハンガー部ヒーターと共にコートハンガー部に温度センサーを設けて、前記の溶融樹脂の温度を大まかに制御するのが好ましい。勿論、ノズルオリフィス周辺部の所定温度よりも溶融樹脂の温度を高くしておいて、ノズルオリフィス周辺部の温度制御手段によって冷却することもできる。
【００３１】
本発明装置は、従来技術のメルトブロー装置に対して、ノズルピース測温手段及びノズルオリフィス周辺部温度制御手段を新たに設けた構造を有するものであるので、例えば、使用する溶融樹脂の種類、加熱ガスの種類、溶融樹脂経路（例えば、ノズルオリフィス、コートハンガー部）の形状、又は加熱ガス経路の形状等は、本発明の範囲内であれば、従来技術をそのまま利用することができる。
なお、本発明のメルトブロー装置用ダイは、上述した実施態様に限定されるものではなく、本発明の技術範囲に基づいて適宜設計変更できるものであり、例えば、測温手段は、ノズルオリフィス周辺部の温度を直接的又は間接的に測定することができるものであれば、例示した測温手段以外の測温手段を利用することができ、また、温度制御手段についても、測温手段に連関して各温度制御ゾーンのノズルオリフィス周辺部の温度を所定温度に制御できるものであれば、例示した温度制御手段以外の温度制御手段を利用することができる。
【００３２】
【作用】
以上のように、本発明は、同一の温度制御ゾーン内のノズルオリフィス周辺部の温度とノズルオリフィス内部の溶融樹脂温度とは実質的に等しくなるので、ノズルオリフィス周辺部の紡糸幅方向の温度分布を制御することにより、ノズルオリフィスの紡糸幅方向の温度分布を制御し、各ノズルオリフィスからの溶融樹脂の吐出量分布を紡糸幅方向に対して正確に制御することができるという本発明者の発見に基づいている。この理由は、以下のように推定される。すなわち、ダイへの溶融樹脂の導入部からオリフィス出口までの圧力損失を考えると、溶融樹脂導入部から中間案内部までの部分は、いずれも非常に低い圧力損失しか生じず、ノズルオリフィス内の圧力損失が、全圧力損失のほとんどを占める。このことから、ノズルオリフィス上端部の紡糸幅方向の圧力分布は一定と考えられ、各ノズルオリフィスの圧力損失は、ノズルオリフィス上端部の圧力と大気圧との差となり、一定になる。ここで、各ノズルオリフィスの圧力損失は、ノズルオリフィス径及び長さが一定であれば、粘度と流量とで決まる。
【００３３】
実際に、紡糸幅方向の溶融樹脂吐出量分布が一定でない場合のノズルオリフィス周辺部の温度分布を測定すると、ほぼ溶融樹脂吐出量分布と相似の分布を得た。これは、紡糸幅方向の温度分布中に高い温度を示す部分があると、その部分を通過する樹脂の粘度が低下し、流量が増えることで他の部分と同一圧力損失となることでバランスした結果と言える。
従って、溶融樹脂の粘度は温度に依存することから、結果として吐出量はノズルオリフィス周辺部の温度に依存し、ノズルオリフィス周辺部の温度を制御することによって、吐出量をほぼ正確に制御することができると推定される。
【００３４】
これに対し、従来技術においては、ダイ本体のコートハンガー部で溶融樹脂の温度を制御して均一にしていた。しかし、この場合には、既に説明したとおり、紡糸幅方向の溶融樹脂吐出量を均一にすることはできない。上記の推論に基づいて、その理由を考察すると、ダイの内部構造が紡糸幅方向に一様ではないので、熱伝導による加熱手段からの受熱及びダイからの放熱が均一にならないため、コートハンガー部の温度が均一であっても、ノズルオリフィス周辺部の温度が不均一になるものと考えられる。また、ダイ内部では加熱ガス自体は温度制御を受けないので、加熱ガスとノズルピースとの間の熱の授受も、その一因と考えられる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明のメルトブロー装置用ダイによれば、ノズルオリフィス周辺部の紡糸幅方向の温度分布を所定の温度に速く正確に制御することができるので、溶融樹脂の吐出量分布を紡糸幅方向に正確に制御することができ、例えば、ノズルオリフィス周辺部の紡糸幅方向の温度分布を均一温度に制御することによって、溶融樹脂の吐出量分布を紡糸幅方向に均一にすることができ、均一な目付量分布をもつメルトブロー不織布を得ることができる。
また、ノズルオリフィス周辺部の温度と溶融樹脂の吐出量とがほぼ正確に対応するので、生産中にノズルオリフィス周辺部の幅方向の温度分布を調節するだけで、迅速に溶融樹脂の吐出量分布を調節することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のメルトブロー装置用ダイを紡糸幅方向に垂直な平面で切断した断面図である。
【図２】図１に示すダイの紡糸口部分の拡大断面図である。
【図３】図１のII−II線断面図である。
【図４】測温手段として赤外放射温度計を用いる本発明のメルトブロー装置用ダイを模式的に示す平面図である。
【図５】本発明の別の態様であるメルトブロー装置用ダイを紡糸幅方向に垂直な平面で切断した断面図である。
【図６】本発明のメルトブロー装置用ダイにおいて用いることのできる加熱ガス供給・分配システムを模式的に示す正面断面図である。
【図７】本発明に従って調整したメルトブロー不織布の目付け分布とノズルオリフィス周辺部温度分布との関係を示すグラフである。
【図８】従来法に従って調整したメルトブロー不織布の目付け分布とノズルオリフィス周辺部温度分布との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１…ダイ；２…ダイ本体；３…ノズルピース；４…リッププレート；
１１…ノズルオリフィス周辺部；１２…温度制御ゾーン；１３…温度センサー；
１４…ヒーター；
２１…コートハンガー部；２２…中間案内部；２３…ノズルオリフィス；
２４…ノズルオリフィス出口；２５…紡糸口；２６…側面ヒーター；
２７…コートハンガー部温度センサー；２９…フィルター；
３０…ガス供給路；３１…ガス経路；３２…ガス経路出口；３３…ガス供給管；
３４…温度センサー；３５…ヒーター；４１…取付手段；４２…取付手段；
５０…赤外放射温度計；５１…測定部；５２、５４…導線；
５３…コントローラ部；６１…ガス室；６２…仕切壁；６３…バッファー管；
６４…フレキシブル管；６５…ガス管。
【発明の属する技術分野】
本発明は、メルトブロー装置用ダイに関する。
【０００２】
【従来の技術】
メルトブロー装置用ダイは、不織布を紡糸して製造するメルトブロー装置の紡糸部を構成する中心的な部分であり、加熱溶融した樹脂（以下、溶融樹脂と称する）を、紡糸幅方向に直線状に一列に配置したノズルオリフィスに通して押出すと共に、加熱ガスを高速で吹付けることにより、メルトブロー不織布原反を紡糸する装置である。一般に、メルトブロー装置では、ダイ内部において溶融樹脂を１本の比較的太い供給管から挿入し、多数の細いノズルオリフィス群から押出す必要があるので、供給管とノズルオリフィス群との間にコートハンガー部を設ける。コートハンガー部は、コート（衣類）用のハンガー状の形状を有し、衣類ハンガーのネック部保持部に相当する供給管出口から送り込まれる溶融樹脂を、衣類ハンガーの肩部保持部及びその内側に相当する分配部において徐々に分配し、衣類ハンガーのズボン類保持バーに相当する位置に直線状に一列に配置したノズルオリフィス群にそれぞれ必要量の溶融樹脂を分配するものである。
一般に、メルトブロー装置用のダイは、（１）ダイ本体と、（２）そのダイ本体に脱着可能に取り付けられ、先端にノズルオリフィス群を含むノズルピースと、（３）前記ダイ本体と前記ノズルピースとに脱着可能に取り付けられ、少なくとも前記ノズルオリフィスの周辺及びその近傍において前記ノズルピースとの間隙に加熱ガス流路を形成し、ノズルオリフィス出口付近に紡糸口を形成するリッププレートとから主に構成されている。そして、前記のコートハンガー部は前記ダイ本体内に形成され、そのコートハンガー部で分配された溶融樹脂は、ノズルピース内の案内流路を平行に移動し、先端のノズルオリフィスに運ばれ、前記ノズルピースとリッププレートとから形成される紡糸口から紡糸される。
【０００３】
紡糸幅方向の目付量分布が均一な（すなわち、厚さが一定の）メルトブロー不織布を得るためには、各ノズルオリフィス出口から吐出される溶融樹脂の吐出量を均一にする必要がある。このため、従来法では、ノズルオリフィスの口径や長さを一定にするだけでなく、ダイの内部を移動する溶融樹脂の温度を一定にするために、コートハンガー部を横方向に複数の温度制御領域に分割し、それぞれの分割領域毎に測温センサーを設けると共にダイを加熱するためのヒーターをダイ本体の側面に設けるか、又はダイ本体内に埋め込んで設け、それぞれの分割領域内を通過する溶融樹脂の温度を制御していた。
【０００４】
しかしながら、前記の方法で、ダイ内部を移動する溶融樹脂の温度をコートハンガー部で均一にしても、各オリフィスの溶融樹脂吐出量を紡糸幅方向に均一にすることができなかった。
このため、実際には、幅方向に吐出量の少ない部分がある場合、コートハンガー内の溶融樹脂の流れをその部分に集めることを意図して、その領域に対応するコートハンガー部分の温度を上げることによって対処していた。
しかし、コートハンガー部を加熱する従来のヒーターでは、ダイの幅方向の各分割領域でダイの内部構造等が異なるため熱伝導が一様でなく、また、ヒーターの熱がノズルオリフィス周辺部に到達して安定化するまでに時間がかかることから、ノズルオリフィスでの溶融樹脂の温度を正確に速く制御することは困難であった。また、幅方向に分配されて移動する溶融樹脂の温度を測定する測温センサーが、コートハンガー部に設けられていたが、コートハンガー部での溶融樹脂の温度とノズルオリフィスからの溶融樹脂の吐出量とは、個々の分割領域によって相関関係が異なっており、コートハンガー部での温度制御では溶融樹脂の吐出量を正確に制御することができないことを、本発明者は見出した。
更には、上記の対処法では、一旦メルトブロー不織布を生産して、その幅方向の目付量分布を確認してからでないと調節を行なうことができないため、タイムラグが大きく、実用上問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者は、前記の問題点を解決するために検討した結果、コートハンガー部で温度を制御するのでは不充分であり、ノズルオリフィスに近い領域の温度を、測温し、かつ温度制御することにより、各オリフィスの溶融樹脂の吐出量を正確に調節することができることを見出した。本発明は、こうした知見に基づくものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
従って、本発明は、ダイ本体とノズルピースとリッププレートとを含むメルトブロー装置用ダイにおいて、前記ノズルピースを紡糸幅方向に沿って複数の温度制御ゾーンに分割し、分割された各温度制御ゾーン毎に前記ノズルピースのノズルオリフィス周辺部の温度を直接的に又は間接的に測定する測温手段を設け、前記の各測温手段に連関して、各温度制御ゾーンのノズルオリフィス周辺部の温度を所定温度に制御するノズルオリフィス周辺部の温度制御手段を、各測温手段に対応させて、ノズルピース内部に設けるか、又はノズルピース表面に接触させ、（ａ）前記測温手段をノズルピース内に設けるか、（ｂ）前記測温手段が非接触型測温手段であるか、あるいは、（ｃ）前記温度制御手段が、ノズルピース表面と接触しながら流れる加熱ガスであって、前記測温手段を前記加熱ガス経路内に設けることを特徴とするメルトブロー装置用ダイに関する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて、本発明のメルトブロー装置用ダイの実施態様を説明するが、これらは本発明を限定するものではない。
本発明の一実施態様を図１〜３に示す。
図１は、本発明のメルトブロー装置用ダイを紡糸幅方向に垂直な平面で切断した断面図であり、図２は、図１に示すダイの紡糸口部分の拡大断面図であり、図３は、図１のII−II線断面図である。なお、本明細書において『紡糸幅方向』とは、メルトブロー装置から吐出される不織布原反の幅方向、換言すれば、直線状に一列に配列されたノズルオリフィスの配列方向を意味し、具体的には、図１においては紙面に垂直な方向であり、図３においては紙面の左右方向である。
【０００８】
ダイ１の内部には、溶融樹脂が通過する、コートハンガー部２１、中間案内部２２及び多数のノズルオリフィス２３が設けられている。ダイ１内部の溶融樹脂の通過経路は、ダイ本体２及びノズルピース３によって形成され、ダイ本体２は、コートハンガー部２１及び中間案内部２２の一部（上部）を形成し、ノズルピース３は、中間案内部２２の残り（下部）及びノズルオリフィス２３を形成している。なお、中間案内部２２の全体が、ノズルピース３内に形成されていてもよい。中間案内部２２の途中には、ノズルオリフィス２３の目詰まりを防ぐためにフィルター２９を設けるのが好ましい。ダイ本体２に供給された溶融樹脂は、コートハンガー部２１で紡糸幅方向全体に徐々に分配され、中間案内部２２を経て、直線状に一列に配置されたノズルオリフィス２３に送られ、ノズルオリフィス出口２４から押出される。必要により、ダイの側面に設けられたヒーター２６又はコートハンガー部２１近傍に設けられたヒーター（図示せず）は、それぞれ主にダイ本体２の温度又はコートハンガー部２１を通過中の溶融樹脂の温度を設定温度に加熱又は保持することができる。一方、ダイ本体２及びノズルピース３は、取付手段４２によって、脱着自在に取り付けられ、更にその下部には、ノズルピース３とリッププレート４とでガス経路３１を形成するように、取付手段４１によって、リッププレート４を設ける。加熱ガス（ダイ１の外部又は内部で加熱される）は、ダイ本体２に供給され、ダイ本体２に設けられたガス供給管３３で紡糸幅方向に分配され、前記ガス経路３１を通って、ノズルオリフィス出口２４に隣接するガス経路出口３２から噴出される。ノズルオリフィス出口２４から押出される溶融樹脂は、ガス経路出口３２から噴出される高速の加熱ガスにより、牽引細化され、紡糸口２５から樹脂繊維として送出される。
【０００９】
ノズルオリフィス周辺部１１は、ダイ１の内、ノズルオリフィス２３を形成するノズルピース３の先端部分である。従って、直線状に一列に配列されたノズルオリフィス群の配列方向に沿って、それらノズルオリフィス群を取り囲む一連の領域である。本発明装置において、ノズルオリフィス自体の形状や寸法なども、従来のメルトブロー装置におけるノズルオリフィスの形状や寸法などと異なるものではなく、一般に、例えば、口径が約０．１〜１ｍｍ、好ましくは０．１〜０．５ｍｍであり、長さが約１〜１０ｍｍである。また、一般に、例えば、約５００〜３０００個／ｍ、好ましくは５００〜２０００個／ｍのノズルオリフィス２３が、約０．５〜２ｍｍ間隔（ノズルオリフィス中心線と隣接するノズルオリフィス中心線との距離）で、紡糸幅方向に直線状に一列に配置されていることができる。
【００１０】
ノズルピース３は、ダイ本体２の下部に設けられ、直線状に一列に配列されたノズルオリフィス群、及び好ましくは中間案内部２２の一部（下部）を形成する。本発明装置において、ノズルピース自体の形状や寸法などは、従来のメルトブロー装置におけるノズルピースの形状や寸法などと異なるものではなく、一般に、例えば、ノズル方向の長さは約１０〜１５０ｍｍ、好ましくは３０〜１００ｍｍであり、ノズルピースの幅方向の長さは、通常、約１０〜３００ｃｍ、好ましくは１０〜１５０ｃｍである。
【００１１】
本発明装置においては、ノズルピース３全体を、紡糸幅方向に沿って、複数の温度制御ゾーン１２に分割する。図３では、ノズルピース３全体を、ゾーンａ〜ゾーンｇの７領域の温度制御ゾーン１２に分割した例を示す。なお、温度制御ゾーンとは、そのゾーンの温度を直接的に又は間接的に測定する測温手段による温度測定と、そのゾーンに配置又はその表面に接触させた温度制御手段による温度制御とにより、所定の温度に制御される領域の単位であり、前記の測温手段と温度制御手段を有すること以外には、構造的に他の温度制御ゾーンと隔離される手段を有するものではない。また、個々のノズルオリフィスがいずれか１つの温度制御ゾーンに配置された温度制御手段によってのみ制御されるわけではなく、隣接する２つ又はそれ以上の温度制御ゾーンに配置された温度制御手段による制御も受ける。従って、温度制御ゾーンとは、前記の測温手段と温度制御手段とにより温度制御を受ける領域単位である。なお、図３に示すゾーンの区分けは、前記の測温手段と温度制御手段とを配置する領域単位として単に説明の便宜のために設けたものであり、実際に図３に示すような区分が観察されるわけではない。
【００１２】
本発明装置において、温度制御ゾーンの分割数や１つのゾーンの大きさ、更には各ゾーンにおいて制御すべき所定温度などは、本発明が目的とする効果、すなわち、各オリフィスからの溶融樹脂の吐出量を均一にすることが達成されるように選択する。この選択は、簡単なパイロット試験などにより適宜決定することができる。
なお、本発明者が見出したところによると、一般的には、温度制御ゾーン１個当りの紡糸幅方向の大きさは、２〜２０ｃｍ、好ましくは５〜１５ｃｍである。２ｃｍ未満では測温手段や温度制御手段の数が多くなりすぎ、装置が複雑で製作が難しくなり、２０ｃｍを越えると溶融樹脂の吐出量を幅方向に正確に制御することが困難になる。また、ゾーンの分割方法は、等間隔に分割することが好ましいが、異なる間隔であってもよい。
【００１３】
各温度制御ゾーン１２（ゾーンａ〜ゾーンｇ）毎に、ノズルピースのノズルオリフィス周辺部の温度を直接的に測定する測温手段又は間接的に測定する測温手段を設ける。前記の測温手段は、ノズルオリフィス周辺部の温度を直接的又は間接的に測定することができる限り限定されるものではないが、ノズルオリフィス周辺部の温度を直接的に測定する測温手段としては、例えば、図１に示すとおり、ノズルピース３の内部に埋め込んで設けた埋め込み型測温手段、例えば、埋め込み型温度センサー１３を挙げることができる。埋め込み型温度センサー１３を設ける位置は、ノズルピース３の内部であれば限定されないが、ノズルオリフィス出口２４にできる限り近い位置、例えば、ノズルオリフィス出口２４から６０ｍｍ以内が好ましく、特にはノズルオリフィス出口２４から４０ｍｍ以内に設けることが好ましい。各温度制御ゾーン１２内に設ける埋め込み型測温手段の数は、各ゾーン当たり１個あれば十分であるが、複数個設けてもよい。埋め込み型測温手段として用いる温度センサーとしては、公知の温度センサー、例えば、熱電対又は測温抵抗体を用いることができる。
【００１４】
また、ノズルオリフィス周辺部１１の温度を間接的に測定する測温手段としては、例えば、図４に示すとおり、ダイ本体２、ノズルピース３及びリッププレート４とは離れた位置に、紡糸口２５に対向して設置され、ノズルオリフィス周辺部１１から放射される赤外線を受光する非接触型の測温手段５０を挙げることができる。非接触型測温手段５０としては、例えば、赤外放射温度計、又は赤外線熱画像装置（サーモグラフィ）を用いることができる。赤外放射温度計５０は、例えば、ノズルオリフィス周辺部１１から放射される赤外線を受光する測定部５１、その測定部５１と導線５２で電気的に連絡したコントローラ部５３とからなる。測定部５１では受光した赤外線量を電圧信号に変換し、デジタル信号としてコントローラ部５３に送ることができる。コントローラ部５３では補正等の演算を行ってから、制御信号を導線５４及び５５を介して温度制御手段に送ることができる。
【００１５】
図４では、非接触型測温手段としての赤外放射温度計５０を、各温度制御ゾーン毎に１個ずつ配置した例を示したが、各温度制御ゾーン毎に複数個設けてもよい。また、逆に、例えば、赤外線熱画像装置を用いると、各温度制御ゾーンから放射される赤外線を１個の受光部（例えば、赤外線カメラ）で一括して受光し、その赤外線受光量を演算部で各温度制御ゾーン毎に分解して処理し、各温度制御ゾーン毎に設置された温度制御手段を個々に制御することも可能である。
なお、ノズルオリフィス周辺部の温度を直接的に測定する測温手段及び間接的に測定する測温手段、例えば、前記の埋め込み型測温手段及び／又は非接触型測温手段（例えば、赤外放射温度計及び／又は赤外線熱画像装置）を、それぞれ単独で用いるだけでなく、両者を各温度制御ゾーン毎にあるいは一部の温度制御ゾーンに併用することもできる。
【００１６】
更に、ノズルオリフィス周辺部の温度を所定温度に制御する温度制御手段、特には加熱手段（以下、ノズルオリフィス周辺部温度制御手段と称する）、例えば、ヒーターをノズルピース３の内部に設ける（埋め込み型ヒーター１４；図１）か、又はノズルピース３の表面に接触させて設ける（表面設置型ヒーター；図示せず）ことができる。ノズルオリフィス周辺部温度制御手段を設ける位置は、ノズルピース表面よりもノズルピース内部が好ましく、ノズルオリフィス出口２４から１００ｍｍ以内、特には６０ｍｍ以内に設けることが好ましい。また、各温度制御ゾーン１２内に設ける埋め込み型ヒーター１４又は表面設置型ヒーターの数は、ゾーン当たり１個設ければ十分であるが、複数個設けてもよい。ノズルオリフィス周辺部温度制御手段をノズルピース３の内部に埋め込んで前記の埋め込み型温度センサー１３と組み合わせて用いる場合、ノズルオリフィス周辺部温度制御手段を設ける位置もノズルピース３の内部であれば限定されないが、前記温度センサー１３の近くが好ましい。図１には、温度センサー１３をノズルオリフィス出口２４の近くに配置し、それよりもコートハンガーよりにヒーター１４を配置した好ましい例を示すが、温度センサー１３とヒーター１４との位置関係を、逆にしてもよい。
埋め込み型又は表面設置型ヒーターとしては、具体的には、シーズヒーター、カートリッジヒーター、鋳込みヒーターなど電熱線を利用したヒーター、又はゾーン毎に温度制御できる熱媒油などを用いることができる。
【００１７】
前記の埋め込み型測温手段又は非接触型測温手段は、それが配置されている部位、すなわち担当する温度制御ゾーン１２のノズルオリフィス周辺部１１の温度を直接的に又は間接的に測定し、所定温度（一般には、各ゾーン毎に同一温度）との差異に応じて、各温度制御ゾーン１２のノズルオリフィス周辺部１１の温度が所定温度になるように、前記測温手段に連関するヒーターの加熱状態を調整する。各測温手段及びそれに連関するヒーターは、他の測温手段及び他のヒーターとは独立して温度制御することができるので、ノズルピース３の紡糸幅方向の温度分布を正確に制御することができる。特に、前記の埋め込み型の温度センサー１３をノズルピース３の内部に設けた場合、各温度センサー１３は、ノズルオリフィス出口２４に十分近い位置に配置されるので、温度センサー１３をノズルオリフィス周辺部１１に配置した場合はもちろんのこと、温度センサー１３をノズルオリフィス周辺部１１以外のノズルピース３の内部に配置した場合であっても、温度センサー１３の設置場所の温度と各ノズルオリフィス内部の樹脂温度とが実質的に等しくなるように制御することができる。
【００１８】
従来技術においても、図１及び図３に示す装置と同様の装置を用いたが、ダイ１内部の溶融樹脂全体を一定温度に加熱する手段として、例えば、複数の温度制御ゾーンに分割されたダイ本体２の側面に設けられた側面ヒータ２６又はコートハンガー部の周辺に埋め込んだコートハンガー部ヒーター（図示せず）を使用し、その場で温度制御するために、コートハンガー部に設けた温度センサー２７もコートハンガー部の温度制御ゾーン毎に設けられていた。本発明のメルトブロー装置用ダイは、従来技術の側面ヒーター２６若しくはコートハンガー部ヒーターの代わりに、又は好ましくは従来技術の側面ヒーター２６若しくはコートハンガー部ヒーターに加えて、新たにノズルオリフィス周辺部温度制御手段（例えば、ヒーター１４）を、ノズルピースの内部に設けるか又はノズルピースに接触させて設けるものである。従って、本発明装置において、側面ヒーター２６又はコートハンガー部の周辺に埋め込んだコートハンガー部ヒーターを併用する場合には、それらのヒーターは溶融樹脂をおおむね設定温度に加熱することができれば十分であるので、従来のように温度制御ゾーン毎に分けてそれぞれヒーターを配置する必要はないが、従来法と同様に、温度制御ゾーン毎に分けてそれぞれヒーターを配置してもよく、更に測温手段を温度制御ゾーン毎に設けて簡単な温度制御を行ってもよい。なお、本発明装置において用いる側面ヒーター２６又はコートハンガー部の周辺に埋め込んだコートハンガー部ヒーターは、全体で１個でもよく（温度制御ゾーンに分割しない場合）、あるいは温度制御ゾーン毎に１個又はそれ以上を設けてもよい。
【００１９】
本発明装置のノズルオリフィス周辺部の温度を所定温度に制御する温度制御手段、特には加熱手段としては、ノズルピース３の内部に設けた埋め込み型ヒーター１４又はノズルピース３の表面に設けた表面設置型ヒーターに代えて、あるいはそれらのヒーターに加えて、ダイ１内部のガス供給路３０内を案内され、ノズルピース３に接触しながらガス経路３１を通過してガス出口３２から吹出される加熱ガスを、ノズルピース表面に接触させる温度制御手段として用いることができる。すなわち、図１〜図３に示す本発明装置又は従来装置において、ノズルオリフィス出口から押出される溶融樹脂を牽引細化する目的でガス経路出口３２から噴出される高速加熱ガスを、その温度を適宜調節して、そのまま温度制御手段として用いることができる。この場合も、図１〜図３に示す本発明装置と同様の態様で、従来技術でも使用されていた側面ヒーター２６（図１）又はコートハンガー部ヒーターを併用することが好ましい。
【００２０】
ノズルオリフィス周辺部温度制御手段として、埋め込み型ヒーター又は表面設置型ヒーターに代えて、加熱ガスを用いる本発明の別の態様のメルトブロー装置用ダイを図５及び図６に示す。図５は、図１と同様に、紡糸幅方向に垂直な平面で切断した断面図である。図６は、加熱ガス供給・分配システムを模式的に示す、図３と同様の、正面断面図である。図５及び図６において、図１と共通する部分は、同じ数字で表す。ノズルオリフィス周辺部温度制御手段であると同時に溶融樹脂牽引細化用ガスでもある加熱ガスは、ノズルピース３とリッププレート４とから形成されるガス経路３１を通過する際にノズルピース３の表面に接触することにより、各温度制御ゾーンのノズルオリフィス周辺部１１の温度が所定温度になるように、ノズルピース３を加熱する。
【００２１】
従来法においても、また、前記の埋め込み型ヒーター又は表面設置型ヒーターのみによって本発明による温度制御を行う場合においても、溶融樹脂牽引細化用加熱ガスは、ダイ１の外部又は内部に設けられたガス加熱部（図示せず）を通過してから、ダイ本体２内に設けられたガス供給管３３で紡糸幅方向全体に分配され、ガス供給路３０を経由して、ガス経路３１に送られ、ガス出口３２から吹出されるだけであり、前記のガス加熱部では、ガス全体を一括して加熱するだけであり、ガス気流を幅方向に分割された領域で異なる温度で加熱することは行っていない。
【００２２】
しかしながら、加熱ガスを、本発明によるノズルオリフィス周辺部温度制御手段として用いる場合には、前記の一括加熱用の加熱手段に代えて、あるいは好ましくは一括加熱用の加熱手段と併用して、加熱ガス流路内（例えば、ガス供給管３３、ガス供給路３０、ダイ１の内部又は外部に設けたガス供給管３３の上流部）に、各温度制御ゾーン毎に１個又はそれ以上で、温度制御ゾーン加熱用ガスの加熱手段３５を配置する。温度制御ゾーン加熱用ガス加熱手段としては、例えば、シーズヒーター、カートリッジヒーター、鋳込みヒーターなど電熱線を利用したヒーターを挙げることができる。温度制御ゾーン加熱用ガス加熱手段を設ける場所は、加熱ガスを紡糸幅方向に分配するガス供給管３３であることが好ましい。
【００２３】
図６に示すように、前記ガス供給管３３の内側を仕切り壁６２により、温度制御ゾーンａ〜ｇに対応して、ガス室６１に分割するのが好ましく、更に、それ以後のガス供給路３０、ガス経路３１及びガス出口３２を、各温度制御ゾーンに対応して、分割することが好ましい。この態様においては、加熱ガス又は加熱されるガスを、ダイ本体２の外側に配置したバッファー管６３から供給して、同じくダイ本体２の外側に、各温度制御ゾーンに対応して配置したフレキシブル管６４の導入し、ガス管６５を経てガス室６１に移動させる。こうして、紡糸幅方向に沿って分割された各温度制御ゾーンに対応させた、ガス供給管内の加熱ガスの温度制御が容易になる。前記温度制御ゾーン加熱用ガス加熱手段は、その加熱手段によって加熱されたガスが通過することによって加熱される各温度制御ゾーンに設けられた測温手段と連関して、ガス気流を加熱する。こうして加熱されたガス気流は、ガス経路３１に案内され、ガス経路３１を通過する際にノズルピース３と接触し、これによって各温度制御ゾーンを望ましい温度に制御することができる。
【００２４】
前記の加熱ガスをノズルオリフィス周辺部温度制御手段として用いる場合には、測温手段として、前記の埋め込み型測温手段（例えば、埋め込み型温度センサー）及び／又は非接触型測温手段（例えば、赤外放射温度計、又は赤外線熱画像装置）を用いることができるが、それらに代えて、あるいはそれらと併用して、加熱ガス流路（例えば、ガス供給管３３又はガス室６１）内に設けた測温手段（例えば、温度センサー３４）を、ノズルオリフィス周辺部１１の温度を間接的に測定する測温手段として用いることができる。この加熱ガス流路内に設けた測温手段（例えば、温度センサー３４）を用いる場合には、測温手段の設置位置（例えば、ガス供給管内）の温度とノズルオリフィス周辺部１１の温度との相関関係を、各温度制御ゾーン毎に予め測定しておき、その相関関係を利用して各温度制御ゾーンを所定温度に制御することができる。加熱ガス流路内に設ける測温手段として用いる温度センサーとしては、公知の温度センサー、例えば、熱電対又は測温抵抗体を用いることができる。
【００２５】
加熱ガスをノズルオリフィス周辺部温度制御手段として用いる場合も、あるいは単に溶融樹脂の牽引細化にのみ用いるばあいでも、ガス経路３１は、従来の装置に用いられているものと同じものでよい。なお、加熱ガスを単独のノズルオリフィス周辺部温度制御手段として用いる場合の各温度制御ゾーンは、温度制御ゾーン１個当りの紡糸幅方向の大きさが、２〜２０ｃｍ、好ましくは５〜１５ｃｍである。また、加熱ガスを前記ヒーターと併用してノズルオリフィス周辺部温度制御手段として用いる場合の各温度制御ゾーンも、温度制御ゾーン１個当りの紡糸幅方向の大きさは、２〜２０ｃｍ、好ましくは５〜１５ｃｍである。
【００２６】
図５及び図６に示す装置と同様の本発明装置を使用して、ポリプロピレン樹脂を用いてメルトブロー不織布を製造した。使用した装置において、ガス供給管３３は幅方向に区切られた７つの温度制御ゾーンａ〜ｇに対応するように仕切壁６２で７つのガス室６１に区切られており、区切られたガス室６１ごとにヒーター３５と温度センサー３４が設けられている。また、ダイ本体２の外側に配置した側面ヒーター２６を３００℃に設定した。初期温度が３２０℃のガスを、右側及び左側のバッファー管６３の各々から２００Ｎｍ3 ／ｈの流量で、各ガス通路へ供給した。ポリマーは、３００ｍｌ／分の量でコートハンガー部へ導入した。使用したノズルピースの幅は約１１００ｍｍで、直径０．３ｍｍのノズルオリフィスを約１２００個等間隔で一列に形成したものである。
【００２７】
ノズルオリフィス周辺部１１の温度は、加熱ガスの温度と相関関係にあるので、温度センサー３４により加熱ガスの温度を測定することによって間接的に計測した。また、分割されたガスをヒーター３５によって加熱することにより、ノズルオリフィス周辺部１１における７つの温度制御ゾーンａ〜ｇの温度を所定温度（３２０℃）に制御した。得られたメルトブロー不織布を紡糸幅方向に５ｃｍごとに裁断して、５ｃｍ×２０ｃｍのサンプルを得た。各サンプルの目付けを測定した。結果を図７に示す。図７において、＋は目付けであり、×は温度である。図７から明らかなように、目付けが均一になる。
対照実験として、ヒーター３５を使用しないこと以外は前記と同様の操作を繰り返し、対照用の不織布を得た。結果を図８に示す。図８から明らかなように、ヒーター３５を使用しないと、加熱ガスの温度は、紡糸幅方向の両端部で高く、中央部で低くなる挙動を示し、これとほぼ連動して、得られたメルトフロー不織布の目付け分布も紡糸幅方向の両端部で高く、中央部で低いものとなった。
このことから、加熱ガスの温度を制御することにより、ノズルオリフィス周辺部の温度を制御することができ、各温度制御ゾーンでの加熱ガスの温度を調節することによって、得られるメルトブロー不織布の紡糸幅方向の目付け分布を調整することができることがわかる。
【００２８】
ノズルオリフィス周辺部の温度制御手段としては、特に加熱手段（例えば、埋め込み型ヒーター若しくは表面設置型ヒーター、又は加熱ガス）について説明したが、この温度制御手段を設ける目的は、既に説明したとおり、各ノズルオリフィスからの溶融樹脂の吐出量を均一にするために、各温度制御ゾーン毎にノズルオリフィス周辺部を所定温度に制御することにある。従って、測温手段によって測定されるノズルオリフィス周辺部の温度が、前記の所定温度よりも低い場合には、既に説明したように前記の温度制御手段（加熱手段）によってノズルオリフィス周辺部を加熱し、所定温度に上昇させる。しかしながら、ノズルオリフィス周辺部の温度が、所定温度よりも高い場合には、前記の温度制御手段によってノズルオリフィス周辺部を冷却し、所定温度に下降させる必要がある。
【００２９】
冷却する場合には、前記の埋め込み型ヒーターや表面設置型ヒーターの出力を止める（オフにする）か極めて弱くする。また、ヒーターの代わりに用いる積極的な冷却手段として、例えば、冷却水などの冷却媒体を用いることも可能である。温度制御手段として加熱ガスを使用する場合には、温度制御ゾーン加熱用ガス加熱手段の出力を調整することにより、ノズルオリフィス周辺部の温度よりも相対的に低い温度の加熱ガスを供給し、ノズルオリフィス周辺部を冷却して所定温度にすることも可能である。
【００３０】
本発明では、従来技術の側面ヒーター２６又はコートハンガー部ヒーターを併用しない場合あるいはそれらのヒーターを併用する場合でも、ノズルオリフィス周辺部の所定温度よりも溶融樹脂の温度を低くしておいて、ノズルオリフィス周辺部の温度制御手段として加熱手段を用いるのが好ましい。従って、前記の側面ヒーター２６又はコートハンガー部ヒーターと共にコートハンガー部に温度センサーを設けて、前記の溶融樹脂の温度を大まかに制御するのが好ましい。勿論、ノズルオリフィス周辺部の所定温度よりも溶融樹脂の温度を高くしておいて、ノズルオリフィス周辺部の温度制御手段によって冷却することもできる。
【００３１】
本発明装置は、従来技術のメルトブロー装置に対して、ノズルピース測温手段及びノズルオリフィス周辺部温度制御手段を新たに設けた構造を有するものであるので、例えば、使用する溶融樹脂の種類、加熱ガスの種類、溶融樹脂経路（例えば、ノズルオリフィス、コートハンガー部）の形状、又は加熱ガス経路の形状等は、本発明の範囲内であれば、従来技術をそのまま利用することができる。
なお、本発明のメルトブロー装置用ダイは、上述した実施態様に限定されるものではなく、本発明の技術範囲に基づいて適宜設計変更できるものであり、例えば、測温手段は、ノズルオリフィス周辺部の温度を直接的又は間接的に測定することができるものであれば、例示した測温手段以外の測温手段を利用することができ、また、温度制御手段についても、測温手段に連関して各温度制御ゾーンのノズルオリフィス周辺部の温度を所定温度に制御できるものであれば、例示した温度制御手段以外の温度制御手段を利用することができる。
【００３２】
【作用】
以上のように、本発明は、同一の温度制御ゾーン内のノズルオリフィス周辺部の温度とノズルオリフィス内部の溶融樹脂温度とは実質的に等しくなるので、ノズルオリフィス周辺部の紡糸幅方向の温度分布を制御することにより、ノズルオリフィスの紡糸幅方向の温度分布を制御し、各ノズルオリフィスからの溶融樹脂の吐出量分布を紡糸幅方向に対して正確に制御することができるという本発明者の発見に基づいている。この理由は、以下のように推定される。すなわち、ダイへの溶融樹脂の導入部からオリフィス出口までの圧力損失を考えると、溶融樹脂導入部から中間案内部までの部分は、いずれも非常に低い圧力損失しか生じず、ノズルオリフィス内の圧力損失が、全圧力損失のほとんどを占める。このことから、ノズルオリフィス上端部の紡糸幅方向の圧力分布は一定と考えられ、各ノズルオリフィスの圧力損失は、ノズルオリフィス上端部の圧力と大気圧との差となり、一定になる。ここで、各ノズルオリフィスの圧力損失は、ノズルオリフィス径及び長さが一定であれば、粘度と流量とで決まる。
【００３３】
実際に、紡糸幅方向の溶融樹脂吐出量分布が一定でない場合のノズルオリフィス周辺部の温度分布を測定すると、ほぼ溶融樹脂吐出量分布と相似の分布を得た。これは、紡糸幅方向の温度分布中に高い温度を示す部分があると、その部分を通過する樹脂の粘度が低下し、流量が増えることで他の部分と同一圧力損失となることでバランスした結果と言える。
従って、溶融樹脂の粘度は温度に依存することから、結果として吐出量はノズルオリフィス周辺部の温度に依存し、ノズルオリフィス周辺部の温度を制御することによって、吐出量をほぼ正確に制御することができると推定される。
【００３４】
これに対し、従来技術においては、ダイ本体のコートハンガー部で溶融樹脂の温度を制御して均一にしていた。しかし、この場合には、既に説明したとおり、紡糸幅方向の溶融樹脂吐出量を均一にすることはできない。上記の推論に基づいて、その理由を考察すると、ダイの内部構造が紡糸幅方向に一様ではないので、熱伝導による加熱手段からの受熱及びダイからの放熱が均一にならないため、コートハンガー部の温度が均一であっても、ノズルオリフィス周辺部の温度が不均一になるものと考えられる。また、ダイ内部では加熱ガス自体は温度制御を受けないので、加熱ガスとノズルピースとの間の熱の授受も、その一因と考えられる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明のメルトブロー装置用ダイによれば、ノズルオリフィス周辺部の紡糸幅方向の温度分布を所定の温度に速く正確に制御することができるので、溶融樹脂の吐出量分布を紡糸幅方向に正確に制御することができ、例えば、ノズルオリフィス周辺部の紡糸幅方向の温度分布を均一温度に制御することによって、溶融樹脂の吐出量分布を紡糸幅方向に均一にすることができ、均一な目付量分布をもつメルトブロー不織布を得ることができる。
また、ノズルオリフィス周辺部の温度と溶融樹脂の吐出量とがほぼ正確に対応するので、生産中にノズルオリフィス周辺部の幅方向の温度分布を調節するだけで、迅速に溶融樹脂の吐出量分布を調節することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のメルトブロー装置用ダイを紡糸幅方向に垂直な平面で切断した断面図である。
【図２】図１に示すダイの紡糸口部分の拡大断面図である。
【図３】図１のII−II線断面図である。
【図４】測温手段として赤外放射温度計を用いる本発明のメルトブロー装置用ダイを模式的に示す平面図である。
【図５】本発明の別の態様であるメルトブロー装置用ダイを紡糸幅方向に垂直な平面で切断した断面図である。
【図６】本発明のメルトブロー装置用ダイにおいて用いることのできる加熱ガス供給・分配システムを模式的に示す正面断面図である。
【図７】本発明に従って調整したメルトブロー不織布の目付け分布とノズルオリフィス周辺部温度分布との関係を示すグラフである。
【図８】従来法に従って調整したメルトブロー不織布の目付け分布とノズルオリフィス周辺部温度分布との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１…ダイ；２…ダイ本体；３…ノズルピース；４…リッププレート；
１１…ノズルオリフィス周辺部；１２…温度制御ゾーン；１３…温度センサー；
１４…ヒーター；
２１…コートハンガー部；２２…中間案内部；２３…ノズルオリフィス；
２４…ノズルオリフィス出口；２５…紡糸口；２６…側面ヒーター；
２７…コートハンガー部温度センサー；２９…フィルター；
３０…ガス供給路；３１…ガス経路；３２…ガス経路出口；３３…ガス供給管；
３４…温度センサー；３５…ヒーター；４１…取付手段；４２…取付手段；
５０…赤外放射温度計；５１…測定部；５２、５４…導線；
５３…コントローラ部；６１…ガス室；６２…仕切壁；６３…バッファー管；
６４…フレキシブル管；６５…ガス管。
Claims (5)
- ダイ本体とノズルピースとリッププレートとを含むメルトブロー装置用ダイにおいて、前記ノズルピースを紡糸幅方向に沿って複数の温度制御ゾーンに分割し、分割された各温度制御ゾーン毎に前記ノズルピースのノズルオリフィス周辺部の温度を直接的に又は間接的に測定する測温手段を設け、前記の各測温手段に連関して、各温度制御ゾーンのノズルオリフィス周辺部の温度を所定温度に制御するノズルオリフィス周辺部の温度制御手段を、各測温手段に対応させて、ノズルピース内部に設けるか、又はノズルピース表面に接触させ、
（ａ）前記測温手段をノズルピース内に設けるか、
（ｂ）前記測温手段が非接触型測温手段であるか、あるいは、
（ｃ）前記温度制御手段が、ノズルピース表面と接触しながら流れる加熱ガスであって、前記測温手段を前記加熱ガス経路内に設ける
ことを特徴とするメルトブロー装置用ダイ。 - ダイ本体とノズルピースとリッププレートとを含むメルトブロー装置用ダイにおいて、前記ノズルピースを紡糸幅方向に沿って複数の温度制御ゾーンに分割し、分割された各温度制御ゾーン毎に前記ノズルピースのノズルオリフィス周辺部の温度を直接的に又は間接的に測定する測温手段を設け、前記の各測温手段に連関して、各温度制御ゾーンのノズルオリフィス周辺部の温度を所定温度に制御するノズルオリフィス周辺部の温度制御手段を、各測温手段に対応させて、ノズルピース内部に設けるか、又はノズルピース表面に接触させ、ノズルピース表面に接触させる温度制御手段が、ノズルピース表面と接触しながら流れる加熱ガスであることを特徴とするメルトブロー装置用ダイ。
- 測温手段をノズルピース内に設ける、請求項２に記載のメルトブロー装置用ダイ。
- 測温手段が非接触型測温手段である、請求項２に記載のメルトブロー装置用ダイ。
- 測温手段を加熱ガス経路内に設ける、請求項２に記載のメルトブロー装置用ダイ。
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