JP4113271B2 - 縦延伸不織布の製法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は縦延伸された長繊維フィラメント不織布およびその製法に関するものである。本発明の方法による縦延伸不織布は、一方向に強度を必要とする不織布や直交不織布の原料ウェブの製造にあたり、強度や寸法安定性に優れた材料として使用される。
【０００２】
【従来の技術】
不織布の製法として、紡糸したフィラメントを直接不織布とするスパンボンド方式、メルトブロー方式、スパンレース方式等（以下これらを「広義のスパンボンド方式」と呼ぶ）があり、これらは経済性および量産性の点から不織布の主流をなしている。
従来、これらの広義のスパンボンド不織布はランダム不織布であり、強度が小さく、寸法安定性に劣るものが多い。本発明者らはこれらの不織布が有する欠点を改善し、先発明（特公平３−３６９４８号、特開平２−２６９８５９号、特開平２−２６９８６０号各公報等）において、不織布を延伸しあるいはそれらを直交積層することによる不織布の製法を開示した。
【０００３】
また、特公昭６０−２５５４１号公報（以下「先発明Ｖ」という）にも縦延伸不織布の製法が開示されている。この方法においては、コンベアを傾斜させるときコンベア上でフィラメントが流れるという問題点を、フィラメントの自己粘着性により解決しようとしている。
しかしながら、このようにフィラメントの自己粘着性に依存する方式では、フィラメントの冷却が不十分となり、フィラメントの延伸性が低下する。またこの方式では、コンベアの傾斜のみに依存してフィラメントを配列させるため、高度に配列させようとすると、コンベアの傾斜が大きくなり、不安定になる。
また、延伸後のフィラメントの径を２μｍ以下にすることを特徴としているが、このような手段による紡糸では、フィラメントを細くすると、切断されるフィラメントが多くかつ延伸性も低下するので、５μｍから２０μｍ、即ち延伸後に３〜１５μｍとなるのに適した太さの範囲が適当であり、熱風量を過大にしてフィラメントを細くしすぎない方が大きな強度が得られることもわかった。
また、この先発明Ｖにおいては、延伸手段に特別の工夫はなされていない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記の先発明Ｖによる不織布は、縦延伸が可能であり、ある程度の強度を有するが、延伸倍率が低く、また強度も十分ではない。さらに、延伸した不織布が硬く、不織布として使用する上で問題を生ずる場合が多い。
本発明者らは、延伸倍率や強度が低く、延伸ウェブが硬くなる原因について鋭意検討した結果、以下の点が原因であることが判明した。
（１）紡糸したフィラメントが熱処理を受けており、延伸性が低下している。
（２）フィラメントの配列が不十分なため、延伸工程で延伸されないフィラメントが存在し、そのようなフィラメントが多いと、高い延伸倍率が得られず、強度も向上しないことがわかった。すなわち、十分に縦に配列しているフィラメントのみが延伸工程において実質的に縦延伸され、縦に配列していないフィラメントは、延伸しても未延伸フィラメントとして残る。
さらに、この延伸不織布に残る未延伸フィラメントは、延伸や熱処理工程で軟化または溶融して接着剤の役割を果たし、ウェブを硬くする原因となることも判明した。特にポリエチレンテレフタレートの場合にこの傾向が大きい。
（３）紡糸した縦配列ウェブを延伸する際に、通常の紡糸トウやフィルムを延伸する方法を用いると、延伸倍率や強度が向上しないことがわかった。これは、紡糸フィラメントが延伸間距離に渡って存在する確率が少ないことによる。
フィルムを縦延伸する場合には近接延伸法も用いられるが、その場合には通常延伸間距離を短くする方法として、小口径ロールを用いて急激にターンする方式が取られている。しかし本発明における紡糸ウェブにこの方法を用いると、小口径のロールにウェブの毛羽が巻き付き易く、操業の安定性が低い。
また、紡糸したウェブは、フィルムに比較して一体性や均一性が低いため、延伸における延伸点を固定することが困難であり、この点も延伸倍率や延伸強度を低下させる原因となる。
（４）延伸性が低くなる他の一つの原因としては、フィラメント相互またはフィラメントと金属との滑りが良好でないために、毛羽フィラメントが多く生じることが挙げられる。これらの毛羽がロール等に巻き付き、延伸性を低下させる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上記の課題を解決するため鋭意研究を進めた結果、不織布の製造方法として、最も合理化された広義のスパンボンド方式を採用することにより、経済性および量産性に優れた本発明の不織布およびその製造方法を完成した。
【０００６】
すなわち、本発明の第１は、長繊維フィラメントからなるウェブを一方向に少なくとも５倍近接縦延伸してなり、構成するフィラメント径が主として３ミクロン以上１５ミクロン以下である縦延伸不織布に関するものである。
本発明の第２は、前記発明の第１において、ウェブがエンボス加工、カレンダー加工、接着剤加工等の補強加工を施されない状態における５％伸度における縦強度が１．２ｇ／ｄ以上であり、切断時の強度が２ｇ／ｄ以上である縦延伸不織布に関する。
【０００７】
また本発明の第３は、溶融ポリマーを、多数の細孔ノズルを有する紡糸手段により押し出して形成したフィラメントを、高速流体の摩擦力により高ドラフト倍率で引取り、コンベア上に集積させることからなる不織布の製法において、
（1）前記ノズルから押し出されたフィラメントをドラフト可能な溶融状態に維持し、
（2）その後冷却流体でフィラメントを冷却し、
（3）冷却後のフィラメントの流れをコンベアの移送方向に傾斜させてコンベア上に導き、
（4）コンベアの積載面の裏側から幅方向に直線状の負圧により吸引してウェブを形成し、
（5）次いで上記ウェブをさらに縦方向に近接延伸する
ことを特徴とする縦延伸不織布の製法に関するものである。
本発明の第４は、前記発明の第３において、コンベアの積載面を、移送方向が低くなるように傾斜させたことを特徴とする縦延伸不織布の製法に関する。
本発明の第５は、前記発明の第３において、冷却流体が、霧状の水分および必要に応じて延伸性や静電特性を改善するための油剤を含む冷却エアーであることを特徴とする縦延伸不織布の製法に関する。
【０００８】
本発明の第６は、前記発明の第３において、紡糸手段が、幅方向に一列に配置された多数の紡糸ノズルおよび紡糸ノズルの列の両側に設けた熱風噴出用のスリットからなるメルトブロー不織布用ダイスであることを特徴とする縦延伸不織布の製法に関する。
本発明の第７は、前記発明の第６において、高速流体が、前記熱風噴出用のスリットから噴出される熱風および前記冷却流体であることを特徴とする縦延伸不織布の製法に関する。
【０００９】
本発明の第８は、前上記発明の第３または第５において、紡糸手段が、多数の紡糸ノズルおよびノズルの下側で吸引するエジェクターを備えたスパンボンド不織布用ダイスからなり、かつノズル直下に保温筒を設け、保温筒内の温度を紡糸温度よりも８０℃以上高く保持し、エジェクターの下方へ前記冷却流体を噴出することを特徴とする縦延伸不織布の製法に関する。
本発明の第９は、前記発明の第８において、高速流体が、前記冷却流体であることを特徴とする請求項８に記載の縦延伸不織布の製法に関する。
【００１０】
本発明の第１０は、前記発明の第６におけるメルトブロー不織布用ダイスを用いる紡糸手段において、コンベアの移送方向側のスリットから噴出する熱風の量を、反対側のスリットの熱風の量よりも少なくすることにより、ダイスから紡出されるフィラメントの流れをコンベアの移送方向側へ傾斜させることを特徴とする縦延伸不織布の製法に関する。
本発明の第１１は、前記発明の第３において、フィラメントの流れを、コンベアの積載面に対し傾斜させて設置した障壁板に当てることにより、フィラメントの流れをコンベアの移送方向へ導くことを特徴とする縦延伸不織布の製法に関する。
【００１１】
本発明の第１２は、前記発明の第３において、ウェブをコンベアから離れた直後に近接延伸した後、さらに全延伸倍率が５以上になるように縦方向に延伸して、多段延伸とすることを特徴とする縦延伸不織布の製法に関する。
本発明の第１３は、前記発明の第１２において、ウェブを縦方向に延伸する場合に、延伸点を固定するために、（１）ニップロールで挟圧する、（２）赤外線ラインヒータで延伸点を加熱する、および（３）断面が直線状の熱風を延伸点に当てることから選ばれる少なくとも１つの手段を用いることを特徴とする縦延伸不織布の製法に関する。
【００１２】
以下本発明を詳細に説明する。
まず、本発明においては、ノズルを出た直後のフィラメント融液を積極的に加熱し、またはノズル直近の雰囲気温度を高温に維持することにより、ノズルから押し出されたフィラメントをドラフト可能な溶融状態に維持し、その間でドラフト倍率を高め、フィラメントを細径化する。この間の温度はフィラメントの融点より十分に高くするため、フィラメントが分子配向することはない。すなわち、通常の広義のスパンボンド紡糸とは異なり、できる限りフィラメントの配向を小さくする。
上記でいうノズルの「直近」とは、一般的にはフィラメントがノズルから紡出された直後の位置を意味する。通常は上から下へ押し出すが、その場合には直下と表現する。従って、下から上へ紡出した場合は直上であり、横へ紡出した場合は側方の極く近傍であり、いずれも本発明に含まれる。
【００１３】
ノズル直下の雰囲気温度を上昇させる手段としては、ダイスからの熱風吹き出し、ヒータ加熱、保温筒などいずれも用いることができる。またポリマー融液フィラメントを加熱する手段としては赤外線放射やレーザ放射を用いることができる。これらの具体的な手段については実施例において詳述する。
【００１４】
フィラメントにドラフト張力を与える方法として、メルトブロー（以下「ＭＢ」と略す）ダイスを使用する方式がある。熱風の温度を高くすることにより、フィラメントの分子配向を小さくすることができるので、本発明に特に好適である。しかし、通常のＭＢ紡糸では、コンベア上でフィラメントがランダムに集積して配列せず、また熱風の影響によりフィラメントがコンベア上で熱処理を受けて延伸性の低いのものとなる。そこで本発明においては、紡出されたフィラメントに、霧状の水分を含むエアー等をコンベア面に対し傾斜させて掛け、フィラメントの冷却とフィラメントの配列を行うことを特徴とする。
【００１５】
フィラメントにドラフト張力を与える別の方法として、狭義のスパンボンド（以下「ＳＢ」と略す）法がある。すなわち、多数の紡糸ノズルの下方にいわゆるエジェクターあるいはエアーサッカーを使用する方式である。この方式ではノズル直下において冷風により冷却するので、フィラメントが分子配向を生じ、フィラメントの強度が向上する。またコンベア上でのフィラメントの配置はランダムであり配列が不十分である。そこで本発明においては、ノズル直下のポリマー温度を高温に維持する手段を組み合わせることにより分子配向を小さくし、またエジェクター内に霧状の水分や冷風等を供給してフィラメントを十分に冷却することにより、延伸性の良いフィラメントとし、さらにこのフィラメントを含む流体をコンベア面に対し傾斜させて掛け、フィラメントの配列を向上させることを特徴とする。
【００１６】
紡糸手段において、コンベア面に対し垂直ではなく、傾斜させて紡糸することにより、フィラメントはコンベア上で良好に配列する。
このように紡糸を斜行させる手段としては、紡糸フィラメントのノズル方向をコンベアに対して傾けること、流体の補助により紡糸フィラメントを斜行させること、コンベアを紡糸フィラメントの紡出方向に対して傾斜させることなどが有効であることがわかった。また、上記斜行方法の一つのみでは、十分良好な配列を保持しながら斜行させることが困難であり、複数の手段を組み合わせて実施することが望ましいことがわかった。
上記斜行手段としては流体を使用するが、流体が紡糸ノズル近傍において使用されるときは加熱されていることが望ましい。また、ノズル近傍で流体を使用しない場合は、紡出フィラメントをノズル近傍で積極的に加熱する必要がある。これは紡出フィラメントがドラフトにより細径化される際に、できるだけ分子配向を伴わないようにするためである。この点において、本発明は、通常のＳＢ法のように、ドラフトにより分子配向を生じさせて強度のある不織布を製造しようとする方式とは全く異なるものである。
これらのさらに具体的な例については、実施例で詳述する。
なお、本発明において、紡糸段階ではフィラメントの分子配向ができるだけ生じないようにするが、個々のフィラメントはできるだけ縦（ライン方向）に配列していることが望ましい。
【００１７】
本発明において、フィラメントを斜行させるために使用する流体としては、コンベア近傍では冷流体、特に霧状の水を含んだ流体が最も望ましい。紡糸されたフィラメントを急冷することにより、熱の影響を防ぎ、結晶化を進行させないようにするためである。紡糸や加熱流体などの熱の影響が残留すると、コンベア上のフィラメントが熱処理を受け、結晶化が進み、延伸性が低下することがわかった。
延伸性においては、特にポリエステルフィラメントの場合に熱の影響が顕著であり、ポリプロピレンにおいても影響が見られる。
本発明はこのように水をスプレーしているが、これは溶融フィラメントを水で冷却することによる急冷効果により、高延伸倍率や高強度の達成等の延伸適性を向上させるが、さらに紡糸されたウェブをコンベアに貼付け、冷却スプレーで吹き飛ばされるのを防止するため冷却スプレーの勢いを強くすることができるので、紡糸の安定性およびフィラメントの配列性の向上にも効果がある。
【００１８】
霧状の液体に、いわゆる紡糸延伸用油剤、すなわち延伸性や静電気除去等の性質を付与することができる油剤を添加する。これにより、延伸性が向上し、毛羽が少なくなり、延伸後の強度および伸度も向上した。
【００１９】
コンベアの種類としては、図示したフラットベルトタイプのコンベア以外にもメルトブロー不織布に多用されているドラムスクリーンタイプがある。ドラムスクリーンタイプにおける傾斜とは、紡糸フィラメントのノズルからの噴出方向が垂直から巻取機方向へ傾斜していることを意味する。
コンベアの材質としては、メタルワイヤーやプラスチックワイヤー等の不織布の製造に使用されている種々の素材を使用することができ、またその網目を構成する織方等についても、平織や綾織等不織布の製造に使用される種々の方法を本発明に使用することができる。さらに本発明において特に有効なネットの織方として、縦に織目が配列した朱子織があり、縦にフィラメントが並んだ層を表面に配することによりウェブフィラメントの縦配列効果が高まり、ウェブの強度が向上する。
【００２０】
コンベア積載面の裏側から負圧により吸引することにより、斜行させて不安定になったウェブを安定化させることができ、また熱を除去する効果も得られる。特公昭６０−２５５４１号公報に記載されているように、フィラメントの自己粘着性によってコンベア上の安定化を図る必要はない。この場合の負圧吸引は、コンベアの幅方向に直線状に、かつ狭い幅で行うことが重要である。通常の広義のＳＢ不織布においても負圧吸引を行うことが多いが、その場合には広い面積で吸引を行っており、従ってフィラメント量が少ない部分の負圧を強化することによりウェブ平面内の坪量の均一性を高め、かつフィラメントの配列をできるだけランダムにすることを目的としている。それに対して本発明は、フィラメントの配列を高めることを主眼としており、さらにフィラメントがコンベア上で飛散することを防止し、コンベア上でのフィラメントの熱を除去して延伸性を高めることを目的としている。
さらに負圧吸引は、水分も除去するため、プレスシート化工程や延伸工程において、水分の影響を低下させる効果もある。ポリエステルにおいては水分が延伸性に大きく影響し、部分による水分の多少により延伸の均一性が損なわれ、延伸倍率や延伸後のウェブ強度が低くなる。
また、負圧により吸引することにより、延伸油剤や水の回収も可能となった。本発明では、上述のように通常のスパンボンド不織布やメルトブロー不織布に使用されている吸引ブロアが使用されるが、フィラメントのコンベアへの着地点を調整するばかりでなく、その後に吸引面積を増やしたり、多段に吸引することにより紡糸の安定性を向上させることができる。
【００２１】
本発明の延伸において、１段目は近接延伸を行う。
近接延伸とは、隣接する２組のロールの表面速度の差によりウェブを延伸する方法において、短い延伸間距離（延伸の開始点より終了点までの距離）を保って行う方式であり、延伸間距離が１００ｍｍ以下であることが望ましい。特に本発明のように、フィラメントが縦方向に直線的には配列しておらず、たとえ縦方向に配列していてもフィラメントがある程度屈曲している場合には、近接延伸においてできるだけ延伸間距離を短く保つことが、個々のフィラメントを有効に延伸する上で重要である。
通常のフィルムの近接延伸法においては、前記のように小口径ロールが使用されるが、本発明においては適当でない。小口径ロールにはウェブのフィラメントが巻き付き易く、安定した運転ができないからである。
近接延伸に必要な熱量は、通常延伸するロールを加熱することにより供給され、さらに延伸点においては熱風や赤外線による加熱を補助的に使用する。また、温水、蒸気等を使用することもできる。
【００２２】
一般にウェブの延伸においては延伸点を固定することが重要である。延伸点が一定していないと全体が均一に延伸されないため、延伸倍率を高めることができず、また、延伸されたウェブに延伸倍率の異なる部分が混在し、十分なウェブ強度が得られない。本発明者らは、以下の延伸方法により、縦配列ウェブの延伸性を向上することができた。
本発明による縦延伸不織布の通常の最終製品の幅は、１ｍから２ｍあるいはそれ以上である。しかし、狭い幅のダイスで紡糸し、その紡糸ウェブ製造装置において予備延伸を行うと、延伸装置が簡便であるため、近接延伸が容易である。このように予備延伸したウェブを平行に並べてさらに主延伸を行うことにより、広幅縦延伸ウェブが得られる。その際、主延伸では延伸倍率が低いため、ウェブの幅の収縮が小さく、従って予備延伸ウェブを平行に並べる際のオーバラップ部は少なくてすむため目立つことがない。また、予備延伸されたウェブはすでに縦に延伸されているために、主延伸では、近接延伸の延伸間距離は比較的長くてもよい。
【００２３】
本発明の多段延伸において、２段目以降の延伸手段としては、近接延伸のみならず、通常のウェブの延伸に用いられる種々の手段を適用することができる。すなわちロール延伸、温水延伸、蒸気延伸、熱盤延伸等の各種延伸方式が挙げられる。近接延伸が必ずしも必要でないのは、１段目の延伸においてすでに個々のフィラメントが長さ方向に長く渡っているためである。
【００２４】
本発明の縦延伸不織布の製法において、延伸倍率はウェブを構成するフィラメントのポリマーの種類、ウェブの紡糸手段や配列手段などによって異なる。しかし、いずれの種類や手段を用いる場合にも、ウェブの高配向度および高強度を達成し得る延伸倍率が選択される。
上記の延伸倍率は、延伸前のウェブの延伸方向に所定の間隔で付与したマークにより、以下の式で定義される。
延伸倍率＝〔延伸後のマーク間の長さ〕／〔延伸前のマーク間の長さ〕
この延伸倍率は、通常の長繊維フィラメントヤーンの延伸のように、必ずしも個々のフィラメントの延伸倍率を意味しない。
【００２５】
本発明に用いるフィラメントに適合する強度部材ポリマーとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリアミド、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリウレタン、フッ素系樹脂等の熱可塑性樹脂およびこれらの変性樹脂などを使用することができる。また、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリアクリロニトリル系樹脂等の湿式または乾式の紡糸手段を適用し得る樹脂も使用することができる。
また本発明は、本出願人の先発明である国際公開公報ＷＯ９６／１７１２１号に記載された混合紡糸、コンジュゲート紡糸等にも使用することができる。
【００２６】
本発明に用いる縦ウェブは、縦方向の配列を維持しつつ、ウェブ幅を拡幅して使用することもできる。その際、フィラメントが若干斜交する。
【００２７】
本発明に用いるフィラメントは長繊維フィラメントである。ここでいう長繊維フィラメントとは、実質的に長繊維であればよく、すなわち平均長さが１００ ｍｍを越えているものをいう。
また、本発明においては、フィラメントの径が５０μｍ以上では剛直で交絡が不十分になる。望ましくは３０μｍ以下、さらに望ましくは２５μｍ以下である。
特に強度の強い不織布を目的とする場合は、フィラメント径が５μｍ以上であることが望ましい。
本発明のフィラメントの径および長さは、顕微鏡写真により測定する。
【００２８】
本発明では、上述のように高強度が達成できるが、それはエンボス等によるウェブの補強加工を施したものではない状態での強度である。通常のスパンボンド不織布やメルトブロー不織布のような不織布では、エンボス、カレンダー、接着剤処理、ニードルパンチ、ステッチボンド加工等のウェブの強度を向上させる加工を施して初めて実用に耐える不織布になる。
【００２９】
本発明の方法を添付図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の縦延伸不織布の製法に用いる装置の例を示す斜視図である。ＭＢダイス１は、構造を明瞭にするため断面を示した。ギアポンプ（図示せず）から送入された溶融樹脂２は、ダイス先端の多数のノズル３から押し出されて多数のフィラメント４を形成する。樹脂の融点以上に加熱された高圧加熱エアーが、ノズル３の両側に設けられたエアー溜５ａ、５ｂに送入され、ノズル３の両側のスリット６ａ、６ｂから噴出し、熱風の噴出による摩擦力によりフィラメント４にドラフトが付与され、フィラメント４が細径化される。上記の機構は通常の ＭＢ法と同様である。
本発明においては、高圧加熱エアーの温度をフィラメントの紡糸温度よりも ８０℃以上、望ましくは１２０℃以上、さらに望ましくは２００℃以上高くする。また本発明では、エアー溜５ａおよび５ｂの両エアーの流量に差を設け、５ａからの流量を５ｂからのそれより小さくすることにより、フィラメント４の流出方向を真下から角度αだけ傾斜させる。このようにフィラメントの流出方向に角度αを付与することは、ＭＢダイス１自体を傾斜することによっても実現することができ、また両者を併用することもできる。
【００３０】
ＭＢダイス１とコンベア７の中間において、スプレーノズル８ａ、８ｂからコンベア７側へ向け霧状の水を噴霧する。スプレーノズルは実際には各複数個設置するが、煩雑さを避けるため各１個のみを図示した。この霧状の水の噴霧する勢いで、フィラメント４は、αよりさらに大きい角度βに傾斜して、コンベア７の上にウェブ９として集積される。コンベア７は、水平面から角度γの傾斜を設けて、フィラメント４の着地点より引取方向を低くする。なお、冷却用のスプレーは必ずしも水分を含む必要はなく、冷エアーでもよい。
上記のように、コンベアの傾斜およびエアーや霧状の水の勢いなどの効果により、コンベア上のウェブ９のフィラメント４は縦に配列する。水スプレーで冷却されたウェブ９は、自己粘着性を有していないので、そのままではエアーの流れ等によりコンベア上で飛散するが、コンベア７の裏側にコンベアの幅方向に直線状に設けた負圧吸引ノズル１０で吸引することにより飛散が防止され集積される。
負圧吸引ノズル１０のコンベア移送方向側を、減圧度３０mm-H₂O 以下、さらに望ましくは１０mm-H₂O 以下に保つことにより、フィラメントが効果的に配列することがわかった。
【００３１】
コンベア７上のウェブ９は、延伸温度に加熱された延伸シリンダ１１とコンベア積載面の裏側の押えゴムロール１２によりニップされ、延伸シリンダ１１上に移され、さらに押えゴムロール１３でニップされて、延伸シリンダ１１に密着する。
ウェブ９は、延伸シリンダ１１とその後の引取ニップロール１４ａ、１４ｂ（１４ｂはゴムロール）との速度差により延伸され、縦延伸不織布１５となる。
【００３２】
図２は、不織布の紡糸方法において、狭義のＳＢ法を用いた場合の縦断面図である。通常のＳＢ紡糸では、多数の紡糸孔を有するＳＢダイス２１から紡糸された多数のフィラメント２２は、エジェクター２３でエアー２４により吸引され、エジェクター２３のノズルにより加速されたエアーに伴われてコンベア７の上に集積される。
本発明においては、ＳＢダイス２１の下方に図に示すように保温壁２６を設け、その中にヒータ２７を設置し、紡糸したフィラメント２２の流れに融点以上に加熱した加熱エアー２８を随伴させて、ノズル直下でフィラメント２２が冷却されないようにする。フィラメント２２は、エジェクター２３に入る直前で、スプレーノズル８からの霧状の水分を含むエアーにより冷却されながらエジェクター２３に導かれる。スプレーノズル８がなければ、フィラメント２２はエジェクター２３内で相互に融着する。なお、スプレーノズル８の代わりに、エジェクター２３においてエアー２４に霧状水分を含ませることも可能である。
エジェクター２３で加速されたフィラメント２５は、コンベア７の積載面に傾斜して設置した障壁板２９により方向を変えられ、さらに負圧吸引ノズル１０により吸引されて、図１に示す例と同様に、傾斜したコンベア７の上に集積される。
なお、図２においては、エジェクター２３は垂直に設置されているが、エジェクターの流出方向自体を傾斜させてもよい。
【００３３】
図２に示すＳＢダイス２１のノズル直下の保温壁２６は、ヒータ２７で加熱された加熱エアー２８の導入路であり、保温筒の役目を果たす。ただし、ノズル直下を高温に保つ他の方法として、赤外線ランプ等でノズル直下を直接加熱することも可能である。いずれの場合も、ノズル直下を高温に維持することによって、ドラフトによりフィラメントが細径化されても、フィラメントの分子配向が少ない点に本発明の特徴がある。
図２に示す加熱エアー２８の温度を、フィラメントの紡糸温度（ダイス温度）よりも８０℃以上、さらに望ましくは１２０℃以上高くすることにより、フィラメントの分子配向が小さくなり、その後の延伸性が向上することがわかった。
【００３４】
図３は、図１に示す製造装置における延伸工程の側面図である。延伸シリンダ１１は延伸適温に加熱されている。例えば、ウェブ９の材料がポリプロピレンであれば１１０℃、ポリエステルであれば８５℃である。押さえゴムロール１３によりウェブ９は延伸シリンダ１１に密着し、密着の程度が適当であれば、延伸点はウェブが延伸シリンダ１１から離れる点ｂにおいて幅方向に一直線となり、理想的な近接延伸となる。密着が弱い場合には、延伸点が延伸シリンダ１１側のａ点に移行し、不安定となる。また密着が強すぎると延伸点はｂ点とｃ点との間で変動するためやはり不安定である。
この密着性は、押えゴムロール１３を赤外線ヒータ等で加熱したり、延伸シリンダー１１の表面の接着性を変えることにより変化させることができ、それにより延伸点をｂ点近傍に固定することができる。なお、ラインスピードや坪量等によりこれらの条件は変化する。そこで、延伸点をｂ点に固定するために、図３（ａ）のように熱風発生機３１により、ｂ点上に断面が直線状の熱風を吹きかけることが有効であり、また図３（ｂ）のように赤外線ヒータによる光を線状に集光する赤外線ラインヒータ３２でｂ線上を加熱することも効果がある。
【００３５】
図４は、他の延伸装置の例の側面図である。
ウェブ４１は、図１または図２に示した紡糸装置で紡糸されたウェブでもよいし、あるいは図１または図３の延伸装置で近接延伸されたものでもよい。ウェブ４１はニップロール４２ａ、４２ｂにより延伸装置に導入され、予熱ロール４３で予熱され、ウェブ４４として延伸ロール４５に導かれる。延伸ロール４５にはニップゴムロール４６が設置されており、延伸ロール４５と延伸ロール４８の間で縦延伸される。延伸間距離は、延伸ロール４５とニップロール４６とのニップ点Ｐと、延伸ロール４８とニップロール４９とのニップ点Ｑで決められるウェブの走行距離ＰＱであり、その間でウェブ４７は延伸される。
この装置による多段延伸が必要である場合は、延伸ロール４８と延伸ロール ５１との間でさらに延伸を行う。この場合の延伸間距離は、点Ｑと、延伸ロール５１およびニップロール５２のニップ点Ｒで定められるウェブ５０の走行距離 ＱＲである。
縦延伸の後に熱処理が必要な場合には、ウェブ５３を熱処理ロール５４で熱処理することができる。
ウェブ５３は、ニップロール５５ａ、５５ｂに引き取られ、延伸されたウェブ５６として得られる。
【００３６】
上述のように、不織布の縦延伸には、延伸間距離のできるだけ短い装置が適当である。図４に示したように、延伸ロールに対し、ニップロール４６、４９および５２を設置することにより、延伸点が固定し、延伸が安定するので、より高倍率の延伸が可能になる。ニップロール４６等がない場合には、延伸点はＰ点より予熱ロール側に移動し、延伸間距離が長くなるばかりでなく、延伸点が移動して延伸切れの原因となる。
縦延伸に適するウェブとしては、上記の原理から、フィラメントができるだけ縦に配列しているものが適当である。すなわち、フィラメントが縦方向に長いため、延伸間距離が一定でも、両端が把持されるフィラメントの割合が多くなり、また、延伸後のウェブの強度が向上する。
図４に示す装置において、延伸のための熱は、基本的には加熱されたロールによって与えられるが、図３で示した熱風や赤外線も併用することができる。さらに走行距離ＰＱまたはＱＲの間をカバーで覆い、その内部を蒸気加熱することもできる。
図１または図２に示す紡糸装置で得られたウェブの幅が狭い場合であっても、それらを並列させ図４に示す延伸装置を用いて延伸することにより、広幅の延伸ウェブとすることができる。
【００３７】
図５は通常のフィルム等に使用されている近接延伸の方法を示す側面図であり、原反ウェブ６１はシリンダ６２で予熱され、小口径ロール６３の表面速度はシリンダ６２の表面速度と同一である。延伸は小口径ロール６４と小口径ロール６５の間で行われ、シリンダ６６で熱処理され、冷却シリンダ６７で冷却され、ニップロール６８を経て延伸フィルム６９として引き取られる。
このような近接延伸では、小口径ロール６４と６５のようにきわめて短い距離で延伸が行われるので、幅収縮も小さく、延伸点を固定することも可能であり、フィルムの延伸としては望ましい。しかしながら、本発明における不織布の延伸においては、フィラメントが小口径ロールに巻き付き易く、運転の安定性を損ねるため好ましくない場合もある。本発明では、延伸前のウェブのフィラメントの縦配列が良いため、ロールニップでも目的が達成できる場合が多い。
【００３８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を実施例により説明する。
【実施例】
＜実施例１＞
減成によりＭＦＲを２５０g/10min としたポリプロピレンを、図１に示す装置を用い、ダイス温度３００℃、熱風温度３５０℃として、ノズル径０.５ｍｍのＭＢダイス１から紡出し、エアー溜５ａから風量３リットル／分／ノズル、および５ｂから風量４リットル／分／ノズルで高圧加熱エアーを噴出させて、フィラメントの噴出角度αを１２度とした。また、角度βが４５度になるように、スプレーノズル８ａ、８ｂから霧状の水を含むエアーを、ノズル下２５０ｍｍの位置に噴霧した。１０ｍ/分で走行する目開き２ｍｍのスクリーンからなり、水平面となす角度γが３２度であるコンベア７を用い、フィラメントの着地点において、ギャップが８ｍｍでありウェブと同じ幅を有する負圧吸引ノズル１０により吸引した。
コンベア７上のウェブ９を、９８℃に加熱された直径５００ｍｍのシリンダで予熱した後、押えゴムロール１３でニップして延伸シリンダ１１に密着させ、図３（ａ）に示す熱風発生機３１により断面が直線状の１５０℃の熱風を送って加熱し、縦方向に５倍延伸を行った。
次いで、図４に示す延伸装置を用いて延伸を行った。ただし、５１を熱処理ロールとし、かつ５４を冷却シリンダとして用いた。すなわち、予熱ロール４３と延伸ロール４５の温度を１１０℃に設定してＰＱ間で１.３倍に延伸し、１２０℃の延伸ロール４８と１４５℃の熱処理ロール５１の間で延伸倍率１.２倍に延伸し、熱処理ロール５１と冷却シリンダ５４との間で５％収縮させることにより縦延伸不織布を得た。その結果を表１に示す。
【００３９】
＜比較例１−１＞
実施例１において、エアー溜５ａからの風量を５ｂからの風量と同じ４リットル／分／ノズルとしてノズルの真下へ紡糸し、スプレーノズル８ａ、８ｂを使用せず、コンベア７は水平にして用いた。また負圧吸引ノズル１０の代わりにコンベアの移送方向に沿って３００ｍｍの負圧室を設け、延伸シリンダ１１と押えゴムロール１３により実施例１における熱プレスのみを行った。その結果を表１に示す。
【００４０】
＜比較例１−２＞
比較例１−１の試料について、さらに延伸シリンダ１１と引取ニップロール １４ａとの間で実施例１と同様に５倍延伸を行おうとしたところ、延伸切れが激しく、毛羽が延伸シリンダ１１や引取ニップロール１４ａに巻き付いたため、延伸を３.５倍とし、その後の延伸は実施例１と同様に行った。結果を表１に示す。
【００４１】
＜実施例２＞
極限粘度〔η〕０.６８dl/g のポリエチレンテレフタレート溶融樹脂を、ノズル径０.３ｍｍ、ダイス温度３３０℃とした図２に示すＳＢダイス２１から多数のフィラメント２２として押出し、エジェクター２３のエアー２４で引取り、ドラフトにより細径化されたフィラメント群２５とする。その際、フィラメント２２は、ノズル下の保温壁２６の外側に設けたヒータ２７で加熱された加熱エアー２８により保温されており、冷却は生じない。その後スプレーノズル８から、紡糸延伸用油剤としてデリオン ６２４Ｒおよび同３８９（商品名、竹本油脂(株)製）を各０.１％添加した水をエアーと共に噴霧することにより冷却した。
フィラメント２５は、コンベア７の積載面となす角度δが３０度の障壁板２９により方向を変えられ、さらに水平面となす角度γが１５度のコンベア７上に、負圧吸引ノズル１０により吸引され、ウェブとして集積される。
コンベア上のウェブを８５℃に加熱された直径５００ｍｍのシリンダで予熱した後、押えゴムロール１３でニップして延伸シリンダ１１に密着させ、図３（ｂ）に示す赤外線ラインヒータ３２で直線状に延伸点を加熱し、縦方向に３倍延伸した。次いで、図４に示す延伸装置を用いて延伸を行った。ただし、実施例１の場合と同様に、５１を熱処理ロールとし、かつ５４を冷却シリンダとして用いた。すなわち、予熱ロール４３と延伸ロール４５の温度を８５℃に設定してＰＱ間で２.１倍に延伸し、１２０℃の延伸ロール４８と１６５℃の熱処理ロール５１との間で３％収縮させ、さらに熱処理ロール５１と冷却シリンダ５４と間で２％収縮させることにより縦延伸不織布を得た。その結果を表１に示す。
【００４２】
＜比較例２−１＞
実施例２において、保温壁２６およびスプレーノズル８を使用せず、また障壁板２９も使用せず、コンベア７は水平にして使用した。また負圧吸引ノズル１０の代わりにコンベアの移送方向に沿って３００ｍｍの負圧室を設け、延伸シリンダ１１と押えゴムロール１３により実施例２における熱プレスのみを行った。その結果を表１に示す。
【００４３】
＜比較例２−２＞
比較例２−１の試料について、さらに延伸シリンダ１１と引取ニップロール １４ａとの間で実施例２と同様に３倍延伸を行おうとしてが、延伸切れが激しく、毛羽が延伸シリンダ１１や引取ニップロール１４ａに巻き付いたため、延伸を２倍とし、その後の延伸は実施例２と同様に行った。結果を表１に示す。
【００４４】
＜実施例３＞
〔η〕０.６３dl/g のＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）溶融樹脂を、ノズル径０.３ｍｍ、ダイス温度３００℃、熱風温度３５０℃として、図１に示すＭＢダイス１から紡出し、エアー溜５ａから風量４リットル／分／ノズル、および５ｂから風量５リットル／分／ノズルで高圧加熱エアーを噴出させて、フィラメントの噴出角度αを１２度とした。また、角度βが４５度になるように、スプレーノズル８ａ、８ｂから冷却エアーを、ノズル下２５０ｍｍの位置に噴霧した。１０ｍ/分で走行する目開き２ｍｍのスクリーンからなり、水平面となす角度γが２５度であるコンベア７を用い、フィラメントの着地点においてギャップが８ ｍｍでありウェブと同じ幅を有する負圧吸引ノズル１０により吸引した。コンベア７上のウェブ９を、８５℃に加熱された直径５００ｍｍのシリンダで予熱した後、押えゴムロール１３でニップして延伸シリンダー１１に密着させ、図３（ｂ）に示す赤外線ラインヒータ３２で直線状に延伸点を加熱し、縦方向に２.５倍延伸した。
次いで、図４に示す延伸装置を用いて延伸を行った。ただし、前記と同様に、５１を熱処理ロールとし、かつ５４を冷却シリンダとして用いた。すなわち、予熱ロール４３と延伸ロール４５の温度を８５℃に設定してＰＱ間で２倍に延伸し、１２０℃の延伸ロール４８と１６５℃の熱処理ロール５１との間をカバーで覆い、内部を蒸気室とすることにより、その間で１.２倍に延伸し、熱処理ロール５１と冷却シリンダ５４と間で３％収縮させることにより縦延伸不織布を得た。その結果を表１に示す。
【００４５】
＜比較例３−１＞
実施例３において、エアー溜５ａからの風量を５ｂからの風量と同じ５リットル／分／ノズルとしてノズルの真下へ紡糸し、スプレーノズル８ａ、８ｂを使用せず、コンベア７は水平にして用いた。また負圧吸引ノズル１０の代わりに、コンベアの移送方向に沿って３００ｍｍの負圧室を設け、延伸シリンダ１１と押えゴムロール１３により実施例３における熱プレスのみを行った。その結果を表１に示す。
【００４６】
＜比較例３−２＞
比較例３−１に試料について、さらに延伸シリンダ１１と引取ニップロール １４ａとの間で実施例３と同様に２.５倍延伸を行おうとしたが、延伸切れが激しく、毛羽が延伸シリンダ１１や引取ニップロール１４ａに巻き付いたため、延伸を２倍とし、その後の延伸は実施例３と同様に行った。結果を表１に示す。
【００４７】
【表１】

【００４８】
表１の不織布の性能における強度は、長繊維フィラメント不織布試験法（ＪＩＳ Ｌ１０９６）による縦方向のみの試験結果を示した。ＪＩＳにおいては、切断強度を５ｃｍ当たりの切断荷重で表示しているが、試験を行った不織布の坪量が異なるため、不織布の重量からデニール値を求めて、デニール当たりの強度 （ｇ／ｄ）で表示した。また、表中の全延伸倍率は、延伸後の熱収縮率を含めてロール速度比より計算して示した。
なお、５％伸度における強度はＪＩＳでは規定されていないが、本発明による不織布の寸法安定性を比較するために示した。
また、比較のため、表１には市販のＳＢ不織布（比較例４）およびＭＢ不織布（比較例５）も示した。比較例１−１、２−１および３−１の不織布は市販の ＳＢ不織布に比較しても強度が弱いが、これは市販のＳＢ不織布には熱エンボスが施されているためと思われる。
【００４９】
【発明の効果】
本発明の不織布は、フィラメントの縦配列が良好であり、縦方向の強度や寸法安定性に優れた不織布であり、またそのような不織布を本発明の方法により製造することができる。
本発明の不織布の高強度や寸法安定性は、エンボス等のウェブの補強加工を施したものではない状態での物性である点に特徴がある。通常のスパンボンド不織布やメルトブロー不織布のような不織布では、エンボス、カレンダー、接着剤処理、ニードルパンチ、ステッチボンド加工等のウェブの強度を向上させる加工を施して初めて実用に耐える不織布になる点に比較して本発明の強度等の物性は画期的である。
上記の特長は、紡糸されたフィラメントの分子配向を少なくするように急冷を行い、かつフィラメントの配列を良好にして延伸性を向上させたことによる。また、フィラメントの冷却時に噴霧する水分に紡糸延伸用油剤を使用したり、コンベアや負圧吸引ノズルに特別の配慮を行い、延伸においても種々の工夫を加えた結果である。
本発明による不織布は、通常の不織布よりも高倍率に延伸して製造されるため、フィラメント径が細い、いわゆるファインデニールの不織布であり、風合いやフィルター性能等に優れたものである。
また、本発明による不織布は、縦方向強度が要求される、電線押巻テープ用不織布、包装用テープリボン用不織布、粘着剤含浸不織布等に使用され、さらに通常の不織布や紙等の縦補強を風合い良く実現する際にも使用することができる。なお、本発明の縦延伸ウェブ層は、本発明者らの先願発明である直交積層不織布、斜交積層不織布（特公平３−３６９４８号、特開平２−２６９８５９号、特開平２−２６９８６０号、ＷＯ９６／１７１２１号等）の原料ウェブとして使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明で用いる製造装置の例を示す斜視図である。
【図２】本発明で用いる製造装置の他の例を示す一部縦断面図である。
【図３】図３（ａ）および（ｂ）は本発明で用いる延伸工程の例を示す側面図である。
【図４】本発明で用いる延伸工程の他の例を示す側面図である。
【図５】フィルムの近接延伸装置の例を示す側面図である。
【符号の説明】
１ メルトブロー（ＭＢ）ダイス
２ 溶融樹脂
３ ノズル
４、２２、２５ フィラメント
５ａ、５ｂ エアー溜
６ａ、６ｂ スリット
７ コンベア
８、８ａ、８ｂ スプレーノズル
９、４１、４４、４７、５０、５３、５６ ウェブ
１０ 負圧吸引ノズル
１１ 延伸シリンダ
１２、１３ 押えゴムロール
１４ａ、１４ｂ 引取ニップロール
１５ 縦延伸不織布
２１ スパンボンド（ＳＢ）ダイス
２３ エジェクター
２４ エアー
２６ 保温壁
２７ ヒータ
２８ 加熱エアー
２９ 障壁板
３１ 熱風発生機
３２ 赤外線ラインヒータ
４２ａ、４２ｂ、４６、４９、５２、５５ａ、５５ｂ、６８ ニップロール
４３ 予熱ロール
４５、４８、５１ 延伸ロール
５４ 熱処理ロール
６１ 原反ウェブ
６２、６６、６７ シリンダ
６３、６４、６５ 小口径ロール
６９ 延伸フィルム
Ｐ、Ｑ、Ｒ ニップ点
ａ、ｂ、ｃ 延伸点

Claims (11)

1. 溶融ポリマーを、多数の細孔ノズルを有する紡糸手段により押し出して形成したフィラメントを、高速流体の摩擦力により高ドラフト倍率で引取り、コンベア上に集積させることからなる不織布の製法において、
   （1）前記ノズルから押し出されたフィラメントをドラフト可能な溶融状態に維持し、
   （2）その後冷却流体でフィラメントを冷却し、
   （3）該冷却後のフィラメントの流れをコンベアの移送方向に傾斜させてコンベア上に導き、
   （4）コンベアの積載面の裏側から、コンベアの幅方向に直線状に、かつ狭い幅の負圧により吸引してウェブを形成し、
   （5）次いで上記ウェブをさらに縦方向に近接延伸する
   ことを特徴とする縦延伸不織布の製法。
2. 前記コンベアの積載面を、移送方向が低くなるように傾斜させたことを特徴とする請求項１に記載の縦延伸不織布の製法。
3. 前記冷却流体が、霧状の水分および／または延伸性や静電特性を改善するための油剤を含む冷却エアーであることを特徴とする請求項１に記載の縦延伸不織布の製法。
4. 前記紡糸手段が、幅方向に一列に配置された多数の紡糸ノズルおよび該紡糸ノズルの列の両側に設けた熱風噴出用のスリットからなるメルトブロー不織布用ダイスであることを特徴とする請求項１に記載の縦延伸不織布の製法。
5. 前記高速流体が、前記熱風噴出用のスリットから噴出される熱風および前記冷却流体であることを特徴とする請求項４に記載の縦延伸不織布の製法。
6. 前記紡糸手段が、多数の紡糸ノズルおよび該ノズルの下側で吸引するエジェクターを備えたスパンボンド不織布用ダイスからなり、かつノズル直下に保温筒を設け、該保温筒内の温度を紡糸温度よりも８０℃以上高く保持し、エジェクターの下方へ前記冷却流体を噴出することを特徴とする請求項１または３に記載の縦延伸不織布の製法。
7. 前記高速流体が、前記冷却流体であることを特徴とする請求項６に記載の縦延伸不織布の製法。
8. 前記メルトブロー不織布用ダイスを用いる紡糸手段において、コンベアの移送方向側のスリットから噴出する熱風の量を、反対側のスリットの熱風の量よりも少なくすることにより、ダイスから紡出されるフィラメントの流れをコンベアの移送方向側へ傾斜させることを特徴とする請求項４に記載の縦延伸不織布の製法。
9. 前記フィラメントの流れを、コンベアの積載面に対し傾斜させて設置した障壁板に当てることにより、フィラメントの流れをコンベアの移送方向へ導くことを特徴とする請求項１に記載の縦延伸不織布の製法。
10. 前記ウェブをコンベアから離れた直後に近接延伸した後、さらに全延伸倍率が５以上になるように縦方向に延伸して、多段延伸とすることを特徴とする請求項１に記載の縦延伸不織布の製法。
11. 前記ウェブを縦方向に延伸する場合において、延伸点を固定するために、（１）ニップロールで挟圧する、（２）赤外線ラインヒータで延伸点を加熱する、および（３）断面が直線状の熱風を延伸点に当てることから選ばれる少なくとも１つの手段を用いることを特徴とする請求項１０に記載の縦延伸不織布の製法。

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