JP4271226B2 - 不織布の製造方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、医療、衛生資材、土木資材、産業資材、包装資材などの各種用途に用いられる不織布、ことにスパンボンド不織布の製造方法及び装置に関する。

スパンボンド不織布の製造方法には、溶融紡糸したフィラメントを冷却風で冷却し、丸型エアガン或いはスリットエアガンに通して延伸したのち、セパレータやオシレータによりメッシュベルト上に散布する開放型のものと、特開昭５７−３５０５３号、特開昭６０−１５５７６５号等に示されるように、紡糸したフィラメントを冷却室に導入した冷却風により冷却したのち、冷却風をそのまま延伸風としてノズルを通して引出し、メッシュベルト上に散布する密閉型のものとがある。

スパンボンド不織布製造工程においては、紡糸ノズルから溶融紡糸された多数の連続フィラメントに冷却風を吹き付けることにより、フィラメントを冷却するが、生産性を上げるために吐出量を多くした場合、それにともなって冷却風も十分に必要となる。冷却風が少ないとフィラメントの冷却が不十分となり、ウェブに樹脂固まり（ショット）が発生したり、開放型の場合には、エアガン等の延伸装置に詰まりを生じたりする。他方、冷却風が多いと過冷却により糸切れが発生する。

密閉型のものでは、簡便なプロセスで良好なフィラメントが得られ、均一性に優れたウェブを得ることができるが、冷却室に導入した冷却風で延伸を行い、冷却風と延伸風を共用しているため、冷却と延伸を独立して行うことができない。そのため、繊維径を小さくするため、延伸風を多くして延伸張力を上げようとすると、同時に冷却風も多くなるため糸切れが発生する。

特開昭５７−３５０５３号公報 特開昭６０−１５５７６５号公報

本発明は、冷却風を多くしても糸切れを生じず、生産性を落とさずに繊維径を小さくすることが可能で、不織布を安定的に製造できるようにするスパンボンド不織布の製造方法及び装置を提供することを目的とする。

本発明により、紡糸ノズルから溶融紡糸された多数の連続フィラメントを冷却室に導入した冷却風により冷却したのち、延伸風で延伸し、移動捕集面上に堆積させるスパンボンド不織布の製造方法であって、冷却室に導入される冷却風を上下方向に少なくとも２段に分割して、最上段の冷却風の風速（Ｖ_１）と最下段の冷却風の風速（Ｖ_ｎ）との速度比（Ｖ_１／Ｖ_ｎ）が、０＜Ｖ_１／Ｖ_ｎ＜０．７の範囲にあり、かつ上からｍ番目（但し、ｎ≧ｍ≧２）の冷却風の風速Ｖ_ｍがＶ_ｍ≧Ｖ_ｍ−１であり、冷却風を延伸風として使用することを特徴とする不織布の製造方法が提供される。

前記冷却室に導入される冷却風を、上下方向に２〜２０段に分割する前記した不織布の製造方法は本発明の好ましい態様である。

前記冷却室に導入される冷却風を上下方向に２段に分割し、下段の冷却風の風速が、上段の冷却風の風速よりも大きくした前記した不織布の製造方法は本発明の好ましい態様である。

本発明においては、前記分割された各段の冷却風の温度は１０〜７０℃の範囲が実用的に好ましく、各段の温度は互いに同一でも、少なくとも一部が異なっていてもよい。とくに最上段の冷却風の温度が１０〜４０℃の範囲であり、最下段の温度が最上段の温度より１０℃以上高く、３０〜７０℃の範囲であることが好ましい。このような温度差をつけることにより、糸切れの発生を顕著に抑制することが可能である。

本発明によれば、多数の連続フィラメントを溶融紡糸する紡糸ノズルと、紡糸されたフィラメントを冷却風により冷却する冷却室と、冷却されたフィラメントを延伸する延伸部と、延伸部から引き出されたフィラメントを堆積させる移動捕集面とからなるスパンボンド不織布の製造装置であって、冷却室に導入される冷却風が上下方向に少なくとも２段に分割され、各段の冷却風の風速をそれぞれ独立して制御可能とし、冷却風が延伸風として延伸部に供給されることを特徴とする不織布の製造装置が提供される。

このような不織布の製造装置において、冷却室に導入される冷却風の吹付け面積の割合が、最上段の吹付け面積／全吹付け面積として０．１〜０．９の範囲にあることが好ましい。

本発明の不織布の製造方法及び装置によれば、冷却風は上下方向の各段に分割されており、冷却風が延伸風として延伸部に供給されるので、それぞれ最適な条件に調整して冷却と延伸を行うことができるので、冷却風を多くしても糸切れを生じず、生産性を落とさずに繊維径を小さくすることが可能であり、ショットなどの品質悪化も起こさずに不織布を安定的に製造できる。

本発明の不織布の製造方法は、紡糸口金の紡糸ノズルから吐出された多数の連続フィラメントを冷却室に導入し、一方向又は対向する二方向から冷却風を導入して冷却したのち、密閉型の場合は、冷却風をそのままノズルで絞って延伸風としてそれによりフィラメントを延伸し、開放型の場合は、フィラメントを別途延伸風を導入する丸型エアガン或いはスリットエアガンに通して延伸し、移動捕集面上に堆積させるスパンボンド不織布の製造方法であって、冷却室に導入される冷却風を上下方向に少なくとも２段に分割し、最下段の冷却風の風速が、最上段の冷却風の風速よりも大きくする方法である。本発明において、上方向とは、紡糸ノズルに近づく方向をいい、下方向とは紡糸ノズルより遠ざかる方向を言う。

冷却室に導入される冷却風を上下方向に２段に分割した場合、上段の冷却風の風速をＶ_１とし、下段の冷却風の風速をＶ_２とすると、Ｖ_１＜Ｖ_２である。ここで、風速とは、冷却風供給室出口（冷却室入り口）の単位断面積あたり冷却風の流量を意味する。

またこの場合、上段の冷却風の風速（Ｖ_１）と下段の冷却風の風速（Ｖ_２）との速度比（Ｖ_１／Ｖ_２）が、好ましくは０＜Ｖ_１／Ｖ_２＜０．７、より好ましくは０．０１≦Ｖ_１／Ｖ_２≦０．５、さらには０．０５≦Ｖ_１／Ｖ_２≦０．４であることが好ましい。

冷却室に導入される冷却風の分割はまた、上下方向に３段以上、好ましくは３〜２０段に分割することができる。ｎ段（ｎ≧３）に分割した場合、最上段の冷却風の風速（Ｖ_１）と最下段の冷却風の風速（Ｖ_ｎ）との速度比（Ｖ_１／Ｖ_ｎ）が、好ましくは０＜Ｖ_１／Ｖ_ｎ＜０．７、より好ましくは０．０１≦Ｖ_１／Ｖ_ｎ≦０．５、さらには０．０５≦Ｖ_１／Ｖ_ｎ≦０．４となっていること好ましく、また上からｍ番目（但し、ｎ≧ｍ≧２）の冷却風の風速Ｖ_ｍが、Ｖ_ｍ≧Ｖ_ｍ−１を満足することが好ましい。

各段における冷却風の吹付け面積、すなわち分割された冷却風供給室出口（冷却室入り口）の断面積の割合は、所望の冷却条件（冷却速度）に応じて適宜決められるが、最上段において冷却風速度が最も小さい場合には、好ましくは、吹付け面積（断面積）の割合（最上段／全面積）が、０．１〜０．９、好ましくは０．２〜０．８の範囲である。断面積がこの範囲にあれば、生産性を落とさずに所望品質の不織布を製造することが可能である。

前記分割された各段の冷却風の温度は１０〜７０℃の範囲が実用的に好ましく、各段の温度は互いに同一でも、少なくとも一部が異なっていてもよい。とくに冷却室を２分割した場合、上側の冷却風の温度が１０〜４０℃の範囲にあり、下側の冷却風の温度が上側のそれより１０℃以上高く、かつ３０〜７０℃の範囲にあることが好ましい。また冷却室を３分割以上した場合には、最上段の冷却風の温度が１０〜４０℃であり、最下段の温度が最上段の温度より１０℃以上高く、３０〜７０℃であることが好ましい。

使用できる不織布の原料は、熱可塑性の重合体であれば、特に限定されず、例えば、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリオレフィン樹脂等が挙げられる。なかでも、生産性に優れる点で、ポリオレフィン樹脂が好ましい。

本発明の不織布の製造装置は、多数の連続フィラメントを溶融紡糸する紡糸ノズルと、紡糸されたフィラメントを一方向又は対向する二方向から冷却風により冷却する冷却室と、密閉型の場合は、冷却風をそのままノズルで絞って延伸風としてそれによりフィラメントを延伸する延伸部と、開放型の場合は、フィラメントを別途導入する延伸風により延伸する丸型エアガン或いはスリットエアガンと、延伸部から引き出されたフィラメントを堆積させる移動捕集面とからなるスパンボンド不織布の製造装置であって、冷却室に導入される冷却風を上下方向に少なくとも２段に分割し、各段の冷却風の風速をそれぞれ独立して制御可能としたものであり、これにより最下段の冷却風の風速を、最上段の冷却風の風速よりも大きくするなど各段の風速を自由に選ぶことができる。

以下図を用いて、本発明を説明する。
図１は本発明による方法を実施する装置例（密閉型）の部分断面部分を示す斜視図である。基本構成は、紡糸ノズルを多数有する紡糸口金２、フィラメントを冷却する冷却室３、冷却風を供給する冷却風供給室１２、冷却されたフィラメントを延伸する延伸部７、延伸部７から引き出されたフィラメントを堆積させる移動捕集面８とからなる。

溶融樹脂は溶融樹脂導入管１より紡糸口金２に導入される。紡糸口金の下方には、多数の紡糸ノズルが具備されていて、その紡糸ノズルより多数のフィラメント１０が紡出される。紡糸されたフィラメント１０は冷却室３へ導入される。冷却室３上部の紡糸口金と冷却風供給室１２の間には、主として低分子量ポリマーの蒸気を排気するための排気ノズル４が装着されている。この排気ノズル４からの排気量は、適宜調節バルブ５により調節される。

冷却室３において、フィラメントは対向する二方向から冷却風（流れ方向を矢印１１で図１に示す）を受けて、冷却される。冷却風供給室１２の出口には、メッシュ６を取り付けて整流効果を持たしている。冷却風供給室１２は上下方向に少なくとも２段に分割されており、最下段の冷却風の風速が、最上段の冷却風の風速よりも大きくされる。その際、図１のような２段に分割されている場合には、上段の冷却風の風速と下段の冷却風の風速との速度比が、前記のような比率であると好ましい。冷却風の温度は、各段で同一であっても異なっていてもよく、いずれの場合にも前記のような温度範囲にあることが好ましい。

このように冷却風を上下方向に分割して、冷却条件を変えることにより、冷却風を多くしても糸切れを生じず、生産性を落とさずに繊維径を小さくすることが可能となる。そして、ショット等の品質不良を起こすことなく、安定的に不織布を製造することができるようになる。

冷却室３の下部は、両側から絞られて細い隘路（延伸部７）が形成されている。冷却風は隘路で風速を増して延伸風となって、冷却されたフィラメントを延伸する。延伸部７から引き出されたフィラメントは、メッシュ又はパンチングプレートなどで形成された移動捕集面８上に堆積されてウェブが形成される。移動捕集面８の下部には、延伸部から排気された延伸風を吸引するための吸引装置９が取り付けられている。堆積されて得られたウェブは、図示しない装置により交絡処理されて不織布となる。交絡方法は、特に限定されず、ニードルパンチング法、ウォータージェット法、エンボス処理法、超音波融着法などのいずれで行ってもよい。
以上は密閉型のスパンボンド不織布製造装置について述べたが、開放型では、延伸部に丸型エアガン或いはスリットエアガンが取り付けられ、新たに延伸風が導入されるほかは、密閉型と同様である。

この様な不織布の製造方法では、フィラメントの冷却が最適な条件で行われるので、冷却風を多くしても糸切れを生じず、生産性を落とさずに繊維径を小さくすることが可能で、不織布を安定的に製造できる。

以下の実施例、比較例で用いた測定方法は以下の通りである。
（１）糸切れ
ノズル面の紡糸状況を観察し、５分間あたりに糸切れする回数を求め、以下の基準で評価した。
◎：糸切れなし（０回／５分）
○：糸切れややあり（１〜２回／５分）
×：糸切れあり（３回以上／５分）

（２）ショット
流れ方向に長さ２ｍの不織布をサンプルとし、その中にみられるショットの数を数え、比較例１のサンプルをブランクとし、それと比較して評価した。

（実施例１〜５、比較例１、２）
図１に示す装置を用い不織布の製造を行った。原料樹脂として、ASTM D1238に準拠し荷重２．１６ｋｇ温度２３０℃で測定したメルトフローレート６０ｇ／１０分のプロピレン単独重合体を用い、溶融樹脂温度を２００℃、単孔吐出量を０．５７ｇ／ｍｉｎとし、冷却風供給室出口断面積を上段／全面積が０．４４になるように分割し、表１に示す冷却風流量、風速、及び温度で、不織布（幅１００ｍｍ）の製造を行った。評価結果を表１に示す。

（実施例６〜８、比較例３）
表２に示す条件に変更した以外は実施例１と同様にして不織布の製造を行った。評価結果を表２に併記する。

［実施例９〜１０、比較例４］
冷却風供給室出口断面積を最上段／全面積が０．２９、２段目／全面積が０．２９となるように冷却風供給室出口を３分割し、表３に示すような条件に変更した以外は実施例１と同様にして不織布の製造を行った。評価結果を表３に併記する。

本発明の不織布の製造方法及び装置によれば、冷却風は上下方向の各段に分割されており、冷却風が延伸風として延伸部に供給されるので、それぞれ最適な条件に調整して冷却を行うことができるので、冷却風を多くしても糸切れを生じず、生産性を落とさずに繊維径を小さくすることが可能であり、ショットなどの品質悪化も起こさずに不織布を安定的に製造できる。

本発明に係わる方法を実施するための装置例の部分断面を示す概略斜視図である。

符号の説明

１ 溶融樹脂導入管
２ 紡糸口金
３ 冷却室
４ 排気ノズル
５ 調節バルブ
６ メッシュ
７ 延伸部
８ 移動捕集面
９ 吸引装置
１０ フィラメント
１１ 冷却風の流れ方向
１２ 冷却風供給室

Claims (7)

1. 紡糸ノズルから溶融紡糸された多数の連続フィラメントを冷却室に導入した冷却風により冷却したのち、延伸風で延伸し、移動捕集面上に堆積させるスパンボンド不織布の製造方法であって、冷却室に導入される冷却風を上下方向に少なくとも２段に分割して、最上段の冷却風の風速（Ｖ_１）と最下段の冷却風の風速（Ｖ_ｎ）との速度比（Ｖ_１／Ｖ_ｎ）が、０＜Ｖ_１／Ｖ_ｎ＜０．７の範囲にあり、かつ上からｍ番目（但し、ｎ≧ｍ≧２）の冷却風の風速Ｖ_ｍがＶ_ｍ≧Ｖ_ｍ−１であり、冷却風を延伸風として使用することを特徴とする不織布の製造方法。
2. 冷却室に導入される冷却風を上下方向に２〜２０段に分割することを特徴とする請求項１記載の不織布の製造方法。
3. 冷却室に導入される冷却風を上下方向に２段に分割し、下段の冷却風の風速が、上段の冷却風の風速よりも大きくしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の不織布の製造方法。
4. 各段の冷却風の温度が互いに同一又は異なるものであり、それぞれ１０〜７０℃の範囲であることを特徴とする請求項１〜３記載の不織布の製造方法。
5. 最上段の冷却風の温度が１０〜４０℃であり、最下段の温度が最上段の温度より１０℃以上高く、３０〜７０℃の範囲にあることを特徴とする請求項４記載の不織布の製造方法。
6. 多数の連続フィラメントを溶融紡糸する紡糸ノズルと、紡糸されたフィラメントを冷却風により冷却する冷却室と、冷却されたフィラメントを延伸風によって延伸する延伸部と、延伸部から引き出されたフィラメントを堆積させる移動捕集面とからなるスパンボンド不織布の製造装置であって、冷却室に導入される冷却風が上下方向に少なくとも２段に分割され、各段の冷却風の風速をそれぞれ独立して制御可能とし、冷却風が延伸風として延伸部に供給されることを特徴とする不織布の製造装置。
7. 冷却室に導入される冷却風の吹付け面積の割合が、最上段の吹付け面積／全吹付け面積として０．１〜０．９の範囲にあることを特徴とする請求項６に記載の不織布の製造装置。

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