JP5626301B2

JP5626301B2 - 不織布製造装置

Info

Publication number: JP5626301B2
Application number: JP2012208059A
Authority: JP
Inventors: 靖彦大谷; 光明佐伯; 大樹北村
Original assignee: Nippon Nozzle Co Ltd
Current assignee: Nippon Nozzle Co Ltd
Priority date: 2012-09-21
Filing date: 2012-09-21
Publication date: 2014-11-19
Anticipated expiration: 2032-09-21
Also published as: JP2014062343A

Description

本発明は、ノズル列を有するダイから押し出される熱可塑性樹脂を繊維状に延伸して不織布を製造するメルトブローン不織布製造装置に好適な不織布製造装置に関する。

メルトブローン不織布製造方法は、１μｍ以下〜１０数μｍの微細な繊維の不織布を製造する技術として、主にフィルター用素材の製造に広く使われている。この技術は例えば直径０．１５ｍｍの微細な穴を微細なピッチで直線状に並べたノズル列から吐出される溶融樹脂流を高速の空気流で延伸して移動するコンベア上に集積してノズル列の長さと同等の幅の不織布を得るというものである（例えば、特許文献１〜３参照）。図１は、メルトブローン法の模式図で、ダイ２の先端ノズル列２０から出た溶融樹脂流１０が、矢印の方向に走行するコンベア１１の上に集積され、不織布１２が形成される。

本技術の実施にあたって最も重要な機器はノズルであり、特に微細な繊維を得るためには直径０．１５ｍｍ以下という孔を有するノズル列を有するノズルとなると、加工に数ヶ月かかり、長さが１ｍ以上になると価格も極めて高額なものとなる。ダイとノズルとなると更に高額となる。例えば、幅１ｍの不織布を製造しているところに０．９ｍ幅の不織布を得ようとすると、形成された１ｍ幅の不織布を０．１ｍ幅カットして処分することになり、材料の無駄が生ずるという問題があり、これを避けるために幅０．９ｍの不織布を製造できるダイ・ノズルを用意するとなると、前述した高額なコストが掛かることになる。さらにこのようなダイの取替え作業で機械の休止する時間が長くなり、生産性を下げることにもなる。

このような問題に対し、本発明者は、ダイをコンベアベルトの移動方向に直交する不織布のウェブの幅方向に対して傾斜する方向に角度変更可能に設け、形成されるウェブの幅寸法を前記ダイの角度に応じた寸法に調整可能とした発明をすでに出願している（特願２０１２−１２６５７２）。この先行発明は、図２に示すように、ダイ２は図中（ａ）に示すようにコンベア１１の進行方向に対してノズル列２０が９０度をなすように配置される形態から、図中（ｂ）に示すように角度θだけ回転させることで、不織布１２の幅はＷｃｏｓθとなる。θを９０度未満で大きくすれば不織布の幅を小さく調整できる。これにより設備投資が節約でき、生産性を下げることなく、幅の異なる不織布を得ることが可能となる。

本発明者は、この先行発明の中で、ダイを回転させるための手段として、図８および図９に示すように、ダイの樹脂流入口部と前記樹脂供給手段の樹脂供給口部との取り付け構造をフランジ同士の突き合わせ接続構造とし、該フランジ同士をボルト締めやクイックカップリングで締め付け、ダイを回転するときボルトを緩めたりクイックジョイント部を緩めるものを例示している。しかし、このような構造の場合、フランジ接続を緩めると接合面に隙間ができるため緩める前に内部の樹脂を追い出しておく必要がある。これらの作業に相当な時間を要し、結果として生産性の向上に一定の限界が生じる。

特開平２−２８９１０７号公報特開平９−４９１１１号公報特開２００２−３８３２６号公報

そこで、本発明が前述の状況に鑑み、解決しようとするところは、設備投資が節約でき、生産性を下げることなく、幅の異なる不織布を得ることが可能な不織布製造装置を提供する点にある。

本発明は、前述の課題解決のために、熱可塑性樹脂が押し出されるノズル列を有するダイの樹脂流入口部を、樹脂供給手段の樹脂供給口部に対して回動可能に取り付けてなる不織布製造装置であって、前記樹脂流入口部及び樹脂供給口部の一方に、先端に向かって末広がりに拡径する外周面を有する膨出部を設け、他方に、先端に向かって縮径する内周面を有し、前記膨出部を内部に受け入れて該内周面に前記外周面を当止させ、前記膨出部を周方向に相対回転可能且つ軸方向に離間不能に係止する凹部を設け、これら膨出部及び凹部よりなる支持構造により前記ダイの樹脂流入口部を樹脂供給手段の樹脂供給口部に対して回動可能に取り付けた不織布製造装置を構成した。

ここで、前記膨出部を、前記樹脂流入口部を構成する接合管の先端部の外周、又は前記樹脂供給口部を構成する樹脂供給管の先端部の外周に設けたものが好ましい。

また、前記凹部を、前記樹脂供給口部を構成する樹脂供給管の先端部の外周又は前記樹脂流入口部を構成する接合管の先端部の外周に形成されるフランジと、該フランジの先端面側に突設され、前記内周面を有する保持筒とより構成したものが好ましい。

また、前記膨出部の外周面が円錐面であり、且つ前記凹部の内周面が前記外周面に平行な相対する円錐孔面であることが好ましい。

以上にしてなる本願発明によれば、熱可塑性樹脂が押し出されるノズル列を有するダイの樹脂流入口部を、樹脂供給手段の樹脂供給口部に対して回動可能に取り付けることで、同じダイで様々な幅の不織布を製造することが可能であり、多種のダイを用意して寸法に応じたものに交換する時間も設備投資のコストも省け、細かな寸法違いなどにも対応でき、また切断による寸法合わせ等も省け、製造コストを著しく低減できる。また、樹脂流入口部及び樹脂供給口部の一方に、先端に向かって末広がりに拡径する外周面を有する膨出部を設け、他方に、先端に向かって縮径する内周面を有し、前記膨出部を内部に受け入れて該内周面に前記外周面を当止させ、前記膨出部を周方向に相対回転可能且つ軸方向に離間不能に係止する凹部を設け、これら膨出部及び凹部よりなる支持構造により前記ダイの樹脂流入口部を樹脂供給手段の樹脂供給口部に対して回動可能に取り付けたので、接合面に隙間を生じることなく回転させることができ、角度変更前にあらかじめ内部の樹脂を追い出しておく必要もなく、迅速に作業を行うことができ、生産性を下げることなく幅の異なる不織布を得ることができる。

また、膨出部の外周面が円錐面であり、且つ凹部の内周面が外周面に平行な相対する円錐孔面であるので、接続強度を十分に維持しつつ角度変更後もダイを安定した姿勢で保持できる。

メルトブローン法を示す模式図。本発明においてダイを角度変更可能に設け、不織布の幅寸法を調整可能とした様子を示す模式図。ダイの樹脂流入口部と樹脂供給手段の樹脂供給口部との接続を示す模式図。膨出部及び凹部よりなる支持構造の要部を示す縦断面図。ダイを回転させる補助機構を設けた不織布製造装置を正面からみた模式図。同じく側面からみた模式図。ダイを回転させる補助機構を設けた不織布製造装置の他の例を示す模式図。先行発明におけるダイを回転させる構造の例を示す説明図。同じくダイを回転させる構造の他の例を示す説明図。

次に、本発明の実施形態を添付図面に基づき詳細に説明する。

図３は、本発明の不織布製造装置１に係るダイ２の樹脂流入口部２１と樹脂供給手段３の樹脂供給口部３１との接続を示す模式図であり、樹脂流入口部２１を構成する接合管４０の先端部と樹脂供給口部３１を構成する樹脂供給管５０の先端部に、ダイ２の樹脂流入口部２１を樹脂供給手段３の樹脂供給口部３１に対して回動可能に支持する支持構造Ａを有している。

ダイ２は、樹脂流入口部２１から溶融ポリマーが押し出される下面側のノズル列に向かって均一に溶融ポリマーを分配するためのＴ−ダイであり、ノズル列の両側に熱風が吹き出るエアースリットが設けられているスピンヘッドが構成されている。尚、本発明はこのような構造のダイに何ら限定されない。ノズル列の細孔はダイ２の断面に直角な方向に多数並んで配列されており、細孔の両側に熱風のスリット（吹き出し口）がノズル列に平行に設けられている。ノズル列２０を一列でもよいし複数列でもよい。

樹脂供給手段３は、特に限定されず、ポリマー（熱可塑性樹脂）を溶融して押し出す押出機と、異物を除去するフィルタと、ダイ２に連続的に定量の溶融ポリマーを送るためのギアポンプと、端部にダイ２の樹脂流入口部２１に接続される樹脂供給口部３１を有する公知のものを適用できる。

支持構造Ａは、図４に示すように、樹脂流入口部２１に膨出部４１が設けられるとともに、樹脂供給口部３１に前記膨出部４１を同軸に受け入れる凹部３２が設けられた構造である。膨出部４１は、樹脂流入口部２１の先端に向かって末広がりに拡径する外周面４１ａを有する構造であり、具体的には、樹脂流入口部２１を構成する接合管４０の先端部の外周に一体的に形成されている。

凹部３２は、先端に向かって縮径する内周面３２ｂを有し、膨出部４１を内部に受け入れて該内周面３２ｂに該膨出部４１の外周面４１ａを当止させ、膨出部４１を周方向に相対回転可能且つ軸方向に離間不能に係止する構造である。具体的には、樹脂供給口部３１を構成する樹脂供給管５０の先端部の外周に形成されるフランジ５１と、該フランジ５１の先端面側に突設され、前記内周面３２ｂを有する保持筒５２とより構成されている。

膨出部４１の外周面４１ａは円錐面とされ、且つ凹部３２の内周面３２ｂは外周面４１ａに平行な相対する円錐孔面とされている。これにより外周面４１ａと内周面３２ｂは全周全面にわたって互いに密着した状態に接合され、さらにダイの自重に基づき外周面４１ａと内周面３２ｂの間には十分な圧着力が作用しているので、膨出部４１の先端面とフランジ５１の先端面との隙間１３に樹脂が流入しても樹脂が漏れ出ることがないように構成されている。

保持筒５２は金属製の保持金具であり、基端側の面にフランジ５１を受け入れて嵌合する凹溝５２ｃが形成されるとともに、フランジ５１のボルト挿通孔５１ｄに対応する貫通孔５２ｄが軸方向に連通して設けられている。そして、該保持筒５２を膨出部４１の外周部分に装着した状態で、ボルト挿通孔５１ｄ及び貫通孔５２ｄを貫通するボルト３３及び座金３４、ナット３５によりフランジ５１に固定することにより、形成される凹部３２内に膨出部４１が離間不能に係止される。

膨出部４１の先端面とフランジ５１の先端面との隙間１３は理論上は無くてもよいが、これら先端面同士が密着すると、膨出部４１が凹部３２に対して周方向に回動できなくなり、ボルト３３を緩める必要が生じ、樹脂が漏れだす可能性があるため、ボルト３３を締めた状態で回動させることができる程度の密着度とする必要がある。このような微妙な密着度を有する接合状態を作り出すためには高精度な加工が要求されるため、実際には隙間１３を積極的に設けて加工精度がよくなくても隙間１３が無くなり回動不能となるような密着状態となることを回避することが好ましい。

隙間１３には樹脂が流入するが、膨出部外周面４１ａと凹部内周面３２ｂとが上記のとおり圧着されるため、これら面がシールとなって樹脂の流出を防止することができる。このシール効果をより確実にするためには、外周面４１ａと内周面３２ｂにすり合わせの仕上げ加工を施すことが望ましい。また、隙間１３に耐熱性の樹脂などのパッキンを常温状態で押しつぶさない状況にて介装しておくことが望ましい。パッキンは、接続管などの金属よりも熱膨張率が大きいため、温度が上昇する稼動状態で隙間１３を確実にシールして樹脂を止めることが期待される。

以上の実施形態では、支持構造Ａとして、樹脂流入口部２１に膨出部４１を設け、樹脂供給口部３１に凹部３２を設けた構造であるが、逆に樹脂流入口部２１に同様の凹部を設け、樹脂供給口部３１に同様の膨出部を設けた構造でもよい。この場合、ダイ側の凹部３２が樹脂供給手段３側の膨出部の外周面上に軸方向に離間不能で且つ周方向に回動可能に支持される。

また、以上の実施形態では、膨出部４１の外周面４１ａを円錐面とし、凹部３２の内周面３２ｂをこれに平行な円錐孔面としたが、膨出部の外周面は末広がりに拡径する外周面であればこのように軸方向に沿って一定の割合で拡径する円錐面以外に、拡径率が変化する曲面、例えば外側凸の球面であってもよい。また、凹部の内周面についても同様に先端に向かって縮径する内周面であれば、一定の割合で縮径する円錐孔面以外に、縮径率が変化する曲面、例えば内側凸の球面であってもよい。

ここで、円錐面又は円錐孔面以外の曲面は加工精度を出すのが難しいため、このような曲面を採用するのであれば、互いに平行な曲面ではなく膨出部の外周面の方を凹部の内周面よりも軸方向に沿った曲率が小さくなるように設定することが好ましく、膨出部の外周面のみ上記円錐面以外の曲面、例えば外側凸の球面とし、凹部の内周面は上記実施形態と同様、縮径率が一定の円錐孔面とすることがより好ましい。

ダイ２は一般に重量が大きいため、支持構造Ａのみでは保持できない場合がある。そこで図５及び図６に示すように、別途、上方の架構１４から吊り具１５により支持することが好ましい。吊り具１５は、架構１４に回転自在の吊り具支持装置１６を介して支持され、ダイ２の回動に連動して回転できる構造とされている。

また、ダイ２は、支持構造Ａの構造により人手によりダイ２を必要な角度だけ廻すことが可能になっているが、ダイ２の温度は200〜350度と高温であり、またダイ２の重量が大きい場合には、相当な力も必要となる。そこで、安全上、機械的に行うことが好ましい。このようにダイ２を回転させる補助機構として、まずダイ２を下から回転させる機構について説明する。

図５及び図６に示すように、ダイ２の下方に、ダイ２に係合して所定角度回転させる回転位置決め装置６をセットして行う機構である。回転位置決め装置６は、ダイ２に設けられたピン孔２ａに係合するピン６１ｂが上面に突設される係合部材６１と、該係合部材６１が上面に固定される回転テーブル６２ａを備えるとともに該回転テーブルを任意の角度回動させる回動装置６２と、回動装置６２を上記係合部材６１とともに上下に昇降させる昇降装置６３とより構成されている。

この回転位置決め装置６を用いてダイ２を回転させる際には、まず、ダイ２との係合状態において回転テーブル６２ａの回動中心軸とダイ２の支持構造の回動中心軸とが一致するようにダイ２の下方にセットされ、回動装置６２を回動させ、ダイ２のピン孔２ａの角度位置と係合部材６１のピン６１ｂの角度位置とが一致して互いに係合する位置にとめる。次に、昇降装置６３により回動装置６２を係合部材６１とともに上昇させ、前記ピン孔２ａとピン６１ｂを係合させる。次に、回動装置６２を必要な角度だけ回動させて係合部材６１のピン６１ｂを介してダイ２を回動・停止させる。そして、昇降装置６３により回動装置６２を下降させ、ダイ２の下方から回転位置決め装置６を取り外すか、退避させる。

回転位置決め装置６のダイ２下方へのセットは、例えばコンベアの架台・フレームなどに適切な方法で固定すればよい。回動装置６２の回動機構や昇降装置６３の昇降機構は、手動のものでもモータ等で駆動されるものでもよい。回動装置６２としては、例えばロータリーインデックスを適用することができる。本例では、上記した吊り具１５及び吊り具支持装置１６を介してダイ２を補助的に回転可能に支持しているが、これを省略してもよい。

また、ダイ２を回転させる補助機構として、次にダイ２を上から回転させる機構について説明する。この方法は、図７に示すように、上記した吊り具１５及び吊り具支持装置１６を利用するものであり、吊り具支持装置１６を吊り具１５とともに回動させる回動装置６Ａを設けたものである。具体的には、ダイ２を支える架構１４に回転自在に取り付けられた吊り具支持装置１６の上端部に歯車あるいはプーリなどの回転部品６４を取付け、これを図示しないギヤードモータやロータリーインデックスで駆動し、所定の角度だけ回転させると、吊り具１５でぶら下げられたダイ２を吊り具１５とともに所定の角度だけ回動させることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこうした実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

Ａ支持構造
１不織布製造装置
２ダイ
２ａピン孔
３樹脂供給手段
６回転位置決め装置
６Ａ回動装置
１０溶融樹脂流
１１コンベア
１２不織布
１３隙間
１４架構
１５吊り具
１６吊り具支持装置
２０ノズル列
２１樹脂流入口部
３１樹脂供給口部
３２凹部
３２ｂ内周面
３３ボルト
３４座金
３５ナット
４０接合管
４１膨出部
４１ａ外周面
５０樹脂供給管
５１フランジ
５１ｄボルト挿通孔
５２保持筒
５２ｃ凹溝
５２ｄ貫通孔
６１係合部材
６１ｂピン
６２回動装置
６２ａ回転テーブル
６３昇降装置
６４回転部品

Claims

熱可塑性樹脂が押し出されるノズル列を有するダイの樹脂流入口部を、樹脂供給手段の樹脂供給口部に対して回動可能に取り付けてなる不織布製造装置であって、
前記樹脂流入口部及び樹脂供給口部の一方に、先端に向かって末広がりに拡径する外周面を有する膨出部を設け、
他方に、先端に向かって縮径する内周面を有し、前記膨出部を内部に受け入れて該内周面に前記外周面を当止させ、前記膨出部を周方向に相対回転可能且つ軸方向に離間不能に係止する凹部を設け、
これら膨出部及び凹部よりなる支持構造により前記ダイの樹脂流入口部を樹脂供給手段の樹脂供給口部に対して回動可能に取り付けた不織布製造装置。
前記膨出部を、前記樹脂流入口部を構成する接合管の先端部の外周、又は前記樹脂供給口部を構成する樹脂供給管の先端部の外周に設けてなる請求項１記載の不織布製造装置。
前記凹部を、前記樹脂供給口部を構成する樹脂供給管の先端部の外周又は前記樹脂流入口部を構成する接合管の先端部の外周に形成されるフランジと、該フランジの先端面側に突設され、前記内周面を有する保持筒とより構成してなる請求項１又は２記載の不織布製造装置。
前記膨出部の外周面が円錐面であり、且つ前記凹部の内周面が前記外周面に平行な相対する円錐孔面である請求項１〜３の何れか１項に記載の不織布製造装置。