JP6127942B2 - メルトブロー用口金及び不織布製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、異形断面を有する樹脂繊維を紡糸するためのメルトブロー用口金及び同口金を備える不織布製造装置に関する。

従来、メルトブロー法によって樹脂繊維を紡糸するとともに、同樹脂繊維によって不織布を製造する技術がある。
特許文献１には、メルトブロー法によって異形断面、すなわち非円形断面を有する樹脂繊維を紡糸するための技術が開示されている。同文献における溶融樹脂を吐出する口金には、断面Ｔ字状や断面長円状、断面十字状をなす吐出口が形成されている。

特開平５―２７９９４８号公報

ところが、こうした従来の口金の場合、樹脂繊維を微細化するために溶融樹脂の単位時間当たりの吐出流量（以下、単に吐出流量と略称する。）を低減すると、以下の問題が生じる。すなわち、溶融樹脂の吐出流量が低減されると、吐出口において流路抵抗が低い中心部を溶融樹脂の大部分が通過することとなる。そのため、こうして紡糸された樹脂繊維の断面は略円形状となり、樹脂繊維の断面を同吐出口の形状に対応した所望の異形断面にすることができない。

本発明の目的は、異形断面を有するとともに微細化された樹脂繊維を紡糸することができるメルトブロー用口金及び不織布製造装置を提供することにある。

上記目的を達成するためのメルトブロー用口金は、異形断面を有する樹脂繊維を紡糸するために溶融樹脂を吐出するメルトブロー用の口金であって、前記口金の下面には前記溶融樹脂を吐出する複数の吐出口からなる吐出口群が列設され、前記吐出口群を構成する各吐出口間の距離は、同各吐出口から吐出された溶融樹脂が融合するように設定され、且つ隣接する他の吐出口群間の距離よりも短く設定されている。

同構成によれば、吐出口群を構成する各吐出口から吐出された溶融樹脂が融合されることで異形断面、すなわち非円形断面を有する樹脂繊維が紡糸される。また、樹脂繊維を微細化するために溶融樹脂の吐出流量を低減しても、複数の吐出口からそれぞれ吐出される溶融樹脂の流量が低減されるだけであり、上記のように溶融樹脂が融合されることで紡糸される樹脂繊維の断面は異形断面となる。また、相互に隣接する吐出口群間の距離は、吐出口群を構成する各吐出口間の距離よりも長く設定されているため、相互に隣接する吐出口群からそれぞれ吐出される溶融樹脂が融合することを抑制することができる。

本発明によれば、異形断面を有するとともに微細化された樹脂繊維を紡糸することができる。

一実施形態に係る不織布製造装置の口金の断面図と、押出機及び熱風生成装置とを併せ示す図。 同実施形態の不織布製造装置の斜視図。 同実施形態の口金を下方から視た端面図。 図３の４−４線に沿った断面図。 同実施形態の口金の作用を説明するための斜視図。 比較例の口金における吐出口を中心とした端面図。 （ａ）は溶融樹脂の吐出流量が大きいときの樹脂繊維の斜視図、（ｂ）は溶融樹脂の吐出流量が小さいときの樹脂繊維の斜視図。 変形例の口金の吐出口群を下方から視た端面図。 他の変形例の口金における吐出口を中心とした端面図。 他の変形例の口金における吐出口を中心とした端面図。 他の変形例の口金における吐出口を中心とした端面図。 他の変形例の口金における吐出口を中心とした端面図。

以下、図１〜図５を参照して、メルトブロー用口金及び不織布の製造装置を具体化した一実施形態について説明する。
図１に示すように、不織布製造装置は、溶融樹脂を押し出す押出機３０と、熱風を生成する熱風生成装置４０と、押出機３０から押し出された溶融樹脂を繊維状に吐出する口金１０とを備えている。口金１０の内部には、溶融樹脂が流通する樹脂通路１１と熱風が流通する熱風通路１６とが形成されている。

図３及び図４に示すように、樹脂通路１１は、前記押出機３０から押し出された溶融樹脂が導入される幹通路１２と、同幹通路１２の下流側端から分岐する先細状の集合通路１３と、同集合通路１３の下流側端からそれぞれ３つに分岐するとともに口金１０の下面１０ａに開口する吐出口１４とから構成されている。

図３に示すように、前記集合通路１３から分岐する３つの吐出口１４によって、１つの吐出口群１５が構成されている。吐出口群１５を構成する各吐出口１４は、同各吐出口１４から吐出された溶融樹脂ｒが１本に融合するように形成されている。すなわち、各吐出口１４は、口金１０の下面１０ａにおける吐出口群１５の中心Ｃを挟んで形成されており、上記中心Ｃを中心として放射状に延びている。各吐出口１４は断面長円状をなすとともに、上記中心Ｃの周方向において１２０度間隔で形成されている。

前記吐出口群１５が一方向に沿って多数列設されている。また、口金１０の下面１０ａには、熱風通路１６の先端に位置する一対の開口１６ａが吐出口群１５を挟んだ位置で吐出口群１５の並び方向Ｙに沿って延設されている。また、図１に示すように、前記一対の開口１６ａは、下流側ほどその間に位置する吐出口群１５に近接するように傾斜している。

次に、本実施形態の作用について説明する。
図１に示すように、押出機３０から押し出された溶融樹脂は口金１０の内部の樹脂通路１１を通過してその先端の吐出口１４から吐出される。このとき、口金１０の下面１０ａには、３つの吐出口１４が吐出口群１５の中心Ｃを挟んで形成されており、同中心Ｃには吐出口１４が存在しない。このため、図４に示すように、吐出口群１５を構成する各吐出口１４から吐出された直後の複数条の溶融樹脂ｒは相互に離間しているが、その直下において各溶融樹脂ｒが１本に融合されることで異形断面、すなわち非円形断面を有する樹脂繊維Ｆが形成される。

こうして１本に融合された溶融樹脂に対して、図１に示すように、上記熱風生成装置４０により生成され、熱風通路１６の開口１６ａを通じて供給される熱風が吹き付けられることにより樹脂繊維Ｆが異形断面を有したままで微細化される。このようにして、異形断面を有し、広い表面積を有する樹脂繊維Ｆが紡糸される。

図２に示すように、口金１０の下方にはメッシュ状のベルト５２を備えたベルトコンベア５０が設けられている。従って、微細化された樹脂繊維Ｆが走行中のベルト５２上に集積されることで不織布Ｓが形成される。

本実施形態の口金１０によれば、樹脂繊維Ｆを微細化するために溶融樹脂の吐出流量を低減しても、吐出口群１５の中心部を通じて溶融樹脂が吐出されることはなく、吐出口群１５の中心Ｃを挟んで形成された３つの吐出口１４からそれぞれ吐出される溶融樹脂の流量が低減されるだけである。そして、前記のように溶融樹脂ｒが１本に融合されることで紡糸される樹脂繊維Ｆの断面は異形断面となる。前記口金１０によれば、異形断面を有したままで樹脂繊維Ｆの繊維径を微細化することができる。

これに対して、図６に示すように、吐出口１１４がその中心Ｃから放射状に延びる形状をなす比較例の口金１１０の場合、溶融樹脂の吐出流量がある程度大きいときには、図７（ａ）に示すように、紡糸された樹脂繊維Ｆ１の断面形状が上記吐出口１１４の形状に対応した異形断面になる。

しかしながら、樹脂繊維の繊維径を更に微細化するために溶融樹脂の吐出流量が低減されると、吐出口１１４の中心部を溶融樹脂の大部分が通過することとなる。そのため、図７（ｂ）に示すように、紡糸された樹脂繊維Ｆ２の断面は略円形状となり、上記吐出口１１４の形状に対応した異形断面にならない。

また、樹脂繊維の繊維径を微細化するために溶融樹脂の粘度が低減されると、吐出口１１４から吐出された直後に異形断面が崩れてしまい、同異形断面を維持することができなくなり、紡糸された樹脂繊維の断面は図７（ｂ）に示すような略円形状となる。

以上説明した本実施形態に係るメルトブロー用口金及び不織布製造装置によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）メルトブロー用口金１０は、異形断面を有する樹脂繊維Ｆを紡糸するために溶融樹脂ｒを吐出するものであり、口金１０の下面１０ａには溶融樹脂ｒを吐出する複数の吐出口１４からなる吐出口群１５が列設されている。吐出口群１５を構成する各吐出口１４間の距離は、同各吐出口１４から吐出された溶融樹脂ｒが融合するように設定され、且つ隣接する他の吐出口群１５間の距離よりも短く設定されている。

こうした構成によれば、吐出口群１５を構成する各吐出口１４から吐出された溶融樹脂ｒが融合されることで異形断面、すなわち非円形断面を有する樹脂繊維Ｆが紡糸される。また、樹脂繊維Ｆを微細化するために溶融樹脂の吐出流量を低減しても、複数の吐出口１４からそれぞれ吐出される溶融樹脂の流量が低減されるだけであり、上記のように溶融樹脂ｒが融合されることで紡糸される樹脂繊維Ｆの断面は異形断面となる。また、相互に隣接する吐出口群１５間の距離は、吐出口群１５を構成する各吐出口１４間の距離よりも長く設定されているため、相互に隣接する吐出口群１５からそれぞれ吐出される溶融樹脂が融合することを抑制することができる。従って、異形断面を有するとともに微細化された樹脂繊維Ｆを紡糸することができる。

（２）口金１０の下面１０ａにおける吐出口群１５の中心Ｃを挟んで複数の吐出口１４が形成されている。
こうした構成によれば、樹脂繊維Ｆを微細化するために口金１０から吐出される溶融樹脂の流量を低減しても、吐出口群１５の中心部を通じて溶融樹脂が吐出されることはなく、吐出口群１５の中心Ｃを挟んで形成された複数の吐出口１４からそれぞれ溶融樹脂が吐出されることとなる。このことにより、溶融樹脂の吐出量を低減した場合であっても１本に融合された溶融樹脂は異形断面を有することとなり、異形断面を有する樹脂繊維Ｆを紡糸することができる。

（３）複数の吐出口１４は放射状に延びている。このため、広い表面積を有する樹脂繊維Ｆを容易に紡糸することができる。
（４）口金１０の内部には、吐出口群１５を構成する複数の吐出口１４の上流側端が集合する集合通路１３が形成されている。

こうした構成によれば、口金１０の下面１０ａの直上において集合通路１３から各吐出口１４を分岐させることが可能となり、各吐出口１４の流路長を短くすることができる。従って、吐出口１４において溶融樹脂が詰まるなどの問題が発生しにくくなる。

（５）不織布Ｓの製造装置は、前記口金１０を備え、同口金１０の吐出口群１５から溶融樹脂ｒを吐出するとともに、吐出された溶融樹脂に対して熱風を吹き付けることにより微細化された樹脂繊維Ｆを形成し、同樹脂繊維Ｆによって不織布Ｓを製造する。

こうした構成によれば、異形断面を有する樹脂繊維Ｆからなる不織布Ｓを製造することができる。このため、このように広い表面積を有する樹脂繊維Ｆからなる不織布Ｓによってフィルタを形成すれば、高い濾過性能を有するフィルタを製造することができる。

なお、本発明に係るメルトブロー用口金及び不織布製造装置は、上記実施形態にて例示した構成に限定されるものではなく、これを適宜変更した例えば次のような形態として実施することもできる。

・図３では各吐出口群１５が全て同一の配置態様とされているが、吐出口群の配置態様は全て同一である必要はない。例えば、図８に示すように、互いに隣接する吐出口群６１５Ａ〜６１５Ｃの配置態様を異ならせることもできる。

・上記実施形態では、図４及び図５に示すように、各吐出口１４が上下方向全体にわたって同一の断面形状を有し、且つ上下方向に沿って延びるものについて例示したが、これに代えて、各吐出口が下流側に向けて先細状をなすようにしてもよい。また、各吐出口を下流側ほど吐出口群の中心Ｃに近接するように傾斜させるようにしてもよい。

・上記実施形態では、口金１０の下面１０ａにおける吐出口群１５の中心Ｃを挟んで３つの吐出口１４が放射状に延びる構成について例示したが、吐出口群はこれに限られるものではない。他に例えば、図９及び図１０に示すように、口金２１０，３１０の下面２１０ａ，３１０ａにおける吐出口群２１５，３１５の中心Ｃを挟んで４つの吐出口２１４，３１４が放射状に延びるような構成であってもよい。この場合、吐出口２１４，３１４は上記中心Ｃの周方向において９０度間隔で形成されている。また、吐出口群がその中心を挟んで放射状に延びる５つ以上の吐出口によって構成されるようにすることもできる。

・上記実施形態及び変形例では、各吐出口が吐出口群の中心Ｃの周方向において等間隔で形成されているが、各吐出口の周方向における間隔を不等間隔にすることもできる。
・図１１に示すように、上記中心Ｃを挟んで互いに対向する一対の吐出口４１４ｂをこれら吐出口４１４ｂよりも幅の狭い連通部４１４ｃによって互いに連通させるとともに、残りの一対の吐出口４１４ａについては互いに連通させないようにすることもできる。この場合、吐出口群４１５の中心には上記連通部４１４ｃが開口するものの、その流路断面積は他の吐出口４１４ａ，４１４ｂに比べて小さくされるため、同連通部４１４ｃの流路抵抗は相対的に大きなものとなる。従って、溶融樹脂は上記連通部４１４ｃを流れにくくなり、樹脂繊維を微細化するために溶融樹脂の吐出流量を低減しても、溶融樹脂の大部分は他の吐出口４１４ａ，４１４ｂを流れることとなる。従って、上記口金４１０から紡糸される樹脂繊維の断面は適切な異形断面となる。

・吐出口群を構成する複数の吐出口は断面長円状のものに限定されない。例えば、図１２に示すように、断面円状をなす吐出口５１４ｂと、同吐出口５１４ｂを囲むように配置され、断面円状をなし、上記吐出口５１４ｂよりも大径の４つの吐出口５１４ａとによって吐出口群５１５を構成するようにしてもよい。また、図１２に示す吐出口群５１５において中心の吐出口５１４ｂを省略することもできる。

１０，２１０，３１０，４１０，５１０…口金、１０ａ，２１０ａ，３１０ａ，４１０ａ，５１０ａ…下面、１１…樹脂通路、１２…幹通路、１３…集合通路、１４，２１４，３１４，４１４ａ，４１４ｂ，５１４ａ，５１４ｂ，６１４Ａ，６１４Ｂ，６１４Ｃ…吐出口、１５，２１５，３１５，４１５，５１５，６１５Ａ，６１５Ｂ，６１５Ｃ…吐出口群、１６…熱風通路、１６ａ…開口、３０…押出機、４０…熱風生成装置、５０…ベルトコンベア、５２…ベルト。

Claims (6)

1. 異形断面を有する樹脂繊維を紡糸するために溶融樹脂を吐出するメルトブロー用の口金であって、
   前記口金の下面には前記溶融樹脂を吐出する複数の吐出口からなる吐出口群が列設され、
   前記吐出口群を構成する各吐出口間の距離は、同各吐出口から吐出された溶融樹脂が融合するように設定され、且つ隣接する他の吐出口群間の距離よりも短く設定されている、
   メルトブロー用口金。
2. 前記口金の下面における前記吐出口群の中心を挟んで前記複数の吐出口が形成されている、
   請求項１に記載のメルトブロー用口金。
3. 前記複数の吐出口は放射状に延びている、
   請求項２に記載のメルトブロー用口金。
4. 前記口金の内部には前記吐出口群を構成する前記複数の吐出口の上流側端が集合する集合通路が形成されている、
   請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のメルトブロー用口金。
5. 前記口金の内部には複数の前記集合通路の上流側端が集合する幹通路が形成されている、
   請求項４に記載のメルトブロー用口金。
6. 請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載のメルトブロー用口金を備え、
   前記口金の前記吐出口群から溶融樹脂を吐出するとともに、吐出された溶融樹脂に対して熱風を吹き付けることにより微細化された樹脂繊維を形成し、同樹脂繊維によって不織布を製造する、
   不織布製造装置。