JP6544630B2 - 極細繊維生成装置 - Google Patents

Description

本発明は、熱可塑性樹脂を用いた極細繊維集合体を生成する極細繊維生成装置に関する。

一般的なメルトブローン法は、熱可塑性の固形原料樹脂を溶融して押出される繊維から、繊維集合体を得る溶融紡糸方法である。この方法は、幅方向に一列に間隔を置いて配置され溶融した原料樹脂を吹き出して繊維を形成するためのノズル孔の列と、このノズル孔の列の両側に設けられ、かつ熱風を吹き出すための一対のスリットとを備える溶融紡糸方法である。そして、吹き出された熱風は、ノズル孔の列から吹き出した溶融樹脂に対して、直接当てられる。この吹き出した溶融樹脂を粉砕する力で細繊維化しながら極細繊維を生成し、ノズル孔の列に対向して配置された繊維捕集部に吹きつけ、集積して極細繊維集合体を生成する。

このような極細繊維集合体の生成装置において、繊維を効率的に細繊維化するために種々の工夫が施されている。例えば、特許文献１では、熱風を吹き出すノズル孔の列の両側に第２の熱風を吹き出すためのスリットを具備し、吹き出された第２の熱風は、ノズル孔の列の先端で合流するように導入されて、細繊維化しながら極細繊維を得る方法が開示されている。

しかしながら、特許文献１に記載の技術においては、ノズル孔から押出された繊維状の溶融樹脂に、熱風を直接吹き付けるため、繊維長が短くなりやすい。

そこで、前記問題を解決するために、特許文献２のように、熱風を溶融樹脂に直接吹き付けるのではなく、平行流に載せて延伸することで、細繊維化しながら長繊維を得る方法が開示されている。また、特許文献３のように、溶融樹脂吐出ノズル管と熱風吹き出しノズル管とを平行に配置し、さらに、溶融樹脂吐出ノズル管の方を下流に配置することで、吐出した溶融樹脂を１つの平行な熱風により、効率良く繊維化する方法が開示されている。

特開２０１４−８８６３９号公報 特開２０１１−２４１５０９号公報 特許第５３７８９６０号公報

しかしながら、特許文献２に記載の技術においては、熱風吹き出し口近傍にて乱流が発生することで、平行流と反する方向の流れが発生して、紡糸が不安定となることから、やはり、繊維が短くなりやすい課題があった。また、特許文献３に記載の技術においては、溶融樹脂吐出ノズル管から溶融樹脂があふれた際のメンテナンスが困難であり、また、このあふれ出た溶融樹脂がノズル近傍に付着し固化することで、空気の流れが阻害され、乱流が発生し、やはり、紡糸が不安定になりやすい。

そこで、本発明は、前記問題を解決し、極細かつ長い繊維を、容易かつ安定的に大量に生産することができる極細繊維生成装置を提供する。

前記課題を解決するために、本発明の１つの態様にかかる極細繊維生成装置によれば、
固体状の熱可塑性樹脂を定量かつ定速で供給する原料供給部と、
前記原料供給部から供給された前記熱可塑性樹脂を加熱して溶融樹脂を生成する樹脂加熱部と、
前記樹脂加熱部で生成された前記溶融樹脂を溶融樹脂吐出ノズル孔から吐出する溶融樹脂吐出ノズル部と、
気体を加熱して高温気流を生成する高温気流発生装置と、
前記高温気流発生装置で生成された前記高温気流を高温気流吐出ノズル孔から吹き出す高温気流吐出ノズル部と、
前記溶融樹脂吐出ノズル孔より吐出した前記溶融樹脂を、前記高温気流吐出ノズル孔より吹き出した前記高温気流によって引き延ばすことで生成した繊維状樹脂を捕集する繊維捕集部とを備える極細繊維生成装置であって、
前記溶融樹脂吐出ノズル孔の近傍に前記高温気流吐出ノズル孔が、前記溶融樹脂吐出ノズル孔の軸方向と前記高温気流吐出ノズル孔の軸方向とが互いに平行になるように設置されて、前記溶融樹脂吐出ノズル孔の開口と前記高温気流吐出ノズル孔の開口とが１つの円形の吐出ノズル面内に配置され、かつ前記吐出ノズル面の直径は、前記溶融樹脂吐出ノズル孔の溶融樹脂吐出方向から反対側に向かうにつれて大きくなるように傾斜した紡糸ノズル先端部を形成しているとともに、
前記紡糸ノズル先端部は、
前記高温気流吐出ノズル孔の外周縁部と前記紡糸ノズル先端部の外周部との最短距離Ｌ１は、０ｍｍより大きく１ｍｍ以下であり、
前記溶融樹脂吐出ノズル孔の外周縁部と前記高温気流吐出ノズル孔の前記外周縁部の最短距離Ｌ２は０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下であり、
前記突出したノズル形状部の周囲に対する高さＨ１は５ｍｍ以上１００ｍｍ以下であるといった寸法関係を満たす。

以上のように、本発明の前記態様にかかる極細繊維生成装置は、細線化の過程での高温気流吐出ノズル近傍での乱流発生を抑制できるため、乱流による繊維の流れの乱れを抑制でき、極細繊維を切れることなく、容易かつ安定的に大量に生産できる。

本発明の実施形態にかかる極細繊維生成装置の一例を説明する図 本発明の実施形態にかかる溶融紡糸ノズルの形状を説明する正面図 本発明の実施形態にかかる溶融紡糸ノズルの形状を説明する縦断面側面図 本発明の実施形態にかかる溶融樹脂吐出ノズルの突出形状を説明する図 本発明の実施形態にかかる溶融樹脂吐出ノズルの別部材化を説明する図 図４Ａの４Ｂ部分の拡大図 本発明の実施形態にかかる高温気流吐出ノズル孔近傍にて乱流の発生する様子を説明する図 本発明の実施形態にかかる多連ノズル形状の詳細を説明する図 本発明の実施例１、実施例２及び比較例１によって生成される極細繊維の形状を示す写真を含む説明図 本発明の実施例１及び比較例１による乱流発生をシミュレーションした結果を示す説明図

以下、本発明の実施形態を、図面を用いて説明する。

（実施形態１）
図１は、本発明の一実施形態にかかる極細繊維生成装置１１０の一例を示している。極細繊維生成装置１１０は、溶融紡糸ユニット１００と、繊維捕集部２００とを備えている。

図１に示すように、原料樹脂４００から極細繊維６００を生成するための溶融紡糸ユニット１００は、溶融樹脂生成部と、高温気流生成部とを備えている。

溶融樹脂生成部の一例としては、樹脂供給部１０１と、樹脂加熱部１０２と、溶融樹脂吐出ノズル孔１０３ａを有する溶融樹脂吐出ノズル部１０３とで構成されている。

高温気流生成部の一例としては、高温気流発生装置１０５と、高温気流吹き出しノズル孔１０４ａを有する高温気流吹き出しノズル部１０４とで構成されている。溶融樹脂吐出ノズル部１０３と高温気流吹き出しノズル部１０４とで紡糸ノズル８１０を構成している。

樹脂供給部１０１は、ペレット状の原料樹脂３００を、例えば、スクリューポンプなどを用いて、定量かつ定速にて樹脂加熱部１０２に供給する。原料樹脂３００としては、例えば、ポリプロピレン樹脂、ポリエステル樹脂、又は、ポリアミド樹脂などの熱可塑性樹脂が用いられる。

樹脂加熱部１０２は、その軸方向の一端が樹脂供給部１０１に接続されており、樹脂供給部１０１から供給された原料樹脂３００を加熱して溶融する。

溶融樹脂吐出ノズル部１０３は、樹脂加熱部１０２の軸方向のもう一端に接続されており、溶融樹脂を軸方向（鉛直方向に垂直な方向、すなわち、水平方向、又は、紡糸方向）に溶融樹脂吐出ノズル孔１０３ａから吐出する。

高温気流発生装置１０５は、高温気流吐出ノズル部１０４の上流に配置されて、高速気流を加熱することで、高温気流５００を生成する。

高温気流吐出ノズル部１０４は、一例として、溶融樹脂吐出ノズル部１０３より鉛直方向の上部に配置されており、かつ高温気流発生装置１０５に接続されている。

前記のような構成により、高温気流発生装置１０５で高温気流が生成され、生成された高温気流が高温気流吐出ノズル部１０４に供給される。高温気流吐出ノズル部１０４では、高温気流発生装置１０５にて生成されて高温気流吐出ノズル部１０４に供給された高温気流５００を、高温気流吐出ノズル孔１０４ａから軸方向（鉛直方向に垂直な方向、すなわち、水平方向、又は、紡糸方向）沿いに吹き出す。この結果、溶融樹脂吐出ノズル部１０３の溶融樹脂吐出ノズル孔１０３ａから吐出された溶融樹脂４００は、溶融樹脂吐出ノズル部１０３のした上方の高温気流吐出ノズル部１０４のノズル孔１０４ａから吐出された高温気流５００に引き寄せられて高温気流に乗り、紡糸方向に延伸されて繊維状樹脂となり、軸方向に運ばれるにつれて徐々に冷却され、極細繊維６００になる。

繊維捕集部２００は、溶融樹脂吐出ノズル孔１０３ａから軸方向に一定距離だけ離れて配置された平面状、又は、曲面状の板状の部材である。極細繊維６００が高温気流５００によって溶融樹脂吐出ノズル孔１０３ａより運ばれて、繊維捕集部２００で極細繊維集合体７００として捕集される。

前記した構成にかかる極細繊維生成装置によれば、以下のような極細繊維生成方法で極細繊維を生成する。

まず、ペレット状の原料樹脂３００を樹脂供給部１０１に投入し、樹脂供給部１０１から樹脂加熱部１０２まで原料樹脂３００を供給する。ペレット状の原料樹脂は、数ｍｍ程度の大きさに形成されていることで、樹脂加熱部１０２において容易に溶融されるが、さらにサブミリオーダーまで粉砕されていることで、溶融樹脂を、より効率良く得ることが可能となる。

次いで、供給された原料樹脂３００は樹脂加熱部１０２にて加熱されて、溶融される。このとき、樹脂加熱部１０２では、供給される原料樹脂３００の融点以上かつ分解温度以下になるように設定されることが重要である。原料樹脂３００の融点以下であると、原料樹脂３００が溶融せず、また、分解温度以上であると樹脂がガス化して、気泡を多く含んだ溶融樹脂が生成されると同時に、繊維の収集率も低下する。設定温度は、使用する原料樹脂によって異なるものの、前記理由に寄れば、たとえば、ポリプロピレンの場合は、１５０度以上かつ４００度以下となるように設定されることが好ましい。

次いで、樹脂加熱部１０２で生成した溶融樹脂が、溶融樹脂吐出ノズル部１０３に供給され、溶融樹脂吐出ノズル孔１０３ａから軸方向（水平方向）に吐出される。

このとき、同時に、又は、吐出前から、高温気流発生装置１０５で発生した高温気流を高温気流吐出ノズル部１０４の高温気流吐出ノズル孔１０４ａから軸方向（水平方向）沿いに吹き出すように設定する。前記高温気流の生成に用いる気体は、たとえば、空気などで良い。例えば、前記気体を０．４ＭＰａ程度に圧縮して細いノズル内を通過させることで、高速気流が得られる。また、前記高温気流発生装置１０５の内部には、例えば、トーチヒータなどが設置されており、ノズルなどの配管内を流れる高速気流を加熱して、高温気流を生成する。高速気流を加熱する方法としては、他に、ノズルなどの配管の外部、つまり、周囲にヒータを巻き付けて加熱しても良い。このような方法により、高速かつ高温の気流が生成される。

さらに、溶融樹脂の吐出される方向と、高温気流の吐出される方向とは、互いに平行であり、かつ、軸方向（水平方向）であることが重要である。

このように構成することによって、溶融樹脂吐出ノズル孔１０３ａから吐出された溶融樹脂は、高温気流吐出ノズル孔１０４から吹き出した高温気流５００によって、水平方向に延伸されて繊維化して、極細繊維６００になる。

さらに、図２Ａ及び図２Ｂには、溶融樹脂吐出ノズル孔１０３ａ及び高温気流吐出ノズル孔１０４ａの詳細を示している。このとき、溶融樹脂吐出ノズル孔１０３ａの開口面及び高温気流吐出ノズル孔１０４ａの開口面とは同一平面（例えば図２Ａでは円形の吐出ノズル面）１０６上に配置されていることが重要である。さらに、溶融樹脂吐出ノズル部１０３の先端部及び高温気流吐出ノズル部１０４の先端部とが一体となって円錐台形状の紡糸ノズル先端部１０７を構成している。よって、高温気流吐出ノズル孔１０４ａの外周縁部と紡糸ノズル先端部１０７の先端の円形の吐出ノズル面１０６の外周縁部との最短距離Ｌ１としては、０ｍｍより大きく１ｍｍ以下とすることが好ましい。加えて、溶融樹脂吐出ノズル孔１０３ａと高温気流吐出ノズル孔１０４ａの一体となった紡糸ノズル先端部１０７は、周囲（樹脂加熱部１０２側の円柱状のノズル本体部（ノズル根元部））に比べて高さＨ１だけ軸方向の繊維捕集部２００側に円錐台形状に突出しており、この紡糸ノズル先端部１０７の高さＨ１としては、５ｍｍ以上１００ｍｍ以下とすることが好ましい。

このように構成することによって、溶融樹脂吐出ノズル孔１０３ａ及び高温気流吐出ノズル孔１０４ａの近傍での乱流の発生を抑制することができる。紡糸ノズル先端部１０７の高さＨ１が５ｍｍより小さいとき、やはり、乱流が発生して紡糸が不安定になる。一方、紡糸ノズル先端部１０７の高さＨ１が１００ｍｍより大きいとき、紡糸ノズル先端部１０７のノズル先端がぶれて、繊維化が不安定になる。なお、ここで言う乱流とは、図５に示すような、溶融樹脂を引き延ばして繊維化する際に用いる高温気流５００によって周辺部に付随した気流５０１が発生するが、部位５０２に示すように、高温気流５００の吹き出す方向と反対の方向に気流が発生することを意味している。

さらに、前記吐出ノズル面１０６は、例えば図２Ａ及び図２Ｂに示すように、紡糸方向に対して反対方向に斜面を持たせるように円錐台形状に構成することで、より気流が整流化され、より乱流が発生しにくくなる。

さらに、図２Ａ及び図２Ｂに示す溶融樹脂吐出ノズル孔１０３ａの外周縁部と高温気流吐出ノズル孔１０４ａの外周縁部との最短距離Ｌ２としては、０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下とすることが好ましい。前記最短距離Ｌ２が０．１ｍｍ未満であると、吐出される溶融樹脂の溶融樹脂吐出ノズル孔１０３ａの周辺への濡れ広がりが無視できず、高温気流吐出ノズル孔１０４ａの周辺に付着するため、気流を乱すことになる。また、前記最短距離Ｌ２が５ｍｍより大きくなると、高温気流が溶融樹脂を巻き込む効果が十分に得られず、紡糸が安定しない。従って、このような最短距離Ｌ２として０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下の構成にすることによって、吐出される溶融樹脂４００を緩やかに高温気流５００に載せることができる。そのため、繊維が途切れにくくなり、長い繊維を安定的に大量に生成することが可能となる。

さらに、前記最短距離Ｌ２は、前記最短距離Ｌ１より大きいことがより好ましい。このような構成にすることにより、溶融樹脂がより気流に引き込まれやすくなる。

また、前記構成に加えて、図３に示すように、溶融樹脂吐出ノズル孔１０３ａの先端は高温気流吐出ノズル孔１０４ａの先端に対して、紡糸方向に突出している方が、溶融樹脂４００をより効率的に高温気流５００に載せることが可能になる。その突出している高さＨ２としては、０．１ｍｍ以上３ｍｍ以下とすることが好ましい。高さＨ２が０．１ｍｍより小さいとき、溶融樹脂がノズル面１０６に塗れ広がりやすく、樹脂の固化を引き起こしやすい。また、高温気流は高温気流吐出ノズル孔１０４ａから吹き出されると徐々に拡散するため、溶融樹脂吐出ノズルを３ｍｍより大きく突出することで、この拡散した気流が直接ノズル先端に当たり、ノズル先端での溶融樹脂の固化を引き起こし、ノズル詰まりの原因となる。

さらに、変形例として、前記構成において、図４Ａに示すように、溶融樹脂吐出ノズル孔１０３ａを形成する部材（溶融樹脂吐出ノズル部１０３）は、吐出ノズル面１０６及び高温気流吐出ノズル部１０４とを形成して円錐台形状の紡糸ノズル先端部１０７及びそのノズル根元部を形成する部材１０９とは異なる部材によって構成されており、正確には、吐出ノズル面１０６等を形成する部材１０９とは隔離されていることが好ましい。溶融紡糸法は、高温にて溶融した樹脂を連続的に吐出するため、必然的に先端の磨耗又は樹脂の固化などによる詰まりが発生しやすく、紡糸性が低下する。そのため、定期的なノズルのメンテナンスが必要となる。このような場合、前記のような構成とすることにより、円筒状の溶融樹脂吐出ノズル部１０３を、吐出ノズル面１０６等を形成する部材１０９から簡単に取り外すことができて、メンテナンス性が向上する。また、前記構成においては、必然的に、吐出ノズル面１０６等を形成する部材１０９と溶融樹脂吐出ノズル孔１０３ａを形成する溶融樹脂吐出ノズル部１０３との間に、隙間Ｌ３が発生する（図４Ａ及び図４Ｂ参照）。この隙間Ｌ３としては、例えば、０ｍｍより大きく１ｍｍ以下であることが好ましい。このような構成により、乱流を発生させることはなく、紡糸の安定性を保持できる。前記隙間Ｌ３が１ｍｍより大きいと、高温気流の引き込み力の影響を受け、溶融樹脂吐出ノズル部１０４の先端にブレが生じやすく、紡糸が不安定となる。

さらに、図２Ａ及び図２Ｂにおいて、高温気流吐出ノズル１０４のノズル孔直径Ｄ１に対して、溶融樹脂吐出ノズル部１０３のノズル孔直径Ｄ２が小さいことが好ましい。このような構成により、ノズル孔近傍での気流の直径が溶融樹脂の直径より大きくなるため、溶融樹脂吐出ノズル孔１０４ａから吐出される溶融樹脂の直径の全域にわたって、高温気流５００による延伸させる力が作用するため、より均一に溶融樹脂４００を引き延ばして繊維化することが可能となる。

また、前記高温気流吐出ノズル孔１０４ａの開口近傍での気流温度は、前記溶融樹脂吐出ノズル孔１０３ａの開口近傍での溶融樹脂温度より高いことが好ましい。このような構成にすることによって、高温気流吐出ノズル部側に面する溶融樹脂の温度が上がり、粘度がより低くなることで、高温気流側に溶融樹脂が引き込まれやすくなることから、紡糸が安定する。

さらに、図１に示すように、紡糸方向を鉛直方向に対して垂直方向に設置し、かつ図２Ａ及び図２Ｂに示すように、高温気流吐出ノズル部１０４を溶融樹脂吐出ノズル部１０３に対して、鉛直方向の上側に配置することが好ましい。通常、溶融樹脂吐出ノズル孔１０３ａより吐出される溶融樹脂４００は、重力によって鉛直下方向に垂れるが、高温気流吐出ノズル孔１０４が鉛直方向の下側に配置されている場合、両ノズル部間にて樹脂の固着が進行し、やがては、高温気流吐出ノズル孔１０４ａを塞ぐといったことが、なくなる。しかしながら、溶融樹脂吐出ノズル部１０３を、高温気流吐出ノズル部１０４に対して鉛直方向の上側に配置することによって、溶融樹脂４００の重力による垂れ込みを抑制しながら、かつ前記したノズル部１０３，１０４の配置構成により、吐出された溶融樹脂４００を高温気流側に緩やかに巻き込みながら紡糸する形態となるため、ノズル詰まりが抑制され、より安定的な紡糸が可能となる。

また、詰まりを抑制するためには、溶融紡糸ユニット１００を停止する際に、溶融樹脂吐出ノズル孔１０３ａからの溶融樹脂の吐出を先に停止し、その後、高温気流を停止することで、高温気流吐出ノズル孔開口近傍に付着した溶融樹脂を空圧で吹き飛ばすため、高温気流吐出ノズル孔１０４ａへの溶融樹脂の詰まり、つまりは、固化した樹脂が詰まることを抑制できる。

前記構成における紡糸ノズル８１０を、図６に示すように、複数個、鉛直方向と直交する横方向に並列配置して多連ノズルを構成することで、より極細繊維の生産性を高めることができる。この場合、円形の吐出ノズル面１０６も、図６に示すように、互いにつながった形状となる。これら紡糸ノズル８１０は、等間隔で配列されていることが好ましい。また、紡糸ノズル８１０を複数列にわたって配置されても良い。また、前記構成における紡糸ノズル８１０を小さい間隔で配列した場合、曲線を繋げた形状となる。このとき、多連ノズルにおける、高温気流吐出ノズル孔１０４ａの鉛直方向の上側（直上にある）にある曲線の曲率半径をＲ１とし、多連ノズルにおける、隣接する紡糸ノズル８１０，８１０間を繋ぐ曲線の鉛直方向の上側の曲率半径をＲ２とすると、曲率半径Ｒ１に対して、曲率半径Ｒ２の方が大きいことが好ましい。このような構成により、乱流発生を抑制しながら、極細繊維の生産性を高めることができる。

前記のような構成において生成される繊維状樹脂は、高速気流によって軸方向に一定距離運ばれながら徐々に冷却されて、極細繊維６００となり、やがて、繊維捕集部２００で捕集されて、シート状の極細繊維集合体７００が得られる。

次に、本発明にかかる実施形態の実施例について、図を参照しながら説明する。なお、 本実施例は、本発明にかかる実施形態を限定するものではない。下記に本実施例について評価する際に用いた項目及び評価方法を示す。

（１）繊維欠陥
キーエンス製走査型電子顕微鏡ＶＥ−７８００を用いて、３０００倍に拡大して、シート状の極細繊維集合体７００のうちの球形状の樹脂の個数をカウントした。この球形状の樹脂は、溶融樹脂のうち、紡糸が不安定であったことにより繊維化しなかったものであり、繊維欠陥と呼んでいる。

（２）乱流の発生（シミュレーションによる結果）
シミュレーションは、ＣＤ−ａｄａｐｃｏ製ＳＴＡＲ−ＣＣＭ＋Ｖ７．００６．０１２を用いて実施した。気流の流速は３４０ｍ／ｓに設定している。

また、下記に示す実施例及び比較例の中で、以下の４項目については、共通条件とした。

原料樹脂 ポリプロピレン樹脂（メルトフローレート１７００ｇ／１０分）
紡糸方向 水平方向
樹脂加熱部 ３６０℃設定
高温気流発生装置 ４５０℃設定
なお、以下の表１における径Ｄ１は、高温気流吐出ノズル孔１０４ａの直径である。径Ｄ２は、溶融樹脂吐出ノズル孔１０３ａの直径である。寸法Ｌ１は、高温気流吐出ノズル孔１０４ａの外周縁部と紡糸ノズル先端部１０７の外周縁部との最短距離である。寸法Ｌ２は、溶融樹脂吐出ノズル孔１０３ａの外周縁部と高温気流吐出ノズル孔１０４ａの外周縁部の最短距離である。寸法Ｈ１は、突出した紡糸ノズル先端部１０７の周囲（ノズル根元部）に対する高さである。寸法Ｄ３は、紡糸ノズル先端部１０７の吐出ノズル面１０６の直径である。寸法Ｄ４は、紡糸ノズル先端部１０７のノズル根元部側端部の直径である。

（実施例１）
表１の第１行に、実施例１にて使用したノズル形状の詳細な寸法（距離）を示す。

実施例１におけるノズル形状は、溶融樹脂吐出ノズル孔と高温気流吐出ノズル孔とが近接しており、かつ高温気流吐出ノズル孔が吐出ノズル面の外周縁部より近接しており、かつノズル根元部よりＨ１＝３０ｍｍ突出して斜面を形成していることが特徴である。この構成により、高温気流吐出ノズル孔開口近傍での乱流発生を抑制できる効果がある。前記の構成を基に、前記共通条件を用いて、極細繊維集合体を作製した結果、図７の（ａ）に示す通り、繊維欠陥数は５個となり、繊維欠陥のサイズも０．５μｍ程度と小さい。さらに、図８の（ａ）に示すように、シミュレーション結果からも、乱流が発生していないことが分かる。

（実施例２）
表１の第２行に、実施例２にて使用したノズル形状の詳細な寸法（距離）を示す。実施例２におけるノズル形状は、溶融樹脂吐出ノズル孔と高温気流吐出ノズル孔とが近接しており、かつ高温気流吐出ノズル孔が吐出ノズル面外周より近接しており、かつノズル根元部よりＨ１＝１０ｍｍ突出しているが斜面を形成せずほぼ垂直に突出していることが特徴である。この構成においても、高温気流吐出ノズル孔開口近傍での乱流発生を抑制できる効果がある。前記の構成を基に、前記共通条件を用いて、極細繊維集合体を作製した結果、図７の（ｂ）に示す通り、実施例１と同様に、繊維欠陥数は２個と少なく、繊維欠陥のサイズも０．７μｍ程度と小さいことから、安定的に紡糸されていることが分かる。

（比較例１）
表１の第３行に、比較例１にて使用したノズル形状の詳細な寸法（距離）を示す。比較例１におけるノズル形状は、溶融樹脂吐出ノズル孔と高温気流吐出ノズル孔とが離れてしており、かつ高温気流吐出ノズル孔が吐出ノズル面外周より離れており、かつノズル根元部よりＨ１＝５ｍｍ突出しているだけなので、斜面が小さいことが特徴である。この構成により、高温気流吐出ノズル孔開口近傍での乱流発生が抑制できず、紡糸が不安定になると想定された。前記の構成を基に、前記共通条件を用いて、極細繊維集合体を作製した結果、図７の（ｃ）に示す通り、繊維欠陥数１６個となり、繊維欠陥のサイズも７μｍと前記実施例と比較して非常に大きい繊維欠陥が存在することが分かる。また、図８の（ｂ）に示すように、シミュレーション結果からも、乱流が発生していることが理解される。

以下の表１は、本発明の実施例１、実施例２及び比較例１にかかる紡糸ノズル形状の詳細寸法を説明する表である。

前記実施結果により、実施例１及び実施例２に記載の構成に基づくと、比較例１と比較して、より安定的に紡糸できることを実証した。

前記実施形態によれば、溶融樹脂吐出ノズル孔１０３ａの近傍に高温気流吐出ノズル孔１０４ａが、溶融樹脂吐出ノズル孔１０３ａの軸方向と高温気流吐出ノズル孔１０４ａの軸方向とが互いに平行になるように設置されて、溶融樹脂吐出ノズル孔１０３ａの開口と高温気流吐出ノズル孔１０４ａの開口とが１つの円形の吐出ノズル面１０６内に配置され、かつ吐出ノズル面１０６の直径は、溶融樹脂吐出ノズル孔１０３ａの溶融樹脂吐出方向から反対側に向かうにつれて大きくなるように傾斜した紡糸ノズル先端部１０７を形成している。このように構成することにより、細線化の過程での高温気流吐出ノズル孔１０４ａの開口近傍での乱流発生を抑制できるため、乱流による繊維の流れの乱れを抑制でき、極細繊維を切れることなく、容易かつ安定的に大量に生産できる。

また、円筒状の溶融樹脂吐出ノズル部１０３を、吐出ノズル面１０６等を形成する部材１０９から簡単に取り外すことができるように構成すれば、万が一、溶融樹脂が溶融樹脂吐出ノズル孔開口近傍にあふれ出た際にも、メンテナンスが容易であるため、溶融樹脂吐出ノズル孔開口近傍での樹脂の固着を抑制し、乱流の発生しない紡糸状態を長時間維持できる。また、ノズル詰まりを抑制できるため、極細繊維を容易かつ安定的に大量生産することが可能となる。

なお、前記様々な実施形態又は変形例のうちの任意の実施形態又は変形例を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。また、実施形態同士の組み合わせ又は実施例同士の組み合わせ又は実施形態と実施例との組み合わせが可能であると共に、異なる実施形態又は実施例の中の特徴同士の組み合わせも可能である。

本発明にかかる極細繊維生成装置によれば、溶融樹脂を繊維化する過程において、高温気流吐出ノズル孔の近傍での乱流の発生を抑制できるため、高温気流と反対方向の流れが発生することによって繊維の流れが乱れることを抑制できる。またノズル詰まりを抑制できるため、極細繊維を容易かつ安定的に大量生産することが可能となる。

１００ 溶融紡糸ユニット
１０１ 樹脂供給部
１０２ 樹脂加熱部
１０３ 溶融樹脂吐出ノズル部
１０３ａ 溶融樹脂吐出ノズル孔
１０４ 高温気流吐出ノズル部
１０４ａ 高温気流吐出ノズル孔
１０５ 高温気流発生装置
１０６ 吐出ノズル面
１０７ 紡糸ノズル先端部
１０９ 吐出ノズル面１０６等を形成する部材
１１０ 極細繊維生成装置
２００ 繊維捕集部
３００ 原料樹脂
４００ 溶融樹脂
５００ 高温気流
５０１ 巻き込み気流
５０２ 乱流発生部位
６００ 極細繊維
７００ 極細繊維集合体
８１０ 紡糸ノズル
Ｄ１ 高温気流吐出ノズル孔直径
Ｄ２ 溶融樹脂吐出ノズル孔直径
Ｄ３ 吐出ノズル面の直径
Ｄ４ 紡糸ノズル先端部のノズル根元部側端部の直径
Ｄ５ 紡糸ノズルのノズル根元部の外周部の直径
Ｌ１ 高温気流吐出ノズル孔の外周縁部と紡糸ノズル先端部の外周縁部との最短距離
Ｌ２ 溶融樹脂吐出ノズル孔の外周縁部と高温気流吐出ノズル孔の外周縁部の最短距離
Ｌ３ 溶融樹脂吐出ノズル孔との間の隙間
Ｈ１ 突出した紡糸ノズル先端部の周囲に対する高さ
Ｈ２ 溶融樹脂吐出ノズル孔先端の高温気流吐出ノズル孔先端に対する突出高さ
Ｒ１ 多連ノズルにおける、高温気流吐出ノズル孔直上の曲線の曲率半径
Ｒ２ 多連ノズルにおける、紡糸ノズル対間を繋ぐ曲線の曲率半径

Claims (9)

1. 固体状の熱可塑性樹脂を定量かつ定速で供給する原料供給部と、
   前記原料供給部から供給された前記熱可塑性樹脂を加熱して溶融樹脂を生成する樹脂加熱部と、
   前記樹脂加熱部で生成された前記溶融樹脂を溶融樹脂吐出ノズル孔から吐出する溶融樹脂吐出ノズル部と、
   気体を加熱して高温気流を生成する高温気流発生装置と、
   前記高温気流発生装置で生成された前記高温気流を高温気流吐出ノズル孔から吹き出す高温気流吐出ノズル部と、
   前記溶融樹脂吐出ノズル孔より吐出した前記溶融樹脂を、前記高温気流吐出ノズル孔より吹き出した前記高温気流によって引き延ばすことで生成した繊維状樹脂を捕集する繊維捕集部とを備える極細繊維生成装置であって、
   前記溶融樹脂吐出ノズル孔の近傍に前記高温気流吐出ノズル孔が、前記溶融樹脂吐出ノズル孔の軸方向と前記高温気流吐出ノズル孔の軸方向とが互いに平行になるように設置されて、前記溶融樹脂吐出ノズル孔の開口と前記高温気流吐出ノズル孔の開口とが１つの円形の吐出ノズル面内に配置され、かつ前記吐出ノズル面の直径は、前記溶融樹脂吐出ノズル孔の溶融樹脂吐出方向から反対側に向かうにつれて大きくなるように傾斜した紡糸ノズル先端部を形成しているとともに、
   前記紡糸ノズル先端部は、
   前記高温気流吐出ノズル孔の外周縁部と前記紡糸ノズル先端部の外周部との最短距離Ｌ１は、０ｍｍより大きく１ｍｍ以下であり、
   前記溶融樹脂吐出ノズル孔の外周縁部と前記高温気流吐出ノズル孔の前記外周縁部の最短距離Ｌ２は０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下であり、
   前記突出したノズル形状部の周囲に対する高さＨ１は５ｍｍ以上１００ｍｍ以下であるといった寸法関係を満たす、極細繊維生成装置。
2. 前記溶融樹脂吐出ノズル孔が前記吐出ノズル面に対して溶融樹脂吐出方向に突出している、請求項１に記載の極細繊維生成装置。
3. 前記溶融樹脂吐出ノズル孔の先端が、前記吐出ノズル面より０．１ｍｍ以上３ｍｍ以下突出している、請求項２に記載の極細繊維生成装置。
4. 前記溶融樹脂吐出ノズル孔を有する前記溶融樹脂吐出ノズル部が、前記高温気流吐出ノズル孔を有する前記紡糸ノズル先端部から取り外し可能に取り付けられている、請求項１〜３のいずれか１つに記載の極細繊維生成装置。
5. 前記高温気流吐出ノズル孔の直径Ｄ１が、前記溶融樹脂吐出ノズル孔の直径Ｄ２に比べて大きい、請求項１〜４のいずれか１つに記載の極細繊維生成装置。
6. 前記溶融樹脂吐出ノズル孔からの溶融樹脂吐出方向が水平方向沿いになるよう配置されている、請求項１〜５のいずれか１つに記載の極細繊維生成装置。
7. 前記高温気流吐出ノズル孔が前記溶融樹脂吐出ノズル孔に対して、鉛直方向の上側に配置される、請求項１〜６のいずれか１つに記載の極細繊維生成装置。
8. 固体状の熱可塑性樹脂を定量かつ定速で供給する原料供給部と、
   前記原料供給部から供給された前記熱可塑性樹脂を加熱して溶融樹脂を生成する樹脂加熱部と、
   前記樹脂加熱部で生成された前記溶融樹脂を溶融樹脂吐出ノズル孔から吐出する溶融樹脂吐出ノズル部と、
   気体を加熱して高温気流を生成する高温気流発生装置と、
   前記高温気流発生装置で生成された前記高温気流を高温気流吐出ノズル孔から吹き出す高温気流吐出ノズル部と、
   前記溶融樹脂吐出ノズル孔より吐出した前記溶融樹脂を、前記高温気流吐出ノズル孔より吹き出した前記高温気流によって引き延ばすことで生成した繊維状樹脂を捕集する繊維捕集部とを備える極細繊維生成装置であって、
   前記溶融樹脂吐出ノズル孔の近傍に前記高温気流吐出ノズル孔が、前記溶融樹脂吐出ノズル孔の軸方向と前記高温気流吐出ノズル孔の軸方向とが互いに平行になるように設置されて、前記溶融樹脂吐出ノズル孔の開口と前記高温気流吐出ノズル孔の開口とが１つの吐出ノズル面内に配置され、かつ前記吐出ノズル面の直径は、前記溶融樹脂吐出ノズル孔の溶融樹脂吐出方向から反対側に向かうにつれて大きくなるように傾斜した紡糸ノズル先端部を形成しているとともに、
   前記紡糸ノズル先端部は、
   前記高温気流吐出ノズル孔の外周縁部と前記紡糸ノズル先端部の外周部との最短距離Ｌ１は、０ｍｍより大きく１ｍｍ以下であり、
   前記溶融樹脂吐出ノズル孔の外周縁部と前記高温気流吐出ノズル孔の前記外周縁部の最短距離Ｌ２は０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下であり、
   前記突出したノズル形状部の周囲に対する高さＨ１は５ｍｍ以上１００ｍｍ以下であるといった寸法関係を満たし、
   前記１つの溶融樹脂吐出ノズル孔に対して、前記１つの高温気流吐出ノズル孔を配置して紡糸ノズルを形成し、前記紡糸ノズルを複数並べて多連ノズルを構成する、極細繊維生成装置。
9. 前記多連ノズルは、隣接する前記紡糸ノズル間をつなぐ曲線の鉛直方向の上側の曲率半径が、前記高温気流吐出ノズル孔の鉛直方向の上側にある曲線の曲率半径より大きい、請求項８に記載の極細繊維生成装置。