JPH11247062A - 繊維を形成する装置および方法 - Google Patents

繊維を形成する装置および方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ポリマーを周期的に排出できる装置と方法。 【解決手段】 繊維形成樹脂から繊維を断続的に形成す
る装置は、(a) ダイ・ハウジングと、(b) 溶融繊維形成
樹脂の供給を受ける樹脂チェンバーを有し、前記ダイ・
ハウジング内部に配置されたダイ組立体と、(c) 前記溶
融樹脂の流れを引張して繊維に形成する繊維化手段と、
(d) 前記樹脂出口オリフィスから排出される前記溶融樹
脂の流れを選択的に遮断するオン・オフ制御手段とを備
える。前記樹脂チェンバーは、該樹脂チェンバーと流体
的に連通し、前記溶融樹脂流れを放出する樹脂出口オリ
フィスを有しており、前記溶融樹脂流れは第一軸を形成
している。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、看護用品、清掃用品お
よび拭布等の広範囲の用途に適した不織布の製造装置に
関する。より詳細には、本発明は、熱可塑性ポリマー樹
脂を形成している繊維から不織布を成形する新規な方法
および装置を提供する。
【０００２】
【従来の技術】不織布の製造技術は高度に発達してい
る。一般的な不織布ウェブの製造方法は、フィラメント
または繊維を種々の、あるいは特定の直径に成形し、ウ
ェブが所望の基本重量になるように、フィラメントまた
は繊維を重ね合わせるようにしてキャリア上に堆積させ
ることである。成形過程はできあがったウェブの特性に
大きな影響を与えるため、成形過程を制御するための多
くの手段が試みとして開発されてきた。例えば、１９５
１年１０月１６日付けでレイデッシュ（Ladisch)に付与
された米国特許第2,571,457 号が開示する噴射ノズル
は、ポリマーの流れ連続体を空気その他の弾性流体とと
もにノズルの中央オリフィスを通過させ、コーンの頂点
に向かう螺旋状流れとすることによって、フィラメント
及び／または繊維の直径を約１ミクロンまたはそれ以下
に成形する。１９６２年１月２３日付けでレイディッシ
ュに付与された米国特許第3,017,664 号が開示する繊維
成形ノズルにおいては、ポリマーの流れ連続体がノズル
オリフィスから管の形状をなして排出される。この管形
状体は、ポリマーが、オリフィス内部に位置している円
筒体の外周壁にわたって拡散することによって形成され
る。ポリマーのフィルムの回りに高速度で螺旋状に回転
している弾性流体によってフィルムと該弾性流体との間
に真空がつくり出される。繊維は、液体状になっている
繊維のフィルムから引き出され、弾性流体内部において
細く引き抜かれる。これら二つのレイディッシュの特許
はオリフィスから流出する樹脂の流れをとり囲む螺旋状
に回転する空気流を開示しているが、空気はポリマー連
続体をとり囲んでいないノズル開口を通って排出される
ものである。
【０００３】１９７０年１２月１日付けでワグナー（Wa
gner) 他に付与された米国特許第3,543,332 号は回転ノ
ズルを利用した繊維製造装置を開示している。回転ノズ
ルは、ポリマーの流れ連続体を形成する中央オリフィス
と、中央オリフィスをとり囲むように配置され、繊維成
形空気を通過させる付属オリフィスとを有している。１
９７３年８月２３日付けでケラー（Keller) 他に付与さ
れた米国特許第3,755,527 号は溶融吹付不織合成ポリマ
ーマットの製造方法を開示している。この溶融吹付方法
は複数の押し出しオリフィスを用いる。溶融ポリマー樹
脂はこの押し出しオリフィスを通って押し出される。複
数のオリフィスの各側面上には、。加熱気体流を供給す
る加熱空気スロットがある。この加熱気体流は、樹脂で
形成された複数の繊維流れ連続体の各側面上にあるシー
トのような形状をなしている。１０〜４０ミクロンの直
径を有する繊維をつくり出すため、ダイ先端の温度、樹
脂の流量および樹脂の分子量を適当に選択して、ダイ孔
内部のみかけの粘度が１０〜８００ポアズ[poise] とな
るようにする。次いで、ダイ先端温度を変化させて、粘
度を作動範囲になるにように調整する。
【０００４】１９７５年９月１６日付けでブレアー（Bl
air)に付与された米国特許第3,905,734 号は溶融吹付技
術を利用した連続管状体形成装置を改良したものを開示
している。この装置は、ポリマー排出オリフィスの各側
面上におけるナイフ状の気体流れ連続体を利用してい
る。１９７６年８月３１日付けバンティン（Buntin) 他
に付与された米国特許第3,978,185 号は熱可塑性ポリマ
ー繊維からつくられた溶融吹付不織マットを開示してい
る。同特許によれば、この溶融吹付不織マットはポリマ
ーショットがほぼ完全になくなっており、また特定の溶
融吹付方法によって高ポリマー処理率において製造され
る。この溶融吹付では、特定の粘度範囲を有する熱可塑
性ポリマー樹脂は、遊離基含有化合物の存在によって品
位が低下している。
【０００５】オシド（Oshido) 他に付与された１９７９
年１月２３日付けの米国特許第4,135,903 号及び１９８
０年１月２９日付けの米国特許第4,185,981 号は、高速
気体流れを利用して熱軟化物質から繊維を製造する方法
及び装置を開示している。この方法及び装置は、中心軸
の回りに溶融ポリマーを回転させ、ほぼ円錐形に成形す
る。この円錐形の断面積は第一コーン内の流れ方向に向
かって漸次減少しており、円錐形溶融ポリマーは第一コ
ーンの先端から流れ方向に、かつ第二コーンの半径方向
外方に繊維の形状をなして進んで行く。樹脂を形成して
いる溶融繊維から布をつくり、そしてその布からマット
をつくる装置及び方法であって、一孔当たりの処理量が
増加し、作動範囲もより広くなっている装置及び方法を
さらに開発することは依然として課題である。
【０００６】前述の文献か開示する装置及び方法によれ
ば、不織布からなる平坦なマットまたはウェブ成形する
ことができるが、それらのマットまたはウェブは、おむ
つその他の看護用品のような他の物品への組み込み、ま
たは使い捨て作業着のような用品への転換加工を必要と
するものである。不織繊維製造技術の進歩にともなっ
て、それらの物品の用途や応用範囲は相当に広がってき
た。新しい用途や応用範囲が見つかるにつれて、現在の
製品の限界が次第に明らかになっている。繊維製品に用
いられるポリマーのコストが上昇することに伴って、製
品自体のコストも重要な要素になっている。不織製品の
コストを下げる一つの方法は製品の生産率を上げること
である。しかしながら、現在の溶融吹付基においては、
溶融吹付ダイスが処理し得るポリマー量に厳しい限界が
ある。ポリマーの粘度と圧力が増加すると、この業界で
はよく知られているように、ダイスが砕けたり、避けた
りする可能性も増大する。したがって、本発明の目的
は、より高圧のポリマーを処理し、従来の溶融吹付ダイ
先端構造と比較して一孔当たりのポリマー処理量を増大
させることがてできる装置および方法を提供することで
ある。
【０００７】不織繊維製品およびその結果物としてのウ
ェブにおけるもう一つの大きな問題は、ショット(shot)
と呼ばれる現象である。このショットが起こるのは、引
かれてきた空気が押し出されたポリマーの流れ連続体に
正しく作用しなかったときである。このような状況が生
じると、ポリマーの小さなビーズが繊維に沿って形成さ
れ、このためできあがったウェブは大変ラフな手触りを
有することになる。この原因は、装置の設計、ポリマー
に対する空気の比の不適切な調整、処理条件、あるいは
これらの組み合わせである。ほとんど全ての場合におい
て、ショットは好ましいことではない。したがって、本
発明の目的は、必要な場合には、押し出されたポリマー
に対して、その周囲に送る空気流量を増加させ、ショッ
トを減少させ、さらに、繊維成形効率を増加させるか、
あるいは、必要な場合には、処理工程を逆戻りさせる装
置及び方法を提供することである。
【０００８】不織製品に対する要求がより複雑になるに
伴い、不織製品は、異種のポリマー化合物及び／または
異なる繊維サイズの繊維を緊密にからませて成形するこ
とが要求される。一以上のポリマー及び／または繊維を
使用している実際の製品は複数バンク積層装置を用いて
製造することが必要である。この装置においては、ダイ
の一のパンクは一種類のサイズの繊維またはポリマーを
製造し、他の組のダイは他のサイズの繊維またはポリマ
ーを製造する。したがって、本発明の目的は、多成分不
織製品をより一般的な、かつ効率的な方法で製造する装
置及び方法を提供することである。さらに現在の溶融吹
付装置及び方法の欠点は、三次元的構造であって、及び
／または縦、横方向のいずれか、あるいは双方における
密度を適切に区分した不織物品をつくり出すことができ
ないことである。このことの主な原因は、前述の溶融吹
付装置は構造が平面的で、ポリマーを加熱する必要性お
よび不活性ポリマーによるダイ孔の閉塞の問題があるた
め、連続的に作動させなければならないことである。こ
の結果、これらの装置は、種々の密度や他の特性を有す
る不織物品を連続的に循環してつくり出すことができな
い。したがって、本発明の目的は、繊維成形工程中にお
いてポリマーを周期的に排出することができる装置及び
方法を提供することである。
【０００９】現在の溶融吹付装置では、製品は特定の幅
を有するようにつくられるが、この幅は通常は溶融吹付
ダイ先端または開口部のパンクの幅に相当している。幅
を変えるためには、ダイ孔を塞ぐか、あるいは装置を止
めて、より小さい、または、より大きいダイ先端のパン
クに交換することを必要とする。したがって、本発明の
目的は、不織物品の幅をそのような交換なしに変えるこ
とができる装置及び方法を提供することである。最後
に、現在の溶融吹付装置は、小さいダイ開口が凝固した
ポリマーで充満すると詰まることが多い。実際、装置の
作動中にダイ開口が詰まらないことはほとんどない。ご
く少数のダイ開口が詰まっても製品の品質には影響は出
ないが、一旦、多数のダイ開口が詰まると、ダイ先端は
費用と時間のかかる方法によって清掃しなければならな
い。したがって、本発明の目的は、自動清掃が可能な装
置および方法を提供することである。
【００１０】本発明のこれらの、および他の目的、利点
は以下の説明、図面、特許請求の範囲を参照することに
よって、より明確になる。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、熱可塑
性ポリマー樹脂を形成している繊維からなる不織ウェブ
を成形する方法および装置が提供される。このウェブ成
形装置は、熱可塑性ポリマー樹脂を形成している溶融ウ
ェブを供給するリザーバ手段と、前記樹脂を前記リザー
バ手段から吸い上げ繊維形成ダイに送るポンプ手段とを
備えている。ダイ手段はリザーバ手段から吸い上げられ
る樹脂の不連続流れを形成する。ダイ手段は、第一流体
通路手段を用いて、樹脂流れから繊維を成形する繊維成
形手段を備えている。第一流体通路手段は空気その他の
流体の流れを形成する。この流体の流れは樹脂流れと接
触し、ダイ手段から所定の距離の間において樹脂流れを
実質的にとり囲んでいる。繊維成形手段は、形成された
繊維と接触し、繊維を細くするための第二流体通路手段
を備えることもできる。ダイ手段から調節可能な所定の
距離に隔置された受け取り手段は、流体通路手段から成
形されたウェブを集め、不織ウェブを成形する。ダイ手
段内部にあって、水圧で作動するステムは繊維成形樹脂
の流れを選択的に停止させるオン・オフ制御を行う。ス
テムは、また、ダイ手段から樹脂の破片を除去するため
に用いることもできる。
【００１２】本発明の他の利点は、添付図面を参照して
行う以下の詳細な説明によって一層明らかになる。
【００１３】
【実施例】図１は、熱可塑性ポリマー樹脂を形成してい
る繊維から不織ウェブを成形する装置１０を概略的に示
した図である。ウェブ成形装置１０を熱可塑性ポリマー
樹脂を形成している溶融繊維を供給するリザーバ１２を
有する。ここで用いる樹脂はよく知られているものであ
る。本発明を実施する際に使用するく樹脂の例として
は、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエーテルエス
テル・コポリマー、ポリウレタン、ポリエーテル−アミ
ド・コポリマー、スチレン−エチレン、ブチレン・コポ
リマーがあるが、これらに限定されるものではない。さ
らに、これらのポリマーやコポリマーの特性は、当業者
には周知の各種流れ調整剤その他の添加剤を加えること
によって、さらに高めることができる。
【００１４】これらのポリマーのうちの多くは、現在の
溶融吹付機において、高速で処理することは、不可能で
はないにしても相当に困難である。ポリマーの粘度の高
さによって、高圧になるとダイが詰まるからである。そ
のようなポリマーの例としては、ＰＥＴポリエステル、
スチレン−エチレン、ブチレン・コポリマー、ポリエー
テルエステル・コポリマーがある。以下に述べるよう
に、これらのポリマーは本発明に係る方法及び装置を用
いることによって押し出しが可能となる。リザーバ１２
はポリマー樹脂を溶融し、それを溶融状態に保つ手段を
備えている。多くの樹脂は１４９〜２６０℃の範囲の温
度で溶融する。したがって、リザーバ１２は樹脂の温度
を少なくともこの範囲に維持できるものでなければなら
ない。ポンプ１４はリザーバ１２から溶融樹脂を吸い上
げ、それを一または二以上の繊維成形ダイ１６に送る。
ウェブ成形装置１０は、オン・オフ制御手段を作動させ
るための加圧空気１８の供給源と、溶融樹脂を繊維状に
するための繊維化用流体２０の供給源とを備えている。
図３および図４に示すように、本発明に係る繊維および
不織物品を成形するため、ダイ１６は１個あるいは複数
個の結合体を用いることができる。
【００１５】ダイ１６から放出される繊維２２は連続ワ
イヤ成形ベルト２４その他の受容手段上に集められ、ウ
ェブ２６となる。受容手段はベルト２４が繊維２２を受
け取る部分の下方に真空をつくり出す真空形成手段２７
を備えることができる。真空形成手段２７はウェブ２６
を効果的にベルト２４の表面に引きつけ、できあがった
不織ウェブ２６の密度に影響を与える。ベルト２４が繊
維２２を受け取る表面はダイ１６から所定ょ距離Ａ′の
間隔を有する。できあがったウェブ２６は巻き取りロー
ラー２８により巻き取られるようにすることもできる。
あるいは、ウェブ２６はこの成形過程からさらに下流側
に送ることもできる。一般に、成形距離Ａ′は約７〜１
００cmである。図２には、繊維成形ダイ１６が最も単純
な形式のものとして示されている。ダイ１６は、このダ
イ１６を受け入れるハウジング２９を有しており、ハウ
ジング２９は樹脂ノズル３１を備えている。樹脂ノズル
３１には、空気形成チェンバー３３を外周に有してお
り、空気プレート３５を先端に嵌めている。空気プレー
ト３５は、複数のノズルに設ける複数の開口を有するよ
うにすることもできる。図３および図４は直列に並んだ
四つの組立体３６を示している。あるいは、組立体３６
は複数の列に並べ、またはジグザグ状に並べて、単位幅
当たりの開口の数を増やすようにすることもできる。樹
脂ノズル３１には格納式プランジャー組立体３７（オン
・オフ制御手段の一部）が嵌合している。格納式プラン
ジャー組立体３７は樹脂流れを止めて、ノズルオリフィ
スの清掃を行う。ダイ１６には空気と溶融樹脂の双方が
供給される。空気は格納式プランジャ組立体３７を作動
させることと、後に詳述するように、溶融樹脂を引っ張
り、細くして繊維にすることとの双方に用いられる。
【００１６】図２において、ダイ１６の入口から出口ま
での溶融樹脂の流れを追跡してみると、溶融樹脂は最
初、樹脂入口ポート３８を通ってダイ１６のハウジング
２９に入り、ダイ１６の内部にあるノズル３１内部に導
かれる。ノズル３１は樹脂流れチェンバー３９を備えて
おり、樹脂流れチェンバー３９は、水圧で作動するプラ
ンジャー組立体３７を内部に含み、プランジャー組立体
３７を取り囲んでいる。このように、樹脂入口ポート３
８と樹脂流れチェンバー３９とは相互に流体的に連通し
ている。溶融樹脂が樹脂流れチェンバー３９に入ると、
溶融樹脂はチェンバー３９を満たし、チェンバー３９に
圧力を作用させる。次いで、溶融樹脂は樹脂流体毛細管
４０を通ってチェンバー３９から排出され、空気プレー
ト組立体３５内部にある樹脂出口オリフィス４１を介し
て繊維に成形される。最初の状態では、プランジャー組
立体３７が樹脂出口オリフィス４１の基底部に対向して
位置しているので、溶融樹脂は排出されない。プランジ
ャー組立体３７が格納され、樹脂出口オリフィス４１の
基底部から離れると、樹脂は樹脂流れチェンバー３９か
ら排出され、繊維２２の成形が開始される。
【００１７】樹脂出口オリフィス４１から排出された樹
脂を繊維状にし、細くするため、繊維状化空気その他の
流体が樹脂をとり囲み、樹脂を引張し、繊維２２にす
る。このため、ダイ手段１６には、繊維２２を引張し、
細くするための第一繊維化手段、必要な場合には、さら
に第二繊維化手段が備えられる。繊維化を促進する源と
しての空気その他の流体は流体入口ポート４２からダイ
１６に入る。図２からわかるように、流体入口ポート４
２は空気形成チェンバー３３と流体的に連通している。
空気形成チェンバー３３はハウジング２９、ダイ１６の
空気プレート３５の内壁とノズル３１の外壁との間の空
間として形成されている。空気形成チェンバー３３は少
なくともノズル３１の下部を囲んでおり、空気プレート
３５まで延びており、環状流体出口ポート４３で終わっ
ている。環状流体出口ポート４３は3.０〜5.０mmの範囲
の直径を有している。この環状流体出口ポート４３が繊
維２２を細くし、繊維状にするための第一繊維化手段を
形成している。環状流体出口ポート４３は直径が小さく
されているので、繊維化用空気は速度を増し、このた
め、繊維２２はより細くされる。
【００１８】溶融繊維２２をより細く繊維化するため、
第二の繊維化手段を設けることもできる。図２および図
３を参照すると、空気プレート組立体３５は第二流体出
口ポート４４と嵌合している。第二流体出口ポート４４
は第一流体出口ポート４３から半径方向および軸方向外
方に隔置されており、複数の第二の流体流れをつくり出
す。この第二の流体流れは溶融樹脂と衝突し、繊維をよ
り細くする。これらの第二流体出口ポート４４は流体チ
ャネル４５を介して空気供給源２０と連通している流体
チャネル４５は第二流体出口ポート４４と空気形成チェ
ンバー３３とを連結している。あるいは、図示していな
いが、第二流体出口ポート４４は独立の加圧流体源と結
合させることもできる。これによって、その加圧流体源
から放出される流体の種類および／または圧力は第一繊
維化用流体とは独立に制御することができる。適切な繊
維及びウェブの形成にとって重要なことは繊維の形成と
それに続く細流化とのバランスである。ノズル３１、樹
脂出口オリフィス４１と第一、第二繊維化流体流れとの
間の相互作用については後にさらに詳述する。
【００１９】図２と関連して、図５に詳細に示すよう
に、樹脂出口オリフィス４１と環状流体出口ポート４３
とは、ダイ１６の空気プレート３５内にある環状壁４６
の上方において集合する。環状壁４６の高さは線４８と
線４９との間の長さＢ′により表される。この長さＢ′
は機械の仕様により制限されるものであるが、環状壁４
６の高さＢ′は0.５mm以下であることが好ましい。この
高さが大きくなりすぎると、樹脂出口オリフィス４１か
ら排出される溶融樹脂は環状壁４６上に集まり、溶融樹
脂の大きな一滴がウェブ２６上に落下することになる。
これらの大きな滴下は「ショット」と呼ばれており、不
織ウェブの最終用途に応じて必要であったり、不要であ
ったりする。樹脂出口オリフィス４１と環状流体出口ポ
ート４３とは環状壁４６上において集合するので、ノズ
ル３１、したがって樹脂出口オリフィス４１は、空気プ
レート３５に対して変位することができ、したがって、
ダイ１６内部の凹部の容量を変化させることができる。
この凹部の長さＣ′は樹脂出口オリフィス４１の端部
（線５０）と環状壁４６の底辺（線４８）との間の長さ
として測定される。この長さＣ′を調整することによっ
て、環状流体出口ポート４３からの空気流れの効果を溶
融樹脂の繊維化に対して良好にすることができる。凹部
の長さＣ′は０〜５mmであることが好ましい。長さＣ′
は空気流れ、ポリマーの粘度及び他の各種要因に依存す
るものであるが、これらを適当に組み合わせることによ
り溶融樹脂の効果的な制御及び繊維化を行うことができ
る。Ｃ′＝０の場合には、環状流体出口ポート４３は、
ハウジング２９の空気プレート３５の外周表面によって
形成される平面と同一平面内に位置する。この同一平面
は図５に示す線４８を含んでいる。一般的に、長さＣ′
が減少するほど、環状流体出口ポート４３から放出され
る空気は高速度となり、樹脂出口オリフィス４１から排
出される溶融樹脂は一層細流化される。この逆に、長さ
Ｃ′が増加するほど、環状流体出口ポート４３から放出
される空気は低速度となり、樹脂出口オリフィス４１か
ら排出される溶融樹脂が細流化される度合いは低下す
る。また、ある場合には、ノズル３１をハウジング２９
の外周表面によって形成される表面を越えて延ばす方が
好ましい場合もある。
【００２０】図２および図５を参照すると、空気はダイ
１６のハウジング２９の側面にある流体入口ポート４２
を通って流体出口ポート４３へ送られる。流体入口ポー
ト４２は空気を空気形成チェンバー３３へ向ける。空気
形成チェンバー３３はノズル３１を囲んでおり、空気プ
レート３５内の流体出口ポートと連通している。空気形
成チェンバー３３は空洞表面５６を有している。空洞表
面５６は、断面がほぼ環状である円筒部分５８と、空気
プレート３５内に位置する第二円錐台部分６０とからな
る。第二円錐台部分６０の表面は図４および図５の角度
Ｄ′で定められる第一流体流れ角度をもって傾斜してい
る。第一繊維化流体はこの角度Ｄ′をもって第一軸６１
に沿って排出されている溶融樹脂の流れに対して向けら
れる。第一流体流れ角度Ｄ′はノズル３１の垂直軸、す
なわち第一軸６１と、第二円錐台部分６０の傾斜表面に
対する接線５１との間の角度である。一般的には、この
第一流体流れ角度Ｄ′は約１５〜６０°である。この第
一軸６１は、溶融樹脂が樹脂出口オリフィス４１から排
出されるときに、溶融樹脂の最初の流れ通路を定めるも
のである。
【００２１】図２から図５までを参照すると、空気プレ
ート３５は第二流体出口ポート４４を備えることができ
る。この第二流体出口ポート４４は第一流体出口ポート
４３から半径方向および軸方向外方に隔置されており、
複数の第二流体流れをつくり出す。この第二流体流れは
溶融樹脂と衝突し、溶融樹脂を繊維化する。これらの第
二流体出口ポート４４は流体チャネル４５を介して空気
供給源２０と速通している。この空気チャネル４５は第
二流体出口ポート４４を空気形成チェンバー３３と連結
している。あるいは、図示していないが、第二流体出口
ポート４４は独立の流体源と連結させてもよい。これに
よって、その流体源から放出させる流体の種類及び／ま
たは圧力を第一繊維化流体源とは独立に制御することが
できる。また、第二流体出口ポート４４は、異なる繊維
形成効果を得るために、大きさの異なる円形または他の
形状の断面を有していてもよい。
【００２２】第二流体出口ポート４４はノズル３１の長
手方向軸６１の半径方向内方に角度をなしており、この
ため第二繊維化流体は所定の角度をもって予備的に形成
された繊維２２と衝突する。この角度は第二流体流れ角
度Ｅ′と呼ばれ、溶融樹脂流れの第一軸６１（ノズル３
１の長手方向軸）と、第二流体出口ポート４４から排出
される流体流れのいずれかに対する接線５２との間の角
度として測定される（図５参照）。この角度Ｅ′は１〜
４５°の範囲で変化し得る。空気プレート３５の凹部底
面６２は第一および第二繊維化用流体流れと共働して限
定繊維化領域を形成している。この限定繊維化領域にお
いては、流体出口ポート４３を通った第一繊維化用流体
が樹脂出口オリフィス４１から排出された溶融樹脂の流
れと接触し、溶融樹脂の流れをほぼとり囲む。次いで、
第二繊維化用流体は予備的に形成された繊維と衝突す
る。第一及び第二流体出口ポート４３、４４から排出さ
れた繊維化用空気は、ダイから排出される際、自由膨張
噴射気体のように行動する。この気体膨張によって大規
模な乱流が生成し、このため溶融樹脂の流れは雑多な方
向に飛散する。こうして、溶融樹脂の流れは相当程度に
細流化され、繊維化される。第二繊維化流れは第一繊維
化流体流れによって拡散した繊維と衝突し、二つの流れ
が衝突した地点において繊維化用流体は非円形の膨張気
体６３、６４、６５、６６（図５参照）を形成する。こ
のような乱流繊維化方法は、工業界では一般的である溶
融吹付方法と類似している。しかしながら、逆に本発明
に係る方法及び装置は現在の溶融吹付装置及び技術と比
較してノズル１個当たりの処理量が５０倍である。不織
方法その他の連続フィラメント繊維化方法によって、繊
維化用空気は積層領域において制御される。これによっ
て溶融樹脂を制御状態の下に細流化できる。乱流繊維化
方法の利点は、積層連続的フィラメント方法よりも細流
化を一層進めることができることである。細流化を一層
進めることができれば、その結果としてより小さなサイ
ズの繊維を形成することができる。
【００２３】第一及び第二繊維化用流体の繊維に対する
種々の応用範囲の他に、繊維の成形を行うノズル３１に
も種々の応用を行うことができる。図６及び図７に詳細
に示すように、ノズル３１の第一実験例は第一軸部分６
８を備えている。第一軸部分６８は所定の半径を有し、
軸端部７０を備えている。軸端部７０にはランド表面７
２が形成されており、このランド表面７２に樹脂出口オ
リフィス４１がある。軸端部７０は所定の半径を有して
おり、その半径は第一軸部分６８の半径より小さい。さ
らに、ノズル３１は第一軸部分６８と軸端部７０との間
に延びるテーパ付軸部分７４を有する。テーパ付軸部分
７４のテーパの角度は、ノズル３１の長手方向軸６１
と、円錐台部分７４のテーパ状表面の接線７３との間の
角度Ｆ′により定まる。一般的に、この円錐台角度Ｆ′
は約１５〜６０°である。さらに、ノズル３１はノズル
３１をダイ１６のハウジング２９に結合させるためのネ
ジ付端部７５を備えることができる。
【００２４】ノズル３１は、さらに、流体の流れをノズ
ル３１の周囲に向ける手段を備える。この流体流れ方向
決定手段はノズル３１の外周面上にある複数の溝７６か
らなる。溝７６はテーパ付軸部分７４から軸端部７０に
延び、さらに、ランド表面７２に達している。本発明に
おけるノズルの第二の実施例を図８および図９に示す。
同様の構成要素は同じ番号に「′」を付して表す。本実
施例ではノズル３１′は軸端部７０を備えていない。ラ
ンド表面７２′はテーパ付軸部分７４′の末端にある。
図７と図９の双方の実施例に示されているように、溝７
６、７６′はランド表面７２、７２′まで延びている。
繊維化用空気供給源２０が供給する第一空気流れは、図
２に示す流体入口ポート４２を通ってダイ１６内部に流
入する。内部空洞３３は流入してきた空気をノズル３１
の周囲に分散させるためのバランス用チャネルとして作
用する。空気はノズル３１の周囲で平衡を保ち、装置内
部の空気圧によって、空洞３３内部にある空気流れチャ
ネルの流体出口ポート４３へ向かう。この第一空気は、
ノズル３１の外周上に複合的な角度をもって切り込まれ
て形成された溝７６、７６′を流れることによって、繊
維化用空気は新しく成形された繊維２２の周囲に螺旋状
に旋回し、その繊維２２を細流化する。
【００２５】溝螺旋角度Ｇ′は、図１０に示すように、
ノズル３１の第一軸６１と、一つの溝７６の長手方向軸
に平衡な線７８とがなす角度である。溝螺旋角度Ｇ′は
一般的に約２０〜４５°である。この溝螺旋角度によっ
て、樹脂出口オリフィス４１から流出された溶融樹脂流
れに作用する流体流れの回転力及び遠心力が定まる。溝
アタック角度Ｈ′によって空気がどれくらい早期に溶融
樹脂流れと接触するかが決まる。この角度はノズル３１
の長手方向軸６１と、一の溝７６の内面８３と平行な線
７９とがなす角度である（図１１参照）。この溝アタッ
ク角度Ｈ′と空気形成チェンバー３３の円錐台部分６０
の角度とによって、第一空気が溝７６を流れ、樹脂出口
オリフィス４１から排出された溶融樹脂の流れと接触す
るときのその衝突位置が定まる。溝アタック角度Ｈ′は
約７〜６０°である。
【００２６】図１２及び図１３に示すノズルの第三実験
例においては、ノズル３１はテーパ付軸部分７４または
ランド表面７２上に溝を有していない。この第三実験例
においては、溝が設けられていないことから空気流れの
回転力は最小になっている。このことは、比較的小さい
溶融強度を有する特定の溶融ポリマーにとっては好適で
ある。ダイ・ハウジング２９の内部には、流れの特性を
変え、ひいては本発明に係る方法および装置によってつ
くられた繊維２２の成形状況を変えることができる多数
の表面が存在する。本発明の特に有用な特徴はノズル３
１の代替可能性である。空気プレート３５を取り外せ
ば、ノズル３１を取り外して新しいものと交換できる。
この結果、ノズルを交換するだけでも樹脂や繊維の成形
状況をある程度変化させることができる。
【００２７】また、溶融樹脂の流れ、ひいては繊維の形
成を選択的に開始または停止する手段が設けられている
ことによって、本発明は他の利点をも有する。図３およ
び図４に示すような複数ダイ装置においては、一つもし
くは複数個、またはすべてのノズルを順にオン・オフ制
御することができる。これによって、繊維成形工程を途
中で停止させることが可能になり、それぞれ分離した個
々の不織ウェブをつくることができる。さらに、ノズル
を選択的に順にオン・オフ制御することができるので、
不織ウェブは縦方向および横方向のいずれか、あるいは
双方において基本重量（坪量）を変化させて成形するこ
とができる。看護用品（おむつ、生理用品等）の成形の
ようなライン式製造においては、製品の設計領域および
特性として、例えば一定幅の吸収特性を有するようにす
ることもできる。これを達成するために、装置１０は、
樹脂出口オリフィス４１から排出される樹脂流れを選択
的に停止または開始し得るオン・オフ制御手段を備えて
いる。このオン・オフ制御手段は同時に樹脂出口オリフ
ィス４１から樹脂の破片を除去することも行う。
【００２８】図２および図５を参照すると、オン・オフ
制御手段は空気圧装置９０を備えている。空気圧装置９
０はダイ・ハウジング２９と結合しており、ダイ・ハウ
ジング２９の一部を形成している。空気圧装置９０から
延びて樹脂流れチェンバー３９内部にかけてプランジャ
ー組立体、すなわち往復ステム９２が設けられている。
往復ステム９２は樹脂流体毛細管４０上に位置する先端
９４を有している。往復ステム９２は着座位置と非着座
位置との間を往復動する。図２および図５に示すよう
に、非着座位置においては先端９４は樹脂流れチェンバ
ー３９内部に引き込まれており、この状態では先端９４
は樹脂流体毛細管４０から隔置されている。着座位置
（図示せず）においては、往復ステム９２の先端９４は
毛細管４０上に着座している。往復ステム９２が着座す
ることによって、静水圧が毛細管４０内に生じ、これに
よって毛細管４０内の破片がとり除かれ、そして樹脂出
口オリフィス４１からの溶融樹脂の流れが制限される。
【００２９】空気圧装置９０は、図２に示すように、上
部室９６ａと下部９６ｂとを備える空気圧室９６を有し
ている。往復ステム９２は空気圧室９６内部に延びる端
部９８を有している。往復ステム９２の端部９８にはピ
ストン１００が取り付けられており、このピストン１０
０にはシール１０２が嵌合しており、空気圧室９６の壁
部と接触し、空気圧室９６を上部室９６ａと下部室９６
ｂとに分けている。空気圧室９６は空気圧室９６内に開
口している一対の水圧流体ポート１０４、１０６を備え
ている。両ポート１０４、１０６からピストン１００の
両側に可変流体圧が導かれ、ピストン１００を空気圧室
９６内部で往復動させる。これによって、往復ステム９
２が着座位置と非着座位置との間を往復動する。樹脂流
れチェンバー３９にはステムポート１０８が設けられて
いる。往復ステム９２はこのステムポート１０８を通っ
て延びている。往復ステム９２とステムポート１０８と
の間には耐高温運動用シール１１０が配置されている。
耐高温運動用シール１１０は往復ステム９２とステムポ
ート１０８との摺動係合に対して完全なシールを行うも
ので、溶融樹脂がステムポート１０８を通って流れ出す
ことを防止する。耐高温運動用シール１１０は断面がＵ
字型でしる。このため、流入してくるポリマー樹脂によ
る圧力を受けて、往復ステム９２とポート１０８の壁部
との間の空間内で膨張し得る。このように、耐高温運動
用シール１１０は、溶融樹脂の圧力が作用している状態
下において、溶融樹脂と外部とを遮断している。このシ
ール機構は３５０℃までの温度において有効にシール作
用を行う。オン・オフ機構が作動すると、上部室９６ａ
と下部室９６ｂのいずれかが選択的に加圧される。オン
・オフ機構をオンの状態にして溶融樹脂の樹脂出口オリ
フィス４１からの流出を始めると、上部室９６ａ内の圧
力はポート１０４を通って逃げ、加圧空気がポート１０
６から下部室９６ｂ内に導入される。このようにピスト
ン１００の両側の圧力のつり合いがくずれると、ピスト
ン１００はさらに上部室９６ａの方向へ移動し、往復ス
テム９２の先端９４は毛細管４０から離脱する。これに
よって、溶融樹脂は樹脂流れチェンバー３９から樹脂出
口オリフィス４１を通って流出されるようになる。オン
・オフ機構をオフの状態にして溶融樹脂の流れを止める
と、前述とは逆の作動が行われる。すなわち、下部室９
６ｂ内の圧力が減少し、上部室９６ａ内の圧力が増加
し、再びビストン１００両側の圧力のつり合いがくずれ
る。これによって、往復ステム９２の先端９４が毛細管
４０上に着座し、溶融樹脂の流れを停止させる。さら
に、この作動によって毛細管４０内に十分な静水圧が発
生し、毛細管４０内部の破片を取り除く。あるいは、空
気圧装置９０を改良して、例えば、上部室９６ａと下部
室９６ｂのいずれか一方に機械式バネ（図示せず）を設
けるようにすることもできる。このバネの力がピストン
１００に作用し、往復ステム９２を着座位置または非着
座位置のいずれかに保つ。バネを設けていない方の室に
は空気圧を作用させる必要はない。このように、本発明
は、変化する状態の下においても利用でき、有効な処理
範囲を確保でき、従来の溶融吹付方法よりも有意義であ
る。
【００３０】本発明はさらに不織ウェブ１６を成形する
新規な方法を提供する。この方法は、繊維からなる多量
の溶融熱可塑性樹脂を供給し、この樹脂を繊維成形ダイ
１６に吸い上げ、ダイ１６から流出される樹脂の不連続
流れを形成し、空気その他の繊維化用流体の流れを成形
された樹脂流れと接触させ、樹脂流れをほぼとり囲むよ
うにさせ、ダイ１６から所定の距離Ａ′離れた地点にお
いて成形されたウェブを集積することからなる。より詳
細には、繊維化用流体の流れは所定の距離の間において
樹脂に完全に含有されることとなる。この距離はダイ凹
部距離Ｃ′と呼ばれ、図５に示す線４８と線５０との間
の距離である。この距離は出口オリフィスを空気開口４
３から引っ込めることによって変えることが可能であ
る。この方法は、さらに、空気形成チェンバー３３内部
にあるダイ１６内の樹脂ノズル３１の周囲に対して、流
体入口ポート４２から流入する流体流れをつり合わせる
工程を含む。流体流れは、ノズル３１の外周に形成され
た溝７６を流れることによって、ノズル３１の周囲に分
散する。第二の繊維化用流体を形成することによって、
繊維をより拡散させ、さらに繊維化を促進することがで
きる。この第二の繊維化用流体は繊維と衝突する少なく
とも二つの流体流れを含んでおり、第一空気流れをほぼ
とり囲み、そして流体流れと衝突して非円形の膨張気体
６３〜６６（図５参照）を形成することによって生じ
る。この第二繊維化用流体は、とり囲んでいる流体の両
側にある二つの出口オリフィス４４から流れてくるもの
であり、とり囲んでいる流体流れに対して図５に示す角
度Ｅ′をなして流れる。
【００３１】この方法は、さらに、樹脂出口オリフィス
４１から流出される樹脂の流れを選択的に停止させる工
程を含む。この樹脂流れの停止は往復ステム９２が往復
動することにより行われる。すなわち、往復ステム９２
の先端９４は樹脂流体毛細管４０の表面に着座し、樹脂
流れを止め、あるいは樹脂流体毛細管４０から往復ステ
ム９２の先端９４が離脱し、樹脂流れの停止を解除す
る。往復ステム９２の先端９４を着座すると、毛細管４
０内に静水圧が生じ、毛細管４０および樹脂出口オリフ
ィス４１から破片を除去する。往復ステム９２は、空気
圧室９６内部の該往復ステム９２に連結されたビストン
１００を空気圧で付勢することによって往復動し、往復
ステム９２の先端９４が着座または非着座位置に位置す
る。往復ステム９２は短い、または長いストロークで往
復動することができる。
【００３２】樹脂出口オリフィス４１の好ましい直径の
範囲は0.５〜1.０mmである。ただし、実験によれば、繊
維化に有効なポリマーオリフィス直径は最大で３mmであ
る。繊維化に有効なノズル凹部Ｃ′の長さは０〜５mmで
あった。ノズル温度は１３８〜３３０℃の範囲内で変化
した。また、実験によれば、繊維化に有効な空気流量は
ノズル１個当たり５６〜１５５８標準リットル／分であ
った。ノズル空気圧は、最大３１７ＫＰａの圧力を用い
て試験を行った結果、6.９〜１７２ＫＰａの範囲で変化
した。繊維化用空気温度は、使用したポリマーに応じ
て、１３７〜３４３℃の範囲で変化した。ノズル先端と
ベルト２４の着地点との間の距離である形成距離Ａ′は
１５〜４６cmの範囲で変化した。ただし、実験によれ
ば、最低7.５cmから最大１０２cmの範囲内でも良好な結
果を示した。ポリマー排出量はノズル１個当たり0.７６
〜３８グラム／分の範囲で変化した。ただし、他の実験
によれば、ノズル１個当たり最低で0.１グラム／分から
最大で１５１グラム／分の範囲の排出量も可能であっ
た。本発明によって繊維化可能なポリマーには、ポリプ
ロピレン、ポリエチレン、ポリブチレン、ＰＥＴポリエ
ステル、ＰＥＴＧコポリエステル、ＰＢＴポリエステ
ル、エチレンビニルアセテート・コポリマー、ポリウレ
タン、ポリエーテルエステル・コポリマー、スチレン／
エチレンーブチレン・コポリマーがある。ただし、これ
らに限定されるものではない。
【００３３】本発明に係る装置および産品の機能や特性
を調べるため、以下に述べるように一連の実験を行っ
た。この実験に用いた装置は図１に概略的に示した型式
のものであり、図２に示すような一般的なダイ先端組立
体を備えたものである。これらのすべての例において
は、ノズル先端および空気プレートの形状は構造的に変
えることが可能であり、これによって、生成された繊維
の特性を変えることも可能である。さらに、ノズル凹部
距離および形成距離を変化させて、繊維の成形及び生成
される不織ウェブの特性に影響を与えることも可能であ
る。仕様するポリマーに応じて、他の要素を変化させて
繊維成形に影響を与えることも可能である。ここで、他
の要素とは、ポリマーの溶融温度、ノズル１個当たりの
ポリマー排出量〔グラム／分〕、ノズル１個当たりの空
気流量〔標準リントル／分〕、および成形空気の空気温
度である。ほとんどすべての場合において、樹脂は４個
のノズルを有する組立体から押し出される。しかしなが
ら、実験例８、９、１３、１４では１個のノズルを有す
る組立体が、実験例４で８個のノズルを有する組立体
が、実験例１２では１８個のノズルを有する組立体がそ
れぞれ用いられている。以下のすべての実験結果はノズ
ル１個当たりのものである。
【００３４】実験例１ ＰＥＴポリエステル（イーストマン・ケミカル・プロダ
クツ社の製品No. ９０２８）を２８７℃の溶融温度にお
いて、ノズル１個当たり3.１グラム／分の割合で押し出
す。この場合の溶融圧力は４５５ＫＰａである。繊維化
用流体としては空気を用いる。空気流量はノズル１個当
たり１７７標準リットル／分であり、空気温度は２９３
℃である。ダイ・ハウジング内部にある各ノズルは直径
１２mmの第一軸部分、直径５mmの円筒形の軸端部、直径
１mmの樹脂出口オリフィスを有し、円錐台部分の傾斜角
度は４５°である。各ノズルは６個の溝を備えており、
この溝の溝螺旋角度は２０°、溝アタック角度は７°で
ある。空気流れの構造に関しては、第一空気開口の直径
が５mm、第一流体流れ角度が４５°であり、二つの第二
空気オリフィスはともに1.５mmの直径を有し、相互に１
８０°の角度をなしている。第二流体流れ角度は４５°
である。ノズル凹部距離は２mmであり、ダイとベルトと
の間の成形距離は３8.１０cmである。これらの条件の下
において、繊維の平均直径は１5.５ミクロンであり、押
し出された繊維から成形されたウェブの密度は約0.０６
１グラム／cm3 であり、ショットの平均サイズは光学顕
微鏡を用いて0.０１５mm3 であった。
【００３５】実験例２ ＰＥＴＧコポリエステル（イーストマン・ケミカル・プ
ロダクツ社の製品名コーダー（Kodar)６７６３）を２８
７℃の溶融温度において、ノズル１個当たり7.４グラム
／分の割合で押し出す。この場合の溶融圧力は８９６Ｋ
Ｐａである。繊維化用流体としては空気を用いる。空気
流量はノズル１個当たり１２７標準リットル／分であ
り、空気温度は２８３℃である。ダイ・ハウジング内部
にある各ノズルは直径１２mmの第一軸部分、直径５mmの
円筒形の軸端部、直径１mmの樹脂出口オリフィスを有
し、円錐台部分の傾斜角度は４５°である。各ノズルは
６個の溝を備えており、この溝の溝螺旋角度は２０°、
溝アタック角度は７°である。空気流れの構造に関して
は、第一空気開口の直径が５mm、第一流体流れ角度が４
５°であり、二つの第二空気オリフィスはともに2.０mm
の直径を有し、相互に１８０°の角度をなしている。第
二流体流れ角度は４５°である。ノズル凹部距離は２mm
であり、ダイとベルトとの間の成形距離は５８cmであ
る。これらの条件の下において、繊維の平均直径は２4.
９ミクロンであり、押し出された繊維から成形されたウ
ェブの密度は約0.０５０グラム／cm3 であり、ショット
の平均サイズは光学顕微鏡を用いて0.００７６mm3 であ
った。
【００３６】実験例３ Ｂ．Ｆ．グッドリッチ（Goodrich) 社の製品であるポリ
ウレタン（製品名エスタン(Estane)５７４０Ｘ７３２）
を２１６℃の溶融温度において、ノズル１個当たり6.６
グラム／分の割合で押し出す。この場合の溶融圧力は８
２７ＫＰａである。繊維化用流体としては空気を用い
る。空気流量はノズル１個当たり１８４標準リットル／
分であり、空気温度は２３℃である。ダイ・ハウジング
内部にある各ノズルは直径１２mmの第一軸部分、直径５
mmの円筒形の軸端部、直径１mmの樹脂出口オリフィスを
有し、円錐台部分の傾斜角度は４５°である。各ノズル
は６個の溝を備えており、この溝の溝螺旋角度は２０
°、溝アタック角度は７°である。空気流れの構造に関
しては、第一空気開口の直径が５mm、第一流体流れ角度
が４５°であり、二つの第二空気オリフィスはともに1.
５mmの直径を有し、相互に１８０°の角度をなしてい
る。第二流体流れ角度は２５°である。ノズル凹部距離
は２mmであり、ダイとベルトとの間の成形距離は１５cm
である。これらの条件の下において、繊維の平均直径は
２４ミクロンであり、押し出された繊維から成形された
ウェブの密度は約0.１５０グラム／cm3 であり、ショッ
トの平均サイズは光学顕微鏡を用いて0.００９８mm3 で
あった。
【００３７】実験例４ スチレン−エチレン−ブチレン−スチレン・コポリマー
（シェル・ケミカル・カンパニー社の製品名クラトン(K
raton)Ｇ−２７４０Ｘ）を２３８℃の溶融温度におい
て、ノズル１個当たり3.７グラム／分の割合で押し出
す。この場合の溶融圧力は５８６ＫＰａである。繊維化
用流体としては空気を用いる。空気流量はノズル１個当
たり１２０標準リットル／分であり、空気温度は２６３
℃である。ダイ・ハウジング内部にある各ノズルは直径
１２mmの第一軸部分、直径４mmの円筒形の軸端部、直径
１mmの樹脂出口オリフィスを有し、円錐台部分の傾斜角
度は４５°である。各ノズルは６個の溝を備えており、
この溝の溝螺旋角度は２０°、溝アタック角度は４５°
である。空気流れの構造に関しては、第一空気開口の直
径が４mm、第一流体流れ角度が４５°であり、第一空気
開口の各側面上にある三つの第二空気オリフィスはいず
れも1.５mmの直径を有している。第二流体流れ角度は４
５°である。ノズル凹部距離は２mmであり、ダイとベル
トとの間の成形距離は２３cmである。これらの条件の下
において、繊維の平均直径は８６ミクロンであり、押し
出された繊維から成形されたウェブの密度は約0.１６１
グラム／cm 3 であり、ショットの平均サイズは光学顕微
鏡を用いて0.０２５mm3 であった。
【００３８】実験例５ ポリエチレン（ダウ・ケミカル社のアスパン(Aspun) ６
８１４）を８３％（重量％を表す。以下同じ）、ポリエ
チレン（アライド・ケミカル社のＡＣ−９）を１２％、
青ポリエチレン着色剤を４％、湿潤剤を１％含有するポ
リマーを２３２℃の溶融温度において、ノズル１個当た
り１8.９グラム／分の割合で押し出す。この場合の溶融
圧力は２７５８ＫＰａである。繊維化用流体としては空
気を用いる。空気流量はノズル１個当たり３４８標準リ
ットル／分であり、空気温度は２１０℃である。ダイ・
ハウジング内部にある各ノズルは直径１２mmの第一軸部
分、直径５mmの円筒形の軸端部、直径１mmの樹脂出口オ
リフィスを有し、円錐台部分の傾斜角度は４５°であ
る。各ノズルは６個の溝を備えており、この溝の溝螺旋
角度は２０°、溝アタック角度は７°である。空気流れ
の構造に関しては、第一空気開口の直径が５mm、第一流
体流れ角度が４５°であり、二つの第二空気オリフィス
はともに２mmの直径を有し、相互に１８０°の角度をな
している。第二流体流れ角度は４５°である。ノズル凹
部距離は４mmであり、ダイとベルトとの間の成形距離は
５４cmである。これらの条件の下において、繊維の平均
直径は２１ミクロンであり、押し出された繊維から成形
されたウェブの密度は約0.０７２グラム／cm3 であり、
ショットの平均サイズは光学顕微鏡を用いて0.２４mm3
であった。
【００３９】実験例６ ポリプロピレン（ハイモント・プロファクス(Himont Pr
ofax) 社のＰＦ−０１５）を９3.５％、青ポリプロピレ
ン濃厚顔料（スタンドリッジ・カラー（Standridge Gol
or) 社のNo. ５８３４）を4.０％、湿潤剤を2.５％それ
ぞれ含有する混合剤を２３５℃の溶融温度において、ノ
ズル１個当たり１8.９グラム／分の割合で押し出す。こ
の場合の溶融圧力は１１７２ＫＰａである。繊維化用流
体としては空気を用いる。空気流量はノズル１個当たり
２６６標準リットル／分であり、空気温度は２３５℃で
ある。ダイ・ハウジング内部にある各ノズルは直径１２
mmの第一軸部分、直径５mmの円筒形の軸端部、直径１mm
の樹脂出口オリフィスを有し、円錐台部分の傾斜角度は
４５°である。各ノズルは６個の溝を備えており、この
溝の溝螺旋角度は２０°、溝アタック角度は７°であ
る。空気流れの構造に関しては、第一空気開口の直径が
４mm、第一流体流れ角度が４５°であり、第一空気開口
の各側面上にある二つの第二空気オリフィスはともに1.
５mmの直径を有している。第二流体流れ角度は４５°で
ある。ノズル凹部距離は２mmであり、ダイとベルトとの
間の成形距離は４８cmである。これらの条件の下におい
て、繊維の平均直径は２１ミクロンであり、押し出され
た繊維から成形されたウェブの密度は約0.０８０グラム
／cm3 であり、ショットの平均サイズは光学顕微鏡を用
いて0.１１mm3 であった。
【００４０】実験例７ ポリプロピレン（ハイモント・プロファクス社のＰＦ−
０１５）を２６０℃の溶融温度において、ノズル１個当
たり2.８グラム／分の割合で押し出す。この場合の溶融
圧力は１０３ＫＰａである。繊維化用流体としては空気
を用いる。空気流量はノズル１個当たり５４５標準リッ
トル／分であり、空気温度は２６０℃である。ダイ・ハ
ウジング内部にある各ノズルは直径１２mmの第一軸部
分、直径1.２５mmの円筒形の軸端部、直径１mmの樹脂出
口オリフィスを有し、円錐台部分の傾斜角度は３０°で
ある。各ノズルには溝は設けられていない。空気流れの
構造に関しては、第一空気開口の直径が３mm、第一流体
流れ角度が３０°であり、空気プレートの各側面上の三
つの第二空気オリフィスはいずれも1.５mmの直径を有し
ている。第二流体流れ角度は４５°である。ノズル凹部
距離は0.５mmであり、ダイとベルトとの間の成形距離は
４８cmである。これらの条件の下において、繊維の平均
直径は2.３ミクロンであり、押し出された繊維から成形
されたウェブの密度は約0.０６９グラム／cm3 であり、
ショットの平均サイズは光学顕微鏡を用いて0.０３４mm
3 であった。
【００４１】実験例８ ポリプロピレン（ハイモン・プロファクス社のＰＦ−０
１５）を２６０℃の溶融温度において、ノズル１個当た
り１４８グラム／分の割合で押し出す。この場合の溶融
圧力は１７１０ＫＰａである。繊維化用流体としては空
気を用いる。空気流量はノズル１個当たり１５５８標準
リットル／分であり、空気温度は２６０℃である。ダイ
・ハウジング内部にある各ノズルは直径１２mmの第一軸
部分、直径５mmの円筒形の軸端部、直径１mmの樹脂出口
オリフィスを有し、円錐台部分の傾斜角度は４５°であ
る。各ノズルは６個の溝を備えており、この溝の溝螺旋
角度は２０°、溝アタック角度は７°である。空気流れ
の構造に関しては、第一空気開口の直径が５mm、第一流
体流れ角度が４５°であり、二つの第二空気オリフィス
はともに1.５mmの直径を有し、相互に１８０°の角度を
なくしている。第二流体流れ角度は４５°である。ノズ
ル凹部距離は２mmであり、ダイとベルトとの間の成形距
離は３８cmである。これらの条件の下において、繊維の
平均直径は３０ミクロンであり、押し出された繊維から
成形されたウェブの密度は約0.０６９グラム／cm3 であ
り、ショットの平均サイズは光学顕微鏡を用いて0.３０
mm3 であった。
【００４２】実験例９ ポリプロピレン（ハイモント・プロファクス社のＰＦ−
０１５）を２６０℃の溶融温度において、ノズル１個当
たり３７グラム／分の割合で押し出す。この場合の溶融
圧力は６９０ＫＰａである。繊維化用流体としては空気
を用いる。空気流量はノズル１個当たり６５１標準リッ
トル／分であり、空気温度は２６０℃である。ダイ・ハ
ウジング内部にある各ノズルは直径１２mmの第一軸部
分、直径５mmの円筒形の軸端部、直径１mmの樹脂出口オ
リフィスを有し、円錐台部分の傾斜角度は４５°であ
る。各ノズルは６個の溝を備えており、この溝の溝螺旋
角度は２０°、溝アタック角度は７°である。空気流れ
の構造に関しては、第一空気開口の直径が５mm、第一流
体流れ角度が４５°であり、二つの第二空気オリフィス
はともに1.５mmの直径を有し、相互に１８０°の角度を
なしている。第二流体流れ角度は４５°である。ノズル
凹部距離は２mmであり、ダイとベルトとの間の成形距離
は３８cmである。これらの条件の下において、繊維の平
均直径は3.１ミクロンであり、押し出された繊維から成
形されたウェブの密度は約0.０４９グラム／cm3 であ
り、ショットの平均サイズは光学顕微鏡を用いて0.０７
８mm3 であった。
【００４３】実験例１０ ポリエーテルエステル・コポリマー（アクゾ(Akzo)社の
製品名アーニテル(Arnitel) ＥＭ−４５０）を２６６℃
の溶融温度において、ノズル１個当たり2.９５グラム／
分の割合で押し出す。この場合の溶融圧力は８６９ＫＰ
ａである。繊維化用流体としては空気を用いる。空気流
量はノズル１個当たり４０４標準リットル／分であり、
空気温度は２６４℃である。ダイ・ハウジング内部にあ
る各ノズルは直径１２mmの第一軸部分、直径５mmの円筒
形の軸端部、直径１mmの樹脂出口オリフィスを有し、円
錐台部分の傾斜角度は４５°である。各ノズルは６個の
溝を備えており、この溝の溝螺旋角度は２０°、溝アタ
ック角度は７°である。空気流れの構造に関しては、第
一空気開口の直径が５mm、第一流体流れ角度が４５°で
あり、二つの第二空気オリフィスはともに1.５mmの直径
を有し、相互に１８０°の角度をなしている。第二流体
流れ角度は２５°である。ノズル凹部距離は２mmであ
り、ダイとベルトとの間の成形距離は２４cmである。こ
れらの条件の下において、繊維の平均直径は１２ミクロ
ンであり、押し出された繊維から成形されたウェブの密
度は約0.１０４グラム／cm2 であり、ショットの平均サ
イズは光学顕微鏡を用いて0.０５８mm3 であった。
【００４４】実験例１１ ポリプロピレン（ハイモント・ブロファクス社のＰＦ−
０１５）を２６０℃の溶融温度において、ノズル１個当
たり２３グラム／分の割合で押し出す。この場合の溶融
圧力は１９３１ＫＰａである。繊維化用流体としては空
気を用いる。空気流量はノズル１個当たり３７５標準リ
ットル／分であり、空気温度は２７４℃である。ダイ・
ハウジング内部にある各ノズルは直径１２mmの第一軸部
分、直径４mmの円筒形の軸端部、直径0.５mmの樹脂出口
オリフィスを有し、円錐台部分の傾斜角度は４５°であ
る。各ノズルは６個の溝を備えており、この溝の溝螺旋
角度は２０°、溝アタック角度は７°である、空気流れ
の構造に関しては、第一空気開口の直径が５mm、第一流
体流れ角度が４５°であり、二つの第二空気オリフィス
はともに２mmの直径を有し、相互に１８０°の角度をな
している。第二流体流れ角度は４５°である。ノズル凹
部距離は２mmであり、ダイとベルトとの間の成形距離は
１３cmである。これらの条件の下において、繊維の平均
直径は5.７ミクロンであり、押し出された繊維から成形
されたウェブの密度は約0.０３５グラム／cm3 であり、
ショットの平均サイズは光学顕微鏡を用いて0.０７９mm
3 であった。
【００４５】実験例１２ ポリプロピレン（ハイモント・プロファクス社のＰＦ−
０１５）を２６０℃の溶融温度において、ノズル１個当
たり0.３４グラム／分の割合で押し出す。この場合の溶
融圧力は６９ＫＰａである。繊維化用流体としては空気
を用いる。空気流量はノズル１個当たり１３６標準リッ
トル／分であり、空気温度は３０４℃である。ダイ・ハ
ウジング内部にある各ノズルは直径１２mmの第一軸部
分、直径1.２５mmの円筒形の軸端部、直径１mmの樹脂出
口オリフィスを有し、円錐台部分の傾斜角度は３０°で
ある。各ノズルには溝は設けられていない。空気流れの
構造に関しては、第一空気開口の直径が４mm、第一流体
流れ角度が４５°であり、各樹脂出口オリフィスの各側
面上にある三つの第二空気オリフィスはいずれも1.５mm
の直径を有している。第二流体流れ角度は４５°であ
る。ノズル凹部距離は２mmであり、ダイとベルトとの間
の成形距離は３９cmである。これらの条件の下におい
て、繊維の平均直径は2.０ミクロン以下であり、押し出
された繊維から成形されたウェブの密度は約0.０３９グ
ラム／cm3 であり、ショットの平均サイズは光学顕微鏡
を用いて0.０２０mm3 であった。
【００４６】実験例１３ ポリプロピレン（ハイモント・プロファクス社のＰＦ−
０１５）を２６０℃の溶融温度において、ノズル１個当
たり３8.４グラム／分の割合で押し出す。この場合の溶
融圧力は４６２ＫＰａである。繊維化用流体としては空
気を用いる。空気流量はノズル１個当たり１１０４標準
リットル／分であり、空気温度は２６０℃である。ダイ
・ハウジング内部にある各ノズルは直径１２mmの第一軸
部分、直径５mmの円筒形の軸端部、直径２mmの樹脂出口
オリフィスを有し、円錐台部分の傾斜角度は４５°であ
る。各ノズルは６個の溝を備えており、この溝の溝螺旋
角度は２０°、溝アタック角度は７°である。空気流れ
の構造に関しては、第一空気開口の直径が５mm、第一流
体流れ角度が４５°であり、二つの第二空気オリフィス
はともに1.５mmの直径を有し、相互に１８０°の角度を
なしている。第二流体流れ角度は４５°である。ノズル
凹部距離は２mmであり、ダイとベルトとの間の成形距離
は３８cmである。これらの条件の下において、繊維の平
均直径は3.３ミクロンであり、押し出された繊維から成
形されたウェブの密度は約0.０９５グラム／cm3 であ
り、ショットの平均サイズは光学顕微鏡を用いて0.１４
mm3 であった。
【００４７】実験例１４ ポリプロピレン（ハイモント・プロファクス社のＰＦ−
０１５）を２６０℃の溶融温度において、ノズル１個当
たり３8.３グラム／分の割合で押し出す。この場合の溶
融圧力は２８３ＫＰａである。繊維化用流体としては空
気を用いる。空気流量はノズル１個当たり６５１標準リ
ットル／分であり、空気温度は２６０℃である。ダイ・
ハウジング内部にある各ノズルは直径１２mmの第一軸部
分、直径５mmの円筒形の軸端部、直径３mmの樹脂出口オ
リフィスを有し、円錐台部分の傾斜角度は４５°であ
る。各ノズルは６個の溝を備えており、この溝の溝螺旋
角度は２０°、溝アタック角度は７°である。空気流れ
の構造に関しては、第一空気開口の直径が５mm、第一流
体流れ角度が４５°であり、二つの第二空オリフィスは
ともに1.５mmの直径を有し、相互に１８０°の角度をな
している。第二流体流れ角度は４５°である。ノズル凹
部距離は２mmであり、ダイとベルトとの間の成形距離は
３８cmである。これらの条件の下において、繊維の平均
直径は3.１ミクロンであり、押し出された繊維から成形
されたウェブの密度は約0.０６５グラム／cm3 であり、
ショットの平均サイズは光学顕微鏡を用いて0.０７５mm
3 であった。
【００４８】以上述べた実験例から、本発明に係る方法
及び装置は、広範囲のポリマーから種々の条件下におい
て繊維の成形およびその結果物としての不織ウェブの成
形を可能にすることが理解される。代表的な溶融吹付機
では、最良の状態においても、ノズル１個当たり最大で
３グラム／分の割合で標準ポリマーを生成できるにすぎ
ない。ある種のポリマーにおいては、溶融吹付ダイの詰
まりのおそれがあるため、上記の割合で生成することす
ら不可能である。これとは逆に、本発明に係る方法およ
び装置は、ノズル１個当たり最大で１５０グラム／分の
割合でポリマーを生成できることが示された。この高い
処理能力はノズルの高い溶融圧力耐久能力によるもので
ある。実験例において述べたように、ノズルは最大で２
７５８ＫＰａまでの溶融圧力に耐え得る。さらに、他の
実験によれば、ノズルは破壊することなく最大で６９０
０ＫＰａの溶融圧力に耐え得ることが判明している。こ
の事実は、溶融吹付ダイ先端圧力は最大で２１００ＫＰ
ａでしかないと信じられてきたことに反している。この
ように、本発明に係る装置は単一の、あるいは複数のダ
イの構成で用いることができ、これらは、ノズル１個当
たりにおいて、現在の溶融吹付容量をはるかに越える能
力を有するものである。この結果として、本発明に係る
装置はスペースの余裕があまりない場合でも使用するこ
とができる。さらに、本装置は局部化した繊維成形を行
うこともでき、これによって、基本重量が広範囲に変化
する不織ウェブを生成することができる。基本重量が１
０％以上変化する不織ウェブは、縦方向と横方向のいず
れか、あるいはその双方において、繊維成形を局部的に
増加および／または減少させることによって形成され
る。この結果として、本発明に係る方法および装置は広
範囲に適用でき、現在の不織技術を高めることができ
る。
【００４９】これまで本発明を説明してきたが、使用し
た術語はその語本来の意味に用いたものであって、限定
的な意味に用いたものではない。これまでの記述から本
発明は多くの応用や修正が可能であることは明白であ
る。したがって、特許請求の範囲の範囲から逸脱しない
範囲において、本発明はこれまで説明した以外の他の態
様によっても実施できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る装置の概略図。
【図２】本発明に係るダイの断面図。
【図３】本発明に係るダイプレートの上方から見た平面
図。
【図４】図３の４−４線で切断した場合の断面図。
【図５】ダイ装置内部のノズルの部分的拡大断面図。
【図６】本発明に係るノズルの側面図。
【図７】図６の７−７線方向から見た平面図。
【図８】本発明に係る他の形式のノズルの側面図。
【図９】図８に示したノズルの端面図。
【図１０】螺旋溝角度Ｇ′を示す、図６のノズルの側面
図。
【図１１】溝アタック角度Ｈ′を示す。図６のノズルの
斜視図。
【図１２】本発明に係るノズルの他の実験例の側面図。
【図１３】図１２の１３−１３線方向から見た平面図。
【符号の説明】 １０ ウェブ成形装置 １２ リザーバ １４ ポンプ １６ 繊維成形ダイ １８ 加圧空気 ２０ 繊維化用流体 ２２ 繊維 ２４ ベルト ２６ ウェブ ２７ 真空形成手段 ２８ 巻き取りローラー ２９ ダイ・ハウジング ３１ 樹脂ノズル ３３ 空気形成チェンバー ３５ 空気プレート ３７ 格納式プランジャー組立体 ３８ 樹脂入口ポート ４０ 樹脂流体毛細管 ４１ 樹脂出口オリフィス ４２ 流体入口ポート ４３ 環状流体出口ポート ４４ 第二流体出口ポート ４５ 流体チャネル ５６ 空洞表面 ５８ 円筒部分 ６０ 第二円錐台部分 ６１ 長手方向軸 ６２ 凹部底面 ６８ 第一軸部分 ７０ 軸端部 ７２ ランド表面 ７４ テーパ付軸部分 ７５ ネジ付端部 ７６ 溝 ９０ 空気圧装置 ９２ 往復ステム ９４ 往復ステム先端 ９６ 空気圧室 ９６ａ 上部室 ９６ｂ 下部室 １００ ピストン １０２ シール １０４，１０６ 水圧流体ポート １０８ ステムポート １１０ 耐高温運動用シール
フロントページの続き (72)発明者 アン エル ワーグナー アメリカ合衆国 ジョージア州 30130 カミング ルート８ ボックス 1393 (72)発明者 ラリー シー ファウラー アメリカ合衆国 ジョージア州 30136 ダルース グラヴィット プレイス 4261 (72)発明者 マーティン エイ アレン アメリカ合衆国 ジョージア州 30501 ゲインズヴィル ウィッポーウィル レー ン 2315 (72)発明者 ジョン ティー フェトコ ザ サード アメリカ合衆国 ジョージア州 30535 ドーソンヴィル ルート２ ボックス 2636

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 (a) 溶融繊維形成樹脂を一または二以上
    のダイ組立体内部に吸い上げ、前記ダイ組立体はそれぞ
    れ前記溶融繊維を受容する樹脂チェンバーと、前記チェ
    ンバーと流体的に連通し前記樹脂を排出する樹脂出口オ
    リフィスとを備えており、前記ダイ組立体はそれぞれ前
    記樹脂チェンバー内に格納可能なプランジャーを備えて
    おり、該プランジャーは、前記樹脂出口オリフィスと接
    触して前記樹脂の前記樹脂出口オリフィスからの流れを
    停止させる閉位置と、前記樹脂出口オリフィスから格納
    され前記樹脂の流れを前記樹脂出口オリフィスから流出
    させる開位置とを有し、 (b) 一または二以上の前記プランジャーを前記閉位置か
    ら前記開位置へ格納させ、前記プランジャーを開位置に
    して前記樹脂出口オリフィスから樹脂の流れを断続的に
    形成し、前記樹脂の流れは各第一軸に沿って延びてお
    り、 (c) 前記プランジャーを前記開位置と前記閉位置との間
    で選択的に往復させて一または二以上の前記樹脂の流れ
    を遮断し、 (d) 前記繊維を不織ウェブの形で集める、 ことからなる、繊維形成樹脂から断続的に繊維を形成す
    る方法。
  2. 【請求項２】 前記樹脂流れを完全にとり囲んで接触す
    る第一繊維化用流体を流すことによって、前記樹脂を繊
    維化して繊維を形成し、前記第一繊維化用流体は約１５
    °〜６０°の範囲内にある第一流体流れ角度をもって前
    記樹脂流れと接触し、前記第一流体流れ角度は前記樹脂
    流れの第一軸と、前記樹脂流れ周囲の前記第一繊維化用
    流体の流れの接線との内角であることを特徴とする請求
    項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 少なくとも二つの流体流れを含む第二繊
    維化流体の流れに前記樹脂を接触させることによって、
    前記繊維を収集する以前に、前記樹脂をさらに繊維化さ
    せる工程を含み、前記二つの流体流れはそれぞれ約１〜
    ４５°の範囲の第二流体流れ角度をもって前記樹脂と衝
    突し、前記第二流体流れ角度は前記樹脂流れの第一軸
    と、前記樹脂流れ周囲の前記第二繊維化用流体流れの接
    線との間の内角であることを特徴とする請求項２記載の
    方法。
  4. 【請求項４】 前記第一繊維化用流体流れの少なくとも
    一つを前記樹脂流れの前記第一軸の回りに旋回するよう
    に偏向させる工程を含むことを特徴とする請求項３記載
    の方法。
  5. 【請求項５】 前記樹脂流れを遮断することによって個
    別の不織ウェブを成形することを特徴とする請求項１又
    は２記載の方法。
  6. 【請求項６】 前記樹脂流れを遮断することによって、
    基本重量が少なくとも１０％変化している不織ウェブを
    成形することを特徴とする請求項１記載の方法。
  7. 【請求項７】 (a) ダイ・ハウジングと、 (b) 溶融繊維形成樹脂の供給を受ける樹脂チェンバーを
    有し、前記ダイ・ハウジング内部に配置されたダイ組立
    体と、 (c) 前記溶融樹脂の流れを引張して繊維に形成する繊維
    化手段と、 (d) 前記樹脂出口オリフィスから排出される前記溶融樹
    脂の流れを選択的に遮断するオン・オフ制御手段とを備
    え、 前記樹脂チェンバーは、該樹脂チェンバーと流体的に連
    通し、前記溶融樹脂流れを放出する樹脂出口オリフィス
    を有しており、前記溶融樹脂流れは第一軸を形成してい
    る繊維形成樹脂から繊維を断続的に形成する装置。
  8. 【請求項８】 前記オン・オフ制御手段は前記樹脂チェ
    ンバー内部にプランジャーを備えており、該プランジャ
    ーは閉位置と開位置とを有しており、前記閉位置におい
    ては、前記プランジャーは前記樹脂出口オリフィスと接
    触して該樹脂出口オリフィスから流出される前記溶融樹
    脂の流れを遮断し、前記開位置においては、前記プラン
    ジャーは前記樹脂出口オリフィスから引っ込み前記樹脂
    出口オリフィスから前記溶融樹脂を流出させることを特
    徴とする請求項７記載の装置。
  9. 【請求項９】 前記ダイ・ハウジングは水圧室を有し、 前記プランジャーは、前記水圧室内部に延びている端部
    と、該プランジャーに取り付けられたピストンとを有
    し、 前記水圧室は該水圧室内に開口する水圧流体ポートを有
    し、該水圧流体ポートから可変流体圧が前記ピストンの
    両側に与えられ、これによって、前記ピストンが前記水
    圧室内において往復動し、前記プランジャーを前記開位
    置と前記閉位置との間を移動させることを特徴とする請
    求項８記載の装置。
  10. 【請求項１０】 前記繊維化手段は前記溶融樹脂流れを
    完全にとり囲む第一繊維化用流体を備えていることを特
    徴とする請求項９記載の装置。
  11. 【請求項１１】 前記ダイ・ハウジングは、前記樹脂出
    口オリフィスを完全にとり囲み、前記第一繊維化用流体
    を放出する流体出口ポートを備えていることを特徴とす
    る請求項１０記載の装置。
  12. 【請求項１２】 (a) ダイ・ハウジングと、 (b) 前記ダイ・ハウジング内部に配置された複数のダイ
    組立体と、 (c) 前記溶融樹脂の流れを引張して不織ウェブの形で収
    集される繊維に形成する繊維化手段と、 (d) 少なくとも一つの前記樹脂出口オリフィスから排出
    される前記溶融樹脂の流れを選択的に遮断して前記不織
    ウェブの密度を変化させるオン・オフ制御手段とを備
    え、 前記各ダイ組立体は溶融繊維形成樹脂の供給を受ける樹
    脂チェンバーを有し、前記樹脂チェンバーは、該樹脂チ
    ェンバーと流体的に連通し、前記溶融樹脂流れを放出す
    る樹脂出口オリフィスを有している、繊維形成樹脂から
    可変基本重量の不織ウェブを形成する装置。
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