JPS62162063A - 均一性を高めた紡糸不織布の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、多数の縦長紡糸口金から互いに平行に並べ
て線状フィラメントのシートを吐出し、空気流を利用し
てフィラメント又はフィラメントのシートを空気力学的
に引き出して延伸し、前進する捕捉ベルト上で紡糸不織
布を固着して、不織布の構造及び単位面積当り重量分布
の均一性を高めた紡糸不織布を製造する方法に関する。

〔従来の技術と問題点〕

フィラメント又はフィラメントのシートを機械的又は空
気力学的に引き出し、延伸して紡糸不織布（スピンフリ
ース）を製造することが知られている。紡糸不織布は前
進する捕捉ベルト上に散布するような構造に堆積され、
この形状のまま結合（ポンディング）機に供給される。

しかし不織ウェブの形成中に空気流を多孔の捕捉ベルト
に衝突させると軽い乱流が発生し、これがフィラメント
堆積の均一性、従って均一な不織布の形成を劣化し又は
妨害する。ここで、特にフィラメントの本数が多い場合
、縦長紡糸口金からフィラメントを吐出して紡糸不織布
の均一性を向上できることが知られている（ドイツ特許
公告明細書第１３０３５６９号）。縦長紡糸口金は一列
に並んだ紡糸オリフィスを有し、線状フィラメントのシ
ートを吐き出すことができる。しかしここでも、比較的
ゆるく案内されたフィラメントを空気力学的に延伸する
場合、乱流が生ずる危険がある。この乱流は均一性に優
れた軽量の紡糸不織布を製造しようとする場合、特に障
害となって顕在化する。

この発明の目的は、不織布の堆積時の乱流を防ぎつつ大
規模に実施することができ、不織布の構造及び単位面積
当り重量の均一性を高めた紡糸不織布の製造方法を提供
することである。

その際、前述の理由から縦長紡糸口金を使用し、平行に
並べたフィラメントのシートを吸引通路内で空気力学的
に引き出して延伸する。フィラメントは前進する捕捉ベ
ルト上の不織ウェブ形成ゾーン内で絡まったり、望まし
くない房や縮れを生じてはならない。この方法は就中、
数千本のフィラメントを処理し５ｍを超える幅の不織布
を製造する、大規模な装置に適したものである。

〔問題点を解決するための手段〕

この目的は、特許請求の範囲に明示した方法により達成
される。

この方法により、ごく多量の例えば３万本を超える数の
フィラメントを、５ｍを超える所望の幅で堆積させて最
適な単位面積当り重量分布を有する、つながり合った均
一な不織布とすることができる。この方法を実際に実施
する場合、捕捉ゾーン即ち不織ウェブ形成ゾーンから上
に１５０〜４００ｍｍ離れて該ゾーンを横切る紡糸領域
に、縦長紡糸口金を多数並べて設ける。通常１５〜３０
個、或いはそれ以上の口金を平行に並置し、各口金は望
ましくは６００〜１２００本のフィラメントをシートと
して吐き出す。

紡糸口金から吸引通路即ち冷却用の通路を通る過程で、
フィラメントの主要な性質が形成される。溶融状態で紡
糸口金を離れたフィラメントが空気力学的延伸によって
獲得する分子配列は、適切な急冷により凍結される。ポ
リマーの種類に応じては後になお再結晶を行う。

延伸ゾーン又は急冷ゾーン内で生成又は誘導され、主に
フィラメントの化学的及び物理的構造によって決まるフ
ィラメントの性質が、紡糸不織布の性質にとって大切で
あることは知られている。更に、不織ウェブ形成ゾーン
内で行われるフィラメント相互の配置も重要である。特
に多数の紡糸口金及び吸引通路を有する大量生産設備や
、所要の生産幅が４〜５ｍ以上の場合、数千本のフィラ
メントから形成する不織布の性質にとって、不織ウェブ
形成ゾーンの設計は決定的に重要である。

上述の理由から、本発明提案による方法では、特に不織
ウェブ形成ゾーンの設計が大切である。

本発明ではこの点に関し、往復動する均−化区間を介し
てフィラメントのシートを流動供給し、捕捉ベルト上に
柔らかく流動及び滑動させながら堆積する。これにより
、不織布の構造の均一性は最適になる。フィラメント又
は線状フィラメントのシートは均−化区間又は均一化ゾ
ーン内で４５°〜９０６転向され、交差状態でほぼ円弧
状に堆積される。

それぞれ数百本の平行なモノフィラメントからなる個々
の線状フィラメントのシートが関連する延伸通路を離れ
た後、このシート及びそれを運ぶ空気流は例えば、シー
トの両側に配置したファンダローラにより揺動運動を受
ける。フィラメントのシートは往復揺動し、前進する捕
捉ベルトをこのリズミカルな揺動運動で横切って、又は
該ベルトに対し斜角をなして案内される。その際、フィ
ラメントのシートの個々のフィラメントはこれと交差積
層される隣接したシートによる捕捉範囲内に運ばれ、５
ｍを超える幅にすることができるつながり合った幅広の
不織布が形成される。

ところで捕捉ベルトを横切るフィラメントシートの揺動
運動は、各反転個所でフィラメントの集積を引き起こす
ことがある。なぜなら、反転個所では揺動速度又は振子
速度が零であるのに対し、紡糸口金から吐出されるフィ
ラメントの速度は変わらないからである。そしてこのこ
とが不均一な不織布を生み出すことがある。だがこの問
題は本発明により紡糸条件を適宜に適合させることによ
り解決することができる。即ち２０〜１００ｍ／秒の紡
糸速度（フィラメント速度）、４０〜２００ｍ／秒の吸
引空気速度、そしてフィラメント堆積前に５００〜１５
００ｍｍの浮遊区間があるようにし、その際に均一化区
間を１００〜２００ｍｍとし、且つ均一化区間が１００
〜１５００ｍｍの紡糸ラインのフィラメント偏向範囲内
を遊走するようにすると、良い結果が得られるのである
。この紡糸条件は幅が５ｍを超える不織布の場合にも関
係するが、その都度毎に希望する不織布の幅に適合させ
ることができる。

吸引通路を離れた後、フィラメント又は線状フィラメン
トのシートは、浮遊区間及び均一化区間を通過し、該区
間内で相互に接触する。ただし一部は再び浮上して、交
差積層される状態においてほぼ円弧状に堆積し、再配列
される。

その際、フィラメントのシート又はフィラメントの揺動
運動による揺動運動の反転個所での集積が懸念される。

そしてこれを補償することは不可欠である。それ故不織
つェブ形成ゾーン即ち均一化ゾーンが極めて重要となる
。浮遊区間及び均一化区間は、浮遊区間内でのフィラメ
ントシートの幅が該浮遊区間の長さと同様になるよう調
節できるように形成されており、それによってフィラメ
ントシートの幅は隣接するフィラメントによるシートの
長さに対し相対関係にされる。吐き出し直後、フィラメ
ントシートの幅は不織ウェブ形成ゾーンにおけるその幅
と相違する。捕捉ベルトを通過する空気の吸引強さによ
りその構成が制御される均一化区間において、希望する
フィラメントの動きと単位面積当り重量の相互均一化と
を達成する。

本発明により設計したフィラメントシートの幅を広げる
浮遊区間により、及び捕捉ベルト上へのフィラメント及
びこれを伴った空気流の滑動によりゃ一化区間を生成す
るエアクッションを形成することにより、不織布の構造
は従来達成できなかったほどに均一にすることができる
。

浮遊区間内でフィラメントシートが自然に挟まるため捕
捉ベルトとの衝突面及びこれをカバーする面において希
望する値が達成されないという周知の欠点はこれにより
取り除かれる。またこれにより、不織布の不規則さが引
き起こされることを心配する必要はなくなる。

フィラメント又はフィラメントのシートが捕捉ベルトに
衝突するのと平行して、それらを運ぶ空気流は前進する
捕捉ベルトを通して吸引される。捕捉ベルトの下には段
階的に負圧が形成される。即ち不織ウェブ形成ゾーンに
おける吸引強度は空気及びフィラメントの噴流が捕捉ベ
ルトに柔らかく衝突し、エアクッション上をフィラメン
トが流れるよう階段状にされる訳である。フィラメント
を運ぶ空気流の転向により、空気流は捕捉ゾーンの上で
均一化区間内を移動し、最終的にはスクリーンを通して
吸引される。

その後に初めて、平板な捕捉ベルト上でのフィラメント
の固着が行われる。

上記の如く、捕捉ベルトの下の負圧を段階的に調整する
ことが不可欠である。負圧が３０〜６０１水柱の範囲の
場合、４〜５ｍの捕捉ベルトの幅にわたって広がった１
００〜２０Ｏｎ＋ｍの均一化ゾーンを段階的に調整する
ことができ、該ゾーン内での不織ウェブの形成と単位面
積当り重量の均一化とを調整することができる。繊維の
配列は主にこの均一化区間によって決まる。不織ウェブ
は捕捉ベルトに載せて排出し、結合（ボンディング）機
に供給する。この方法の実施例を例示すると、加熱式紡
糸領域に長方形の紡糸開口を並べて設け、該開口に寸法
６７０ｍｍ　Ｘ　１２０ｍｍの縦長口金を組み込む。こ
れ区よって紡出ゾーンにおけるフィラメントのシートの
長さ及び幅が決まる。紡糸口金は一列に並んだ１２００
個以下の孔を有する。紡糸領域の下方３５０〜２０００
ｍｍの距離に、各紡糸口金に対し長方形の吸引通路を配
置し、該通路により紡出後のフィラメントシートを受容
する。ポリマーの種類に応じて紡糸口金の下方に長方形
の急冷筒を配置し、フィラメントを急冷するのに必要な
冷却空気を急冷筒から供給する。これは例えば吸引通路
が両方の内面に空気溝を有し、この溝から延伸用空気又
は状態調節用空気が流出するようにして達成することが
できる。線状の空気溝から各種の温度及び流速で流出す
る複数列の空気流が段階的に距離を置いてフィラメント
シートの両面に作用し、フィラメントシートを平行な経
路で捕捉ベルトへと運ぶことにより、フィラメントは口
金からごく均一に吸引される。吸引通路を離れた後、そ
れぞれ隣接した通路を運ばれたフィラメントのシートは
往復揺動により堆積され、最後には幅の広いつながり合
った不織布となる。

大切なことは、多数存在するフィラメントが絡まったり
また堆積後に渦巻いて房やむらを生じたりすることのな
いようにすることである。

この理由から、堆積フィラメントは、−緒に吸引される
隣接したフィラメントが過度に多くなり房を生じて不織
布の均一性をゆがめてしまうような容積の大きい成分を
含んではならず、単に不均一な重量の均一化を行うにす
ぎないものであってはならない。

この方法を実施する上で重要なパラメータを表１にまと
めた。各種ポリマーを紡糸する際の浮遊区間及び均一化
区間の運転条件も、この表から知ることができる。

均一化ゾーン即ち均一化区間におけるフィラメントの遊
走は、紡糸速度に応じて特定の値を上回ってはならない
。紡糸不織布の像は、フィラメントが交差積層の際にシ
ートが堆積される瞬間に目の細かい円弧状構造を呈する
場合とフィラメントが容積の大きい円弧を描く場合とで
は根本的に相違する。フィラメントが遠く離れた他のフ
ィラメントへと遊走する傾向を低減すると、不織布の欠
陥となる房や束の発生も低減　　Ｑ する。しかし他方では、遊走が少なすぎるとフィラメン
ト相互の付着が不十分となり、揺動により厚さのむらを
生じる。本発明方法は、例えば毎秒２５ｍのフィラメン
トを紡糸する場合、例えば毎秒２．５ｍの走行速度が捕
捉ベルトの速度に対応する点を考慮して、希望する最適
な堆積構造を達成する道を示す。その結果としてフィラ
メントは、捕捉ベルトに載った不織布の挙動によって、
従って均一化区間内で著しく影響される円弧構造に集積
できるだけである。

多数のモノフィラメントで不織布の形成を行うため、縦
長紡糸口金を有する紡糸領域は通常、捕捉スクリーンの
走行方向に対して斜めに配置する。この配置により吐糸
孔及びフィラメントの数は、捕捉面の幅１ｍ当り１５〜
２０％高まる。

各紡糸口金に付属して、対で配置したまっすぐな空気溝
を有する長方形の吸引通路を、紡糸領域に対し９０°の
角度に配置する。これにより口金は捕捉ベルト即ちスク
リーンベルトの走行方向に対し３０°〜４０″の角度に
配置されることになる。空気通路の相互間の距離は１５
０〜ｂ空気通路と紡糸口金との距離は３５０〜２０００
ｍｍである。空気通路は捕捉ベルトの５００〜１２００
ｍｍ上で終端する。フィラメントシートが空気通路を離
れてから捕捉ベルトに衝突するまでの間フィラメントシ
ートを往復揺動させるコアンダ揺動部又は空気衝撃揺動
部を空気通路の下方に構成する。その際望ましくは、直
径が例えば５０１Ｉｌ１１１のコアンダロー５２本を空
気通路から５Ｏｎ＋ｍ平行に離して並置する。

〔実　施　例〕

ウェブ形成時の紡糸手順及び捕捉ベルト上での遊走を以
下に図面を参照して示す。

第１図 コアンダローラＡ、Ｂは左方の反転位置に位置する。右
ローラＢは浮遊区間Ｆ内でフィラメントシートＤに侵入
している。これによりフィラメントシートＤは左に偏位
しており、均一化ゾーンＧ内で衝突点Ｅを越えて移動し
ている。

第２図 コアンダローラＡ、Ｂは右に移動する途中で中央位置に
ある。フィラメントシートＤは浮遊区間Ｆ内で真下に移
動してきており、右から左に移動する間は均一化区間Ｇ
を引っ張って移動する。

第３図 左側のコアンダローラＡが浮遊区間Ｆ内でフィラメント
シートＤに侵入する。フィラメントシートＤは左に偏位
しており、フィラメントシートは均一化区間Ｇを引き寄
せて移動する。

第４図 コアンダローラＡ、Ｂは右方の反転個所に位置し、フィ
ラメントシートＤを右から次には左へと偏位させるよう
になる。この個所では揺動速度（振子速度）が短時間だ
け零に等しい。フィラメントシートＤが停滞するこの段
階のとき、均一化区間Ｇは左に衝突点Ｅへと、そしてそ
れを越えて移動し、こうして理論上の繊維堆積を消滅す
る。引き続き逆の順序で同じ過程が経過する。

２本のコアンダローラは例えば相互間の距離を空気通路
Ｃの出口より１０Ｉｌ１１１大きくすることができ、例
えば空気通路間の内側の幅が２０１１１１１１のときコ
アンダローラの相互間の距離は３０ＩＩＩＩ１１である
。

フィラメントシートＤは２本のコアンダローラＡ、Ｂの
形成する平行な隙間を通過する。ローラを同期して右に
揺動（第４図）させると左ローラＡがフィラメントシー
トＤの浮遊区間Ｆに侵入してフィラメントシートを左か
ら右へと偏位させる。この偏位は侵入が深くなるほど強
まる。右ローラはこの場合フィラメントシートから離れ
ていく。次に同じ過程が逆の順序で経過する（第１図）
。

コアンダローラの代わりに空気衝撃揺動を用いる場合に
は、空気溝がフィラメントシートを左又は右に交互に吹
き飛ばしてフィラメントシートの偏位を引き起こす。

走行方向に対し６０°の角度で捕捉ベルト上に１も 斜めに配置した紡糸領域内に例えば寸法６７０×１２ｈ
−の縦長紡糸口金を設ける。口金は紡糸ビームに対し９
０″の角度をなし、前進する捕捉ベルトＨの移動方向に
対する角度αは３０°である。

口金及びそれに続く吸引通路の配置（距離及び角度）は
、揺動なしに投影した場合均一な繊維カーテンが理論的
に生じるよう選定する。

縦長紡糸口金と吸気通路との間の距離は３５０〜２００
０ｍｍである。この範囲の場合に延伸ゾーンと急冷ゾー
ンとが形成され、いわゆる冷却筒により橋渡しされる。

この区間でフィラメントは直径が例えば５００μｍから
１２μｍにまで延伸され、状態調節用空気を吹き付けて
急冷される。

本来の吸引過程は吸気通路Ｃ内でフィラメントシートに
対しペアで配置した空気溝により行われる。高速で吹き
込まれる空気がフィラメントシートを２５〜８０ｍ／秒
に加速する。空気通路から５０ｍｍの距離に設置した揺
動装置がフィラメントシートを元の浮遊区間Ｆから偏位
させ振子運動させる。振子運動の振動数は前進する捕捉
ベル　Ｑ トの速度に合わせである。揺動装置は吸引空気通路と平
行にペアで配置したコアンダローラ又は空気衝撃ノズル
からなる。

本来のウェブ形成は空気通路端から５００〜１２００ｆ
ｆｌＩ１１離れた捕捉ベルトの不織ウェブ形成ゾーン内
で行われる。捕捉ベルトを構成する回転スクリーン布ベ
ルトは、望ましくは開口したスクリーン面を有し、その
開口はスクリーンベルトの総面積に対し２０〜３０％と
する。ベルトの下に吸引装置を設置する。この吸引装置
の役目は吸引空気通路から下に吹き出されたフィラメン
ト及び空気の混合物から吸引して、不織布形成プロセス
を終了することである。均一化ゾーン又は均一化区間Ｇ
は、フィラメントの揺動運動により往復する衝突個所Ｅ
の下に位置する。従って均一化区間Ｇもスクリーンベル
トＨの走行方向に対し３０°〜４０６の角度αだけ傾い
て連続的に往復移動する。

均一化区間Ｇの長さは、捕捉ベルｌ−Ｈの下の吸引強さ
により調整する。この吸引が強くなればなるほど、フィ
ラメントは捕捉ベルトに衝突する際にそれぞれの位置で
直接固着され、吸引が弱くなればなるほどフィラメント
は捕捉ベルトに接触した後もなお移動して大きな円弧を
形成することができる。しかし堆積時にフィラメントの
形成する円弧が大きければ大きいほど、房を形成する危
険も強まる。

均一化ゾーンは本方法の主要部分である。浮遊区間Ｆの
後にフィラメントを捕捉ベルト上に固着して圧縮結合す
る直接固着と、房の形成を覚悟の上で希薄フィラメント
を固着する最小固着との間でその都度適当に均一化する
ことにより、不織布形成の最適調整を可能とする。なお
、各種のポリマーを紡糸する場合、均一な紡糸不織布を
達成するためには浮遊及び均一化区間Ｆ。

Ｇを変更しなければならないことが判明した。

各種ポリマーを紡糸する場合の浮遊区間及び均一化区間
の運転条件は表１にまとめである。

表　　　１

【図面の簡単な説明】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　多数の縦長紡糸口金から互いに平行に並べて線状フ
   ィラメントのシートを吐出し、空気流を利用してフィラ
   メント又はフィラメントのシートを空気力学的に引き出
   して延伸し、前進する捕捉ベルト上で紡糸不織布を固着
   して、不織布の構造及び単位面積当り重量分布の均一性
   を高めた紡糸不織布を製造する方法において、線状フィ
   ラメントのシートは吸引通路（Ｃ）の後方で平行に配置
   した可動コアンダローラ（Ａ、Ｂ）により空気流を偏向
   して揺動させ、フィラメントが互いに接触する浮遊区間
   （Ｆ）に通した後、ウェブ走行方向に３０°〜４０°傾
   いて往復移動する均一化区間（Ｇ）を通過するよう捕捉
   ベルト（Ｈ）上の不織ウェブ形成ゾーンに堆積させ、そ
   の際線状フィラメントのシートは均一化区間（Ｇ）内部
   で４５°〜９０°転向させ、交差積層状態でほぼ円弧状
   に堆積させ、捕捉ベルト（Ｈ）を通して空気を吸引する
   ことにより該ベルトで固着することを特徴とする方法。 ２　捕捉ベルト（Ｈ）を通して行う空気の吸引は３０〜
   ６０ｍｍ水柱の範囲の段階的な負圧を利用して行い、吸
   引速度を５〜１８ｍ／秒としてエアクッションを形成し
   、フィラメントのシートは均一化区間（Ｇ）内で該エア
   クッション上を滑動させ、こうして柔らかく流動させて
   捕捉ベルトに供給することを特徴とする特許請求の範囲
   第１項に記載の方法。 ３　紡糸速度（フィラメント速度）２０〜１００ｍ／秒
   、吸引空気速度４０〜２００ｍ／秒、及びフィラメント
   又はフィラメントのシートの浮遊区間（Ｆ）を５００〜
   １５００ｍｍとして処理し、その際均一化区間（Ｇ）を
   １００〜２００ｍｍの長さに保ったままで捕捉ベルト（
   Ｈ）上で長さ１００〜１５００ｍｍの紡糸ラインのフィ
   ラメント偏向範囲内を遊走させることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項又は第２項のいずれかに記載の方法。