JPWO2017038977A1 - スパンボンド不織布の製造方法および製造装置 - Google Patents

スパンボンド不織布の製造方法および製造装置 Download PDF

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Abstract

本発明のスパンボンド不織布の製造方法は、紡糸口金より吐出させた連続繊維群を矩形エジェクターにより細化延伸させ不織布状に捕集させるスパンボンド不織布の製造方法であって、矩形エジェクターの噴射口部分に、噴射口の長辺方向に連続し対向する一対のスリット幅規定部を有し、スリット幅規定部の少なくとも一方が噴射口の長辺方向に連続した一体物からなるスリット幅規定部材であり、スリット幅規定部材の長辺方向に、スリット幅規定部材を微少変形させる微少変形手段が複数配置されており、先行して捕集された不織布の幅方向の目付分布を測定し、その測定値に基づきスリット幅規定部材を微少変形手段により部分的に微少変形させ、その微少変形により噴射口のスリット幅を部分的に変動させて目付分布の調整を行うことを特徴とするスパンボンド不織布の製造方法である。

Description

本発明は、均一性に優れたスパンボンド不織布の製造方法に関するものである。また、本発明は、そのスパンボンド不織布の製造方法による製造が可能なスパンボンド不織布の製造装置に関するものである。
スパンボンド不織布は、衛生材料、フィルター、土木資材、建築資材、農業資材、車両資材および生活資材などの用途に幅広く利用されているが、いずれの用途においても要求される特性は年々高度なものへと変化しており、より高い品質が求められるようになっている。また、従来は抄紙不織布やフィルムなどが使用されていたが、近年では、より精密な分野へも適用範囲が拡げられており、スパンボンド不織布にはより高い均一性が求められている。
一方、スパンボンド不織布製造の際の特徴の一つに、原料となる樹脂から繊維、さらには不織布にいたるまでの連続したプロセスで製造されることによる高い生産性が求められる。しかしながら、一般的にスパンボンド不織布の製布速度を増大すると目付斑も悪化する等、生産性と均一性は反比例する傾向があり、いかに生産性と均一性を両立させるかがスパンボンド不織布の製造における重要な課題であった。
従来、このような高い生産性を維持しながらスパンボンド不織布の均一性を向上させる方法として、対向して設けたナイフ状印加電極とアース電極の間を通過させた連続繊維群を、高速でエアサッカーにより牽引する輝度標準偏差δで表示した目付斑が２．８以下の不織布の製造方法が提案されている（特許文献１参照。）。
また、フィラメントの分散均一性にも優れた不織布を得ることを目的とした、エアサッカーから送り出された連続繊維群の少なくとも一部を衝突材に衝突させたのち、その衝突点より下流側の位置で高速気流により連続繊維群を揺動させながら落下させウエブを形成する不織布の製造方法が提案されている（特許文献２参照。）。
また、繊維ウエブの均一性に優れた長繊維からなる不織布を安定して製造できることを目的とした、エアサッカーの出口に連続繊維群を拡散するスカートを接続し、スカートの外側面下部に外側面に沿って流れ込む二次空気流を規制する邪魔板を設けた不織布の製造装置が提案されている（特許文献３参照。）。
しかしながら、これらの特許文献には、均一性に優れたスパンボンド不織布の製造方法として、繊維を強制的に帯電させることで開繊性を向上させたり、連続繊維群を揺動させることにより繊維の配列を調整したり、エアサッカーのスカートの外側面に沿って流れ込む二次空気流を規制したりするなどの記載があるものの、製造する品種により異なる、口金から紡出される繊維の吐出量のバラツキや、外部から捕集コンベアに向かって流入する気流の変化などに対応する方法に関しては何ら記載や提案がなかった。よって、このような従来の製造方法により製造されたスパンボンド不織布は、普遍的に高い均一性が得られないという課題があった。
日本国特開平５−１８６９５３号公報 日本国特開平５−１９５４０３号公報 日本国特開平７−３１６９６６号公報
そこで本発明の目的は、口金から吐出される連続繊維群の量や、不織布の製布速度の変化により目付斑が悪化するような状況においても、常に幅方向の目付ＣＶ値を４．０％以下に維持することにより、種々の品種や製造条件において安定的に均一性に優れたスパンボンド不織布の製造方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、種々の品種や製造条件において安定的に均一性に優れたスパンボンド不織布を製造することができるスパンボンド不織布の製造装置を提供することにある。
本発明は、上記の課題を解決するために、次の手段を採用するものである。
本発明のスパンボンド不織布の製造方法は、紡糸口金より吐出させた連続繊維群を矩形エジェクターにより細化延伸させ不織布状に捕集させるスパンボンド不織布の製造方法であって、前記矩形エジェクターの噴射口部分に、当該噴射口の長辺方向に連続し対向する一対のスリット幅規定部を有し、当該スリット幅規定部の少なくとも一方が前記噴射口の長辺方向に連続した一体物からなるスリット幅規定部材であり、前記スリット幅規定部材の長辺方向に、当該スリット幅規定部材を微少変形させる微少変形手段が複数配置されており、先行して捕集された不織布の幅方向の目付分布を測定し、その測定値に基づき前記スリット幅規定部材を前記微少変形手段により部分的に微少変形させ、その微少変形により噴射口のスリット幅を部分的に変動させて目付分布の調整を行うことを特徴とするスパンボンド不織布の製造方法である。
本発明のスパンボンド不織布の製造方法の好ましい態様によれば、前記一対のスリット幅規定部における、連続繊維群の走行方向の前記スリット幅規定部の長さが１０ｍｍ以上である。
本発明のスパンボンド不織布の製造方法の好ましい態様によれば、前記微少変形手段の、前記スリット幅規定部材の長辺方向の配置間隔が１０〜２００ｍｍである。
本発明のスパンボンド不織布の製造方法の好ましい態様によれば、先行して捕集された不織布の幅方向の目付分布をオンラインで測定し、その測定値をフィードバックして矩形エジェクターのスリット間隔を自動制御するスパンボンド不織布の製造方法である。
本発明のスパンボンド不織布の製造装置は、少なくとも口金、矩形エジェクターおよび捕集コンベアを備えてなり、前記矩形エジェクターの噴射口部分に、当該噴射口の長辺方向に連続し対向する一対のスリット幅規定部を有し、当該スリット幅規定部の少なくとも一方が前記噴射口の長辺方向に連続した一体物からなるスリット幅規定部材であり、前記スリット幅規定部材の長辺方向に、当該スリット幅規定部材を微少変形させる微少変形手段が複数配置されてなることを特徴とするスパンボンド不織布の製造装置である。
本発明のスパンボンド不織布の製造装置の好ましい態様によれば、前記一対のスリット幅規定部における、連続繊維群の走行方向の前記スリット幅規定部の長さが１０ｍｍ以上である。
本発明のスパンボンド不織布の製造装置の好ましい態様によれば、さらにオンライン目付計を備えてなるスパンボンド不織布の製造装置である。
本発明により、口金から吐出される連続繊維群の量や、不織布の製布速度の変化により目付斑が悪化するような状況においても、常に幅方向の目付ＣＶ値を４．０％以下に維持することにより、種々の品種や製造条件において安定的に均一性に優れたスパンボンド不織布を得ることが可能となる。
図１は、本発明のスパンボンド不織布の製造装置の構成の一例を示す側面図である。矩形エジェクター３に備えられた微少変形手段５によりスリット幅規定部材が微少変形し、これが図１の手前／奥方向に並んでいるため、幅方向の任意の部分でのスリット幅８の微調整が可能となる。
本発明のスパンボンド不織布の製造方法は、紡糸口金より吐出させた連続繊維群を矩形エジェクターにより細化延伸させ不織布状に捕集させるスパンボンド不織布の製造方法であって、前記矩形エジェクターの噴射口部分に、当該噴射口の長辺方向に連続し対向する一対のスリット幅規定部を有し、当該スリット幅規定部の少なくとも一方が前記噴射口の長辺方向に連続した一体物からなるスリット幅規定部材であり、前記スリット幅規定部材の長辺方向に、当該スリット幅規定部材を微少変形させる微少変形手段が複数配置されており、先行して捕集された不織布の幅方向の目付分布を測定し、その測定値に基づき前記スリット幅規定部材を前記微少変形手段により部分的に微少変形させ、その微少変形により噴射口のスリット幅を部分的に変動させて目付分布の調整を行うことを特徴とするスパンボンド不織布の製造方法である。
図１は、本発明のスパンボンド不織布の製造に用いられる装置の構成の一例を示す側面図である。本発明のスパンボンド不織布の製造方法は、幅方向の目付ＣＶ値が４．０％以下であるスパンボンド不織布の製造方法であって、図１に示されるように、紡糸口金（口金）１より吐出させた連続繊維群を矩形エジェクター３により細化延伸させ不織布状に捕集させるスパンボンド不織布の製造方法であって、前記矩形エジェクター３の噴射口部分に、当該噴射口の長辺方向（図１の手前／奥方向）に連続し対向する一対のスリット幅規定部６を有し、当該スリット幅規定部６の少なくとも一方が前記噴射口の長辺方向に連続した一体物からなるスリット幅規定部材であり、前記スリット幅規定部材の長辺方向に、当該スリット幅規定部材を微少変形させる微少変形手段５が複数配置されており、先行して捕集された不織布の幅方向の目付分布を測定し、その測定値に基づき前記スリット幅規定部材６を前記微少変形手段５により部分的に微少変形させ、その微少変形により噴射口のスリット幅８を部分的に変動させて目付分布の調整を行うことを特徴とするスパンボンド不織布の製造方法である。
本発明のスパンボンド不織布の製造方法は、先行して捕集された不織布の幅方向の目付分布測定値にもとづき、スリット幅規定部材を微少変形手段により部分的に微少変形させ、その微少変形により噴射口のスリット幅を部分的に制御することが重要である。
不織布の幅方向の目付分布測定方法としては、製造された不織布の全幅から幅方向に一定のピッチでサンプルを採取し、そのサンプルの質量を測定し、その質量をサンプルの面積で除して目付を算出する方法が挙げられる。このときのサンプル一片の幅方向の長さは、１０〜２００ｍｍであることが好ましく、２０〜１００ｍｍであることがより好ましく、２５〜５０ｍｍであることがさらに好ましい態様である。
サンプルの幅方向の長さが１０ｍｍ以上であれば、はさみやカッター等を使用して裁断する際にも取り扱い性に優れ、また短時間で測定することができる。一方、サンプル一片の幅方向の長さが２００ｍｍ以下であれば、不織布の幅方向の目付分布測定値にもとづき、微少変形手段を用いて矩形エジェクターの噴射口のスリット幅を部分的に制御する際に、適切に変位量を決定し、精確に制御することが可能となる。
また、サンプルの進行方向の長さは、５０〜３０００ｍｍであることが好ましく、１００〜２０００ｍｍであることがより好ましく、５００〜１０００ｍｍであることがさらに好ましい態様である。サンプルの進行方向の長さが５０ｍｍ以上であれば、不織布の幅方向の目付分布測定値にもとづき、微少変形手段を用いて矩形エジェクターの噴射口のスリット幅を部分的に制御する際に、的確かつ精確に制御することが可能となる。一方、サンプルの進行方向の長さが３０００ｍｍ以下であれば、はさみやカッター等を使用して裁断する際にも取り扱い性に優れ、また短時間で測定することができる。
不織布の幅方向の目付分布測定の他の方法としては、放射線を用いた走査型の目付計を使用する方法も挙げられる。放射線の種類としては、Ｘ線やβ線などが好ましく使用されるが、取り扱い時の安全性の観点から、管理区域設定不要基準まで漏洩線量を低減した軟Ｘ線がより好ましく使用される。
走査型の目付計を使用する場合は、不織布の製造工程に設置しオンラインで測定したり、製造工程とは別に設けオフラインで測定したりすることができるが、より迅速な測定が可能となることから、オンラインで測定することがより好ましい態様である。走査型の目付計をオンラインで使用する場合の走査速度は、５０〜５００ｍｍ／秒であることが好ましく、１００〜４００ｍｍ／秒であることがより好ましく、１５０〜３００ｍｍ／秒であることがさらに好ましい態様である。走査速度が５０ｍｍ／秒以上であれば、短時間で測定することが可能となる。一方、走査速度が５００ｍｍ／秒以下であれば、不織布の波打ちなどによる誤差も小さく、精確に測定することができる。
走査型の目付計を使用する場合は、不織布の幅方向の目付分布をより精確に測定するため、不織布の進行方向に位置を変え複数回測定し、それらの平均値を求めることが好ましい。走査型の目付計を不織布の製造工程に設置しオンラインで測定する場合は、目付計は不織布の進行方向に対し一定の位置で、不織布の幅方向に複数回走査させる。走査型の目付計を使用する際の不織布の進行方向の測定回数、すなわち走査回数は、５〜５０回であることが好ましく、１０〜４０回であることがより好ましく、１５〜３０回であることがさらに好ましい態様である。不織布の進行方向の測定回数が５回以上であれば、進行方向の目付のバラツキの影響が小さくなり、不織布の幅方向の目付分布測定値にもとづき、微少変形手段を用いて矩形エジェクターの噴射口のスリット幅を部分的に制御する際に、的確かつ精確に制御することが可能となる。一方、不織布の進行方向の測定回数が５０回以下であれば、短時間で測定することができる。
図１において、本発明で用いられる矩形エジェクター３とは、スパンボンド不織布の製造において、不織布１０の進行方向に直交したスリットを有し、口金１から紡出された連続繊維群２を、そのスリットを通過させて、圧力空気４により連続繊維群２を牽引し、噴射口から連続繊維群２を捕集コンベア９上に噴射する矩形エジェクターである。本発明で用いられる矩形エジェクター３の噴射口部分には、当該噴射口の長辺方向に連続し対向する一対のスリット幅規定部６を有し、当該スリット幅規定部６の少なくとも一方が前記噴射口の長辺方向に連続した一体物からなるスリット幅規定部材であり、前記スリット幅規定部材の長辺方向に、当該スリット幅規定部材を微少変形させる微少変形手段５が複数配置されている。
本発明で用いられる矩形エジェクターの噴射口のスリット幅は、２〜２０ｍｍであることが好ましく、３〜１４ｍｍであることがより好ましく、４〜８ｍｍであることがさらに好ましい態様である。噴射口のスリット幅が２ｍｍ以上であれば、連続繊維群がスリットの入口や内壁に接触することによるエジェクターの汚れを軽減させることができ、また、汚れによって生じる噴射口のスリット幅のバラツキを抑制することができる。一方、噴射口のスリット幅が２０ｍｍ以下であれば、エジェクターから噴射される圧力空気の量を少なくすることができ、エネルギーロスが少なくより効率的にスパンボンド不織布を製造することができる。
噴射口のスリット幅は、矩形エジェクターの入口から出口まで連続繊維群の走行方向の全長に渡って一定であることが好ましいが、異なっていても構わない。特に、入口から圧力空気との混合部までは、連続繊維群との接触を軽減するため、入口から混合部に向かってスリット間隔が小さくなるようなテーパー形状とすることが好ましい。
噴射口のスリット幅の最大制御量は、噴射口のスリット幅を長辺方向に一定としたときの基準幅に対し、０．１〜２０％であることが好ましく、０．２〜１５％であることがより好ましく、０．４〜１０％であることがさらに好ましい態様である。噴射口のスリット幅の制御量が０．１％以上であれば、効率良く幅方向の目付分布を調整することができる。一方、スリット間隔の制御量が２０％以下であれば、エジェクター構造の複雑化やそれにともなうエジェクター装置のコストアップを抑制することができる。噴射口のスリット幅を長辺方向に一定としたときの基準幅とは、スリット幅の初期設定値を一律に設定している場合は、当該初期設定のスリット幅を指す。また部分的にスリット幅を初期設定値の変更している場合は、長手方向のスリット幅の初期設定値の平均値を指す。
圧力空気との混合部からスリットの出口までの長さ７は、５０〜６００ｍｍであることが好ましく、１５０〜５００ｍｍであることがより好ましく、２５０〜４００ｍｍであることがさらに好ましい態様である。圧力空気との混合部からスリットの出口までの長さが５０ｍｍ以上であれば、噴射口のスリット幅を制御できる部分を十分に確保することができる。一方、圧力空気との混合部からスリットの出口までの長さが６００ｍｍ以下であれば、連続繊維群の走行方向ならびに噴射口の長辺方向の全長に渡って噴射口のスリット幅を高い精度で維持することができる。
矩形エジェクターは、その下部に一対の平板状のスカートと呼ばれる部材を設置して使用されることが多いが、本発明においては、スカートもエジェクターの一部として考え、噴射口のスリット幅や圧力空気との混合部からスリットの出口までの長さ等の、矩形エジェクターのスリット部分に関する寸法は、すべてスカート部の長さも加味するものとする。
本発明で用いられる矩形エジェクターの一対のスリット幅規定部における、連続繊維群の走行方向のスリット幅規定部の長さは、１０〜１００ｍｍであることが好ましく、２０〜９０ｍｍであることがより好ましく、３０〜８０ｍｍであることがさらに好ましい態様である。連続繊維群の走行方向のスリット幅規定部の長さが１０ｍｍ以上であれば、僅かな変動量により効率的に、すなわち近傍との干渉を極力抑えつつ、その部分から吐出される繊維の量を精度よく制御することができるため、精度の高い目付分布の調整が可能となる。一方、連続繊維群の走行方向のスリット幅規定部の長さが１００ｍｍ以下であれば、微少変形手段によりスリット幅規定部材を部分的に微少変形させることが容易であり、かつ極微少な変動量に対して幅方向の目付分布が過度に変化することを抑制し、より精確に幅方向の目付分布を調整することができる。
本発明で用いられる矩形エジェクターの微少変形手段の、スリット幅規定部材の長辺方向の配置間隔は、１０〜２００ｍｍであることが好ましく、２０〜１５０ｍｍであることがより好ましく、２５〜１００ｍｍであることがさらに好ましい態様である。微少変形手段の長辺方向の配置間隔を好ましくは１０ｍｍ以上、より好ましくは２０ｍｍ以上、さらに好ましくは２５ｍｍ以上とすることにより、隣接する微少変形手段による干渉を極力抑えることができる他、エジェクターの構造が過度に複雑にならず、エジェクターの製造コストや微少変形手段による調整作業の煩雑さを抑制することができる。一方、微少変形手段の長辺方向の配置間隔を好ましくは２００ｍｍ以下、より好ましくは１５０ｍｍ以下、さらに好ましくは１００ｍｍ以下とすることにより、スリット幅規定部材を局部的に微少変形させることが可能となり、より精確に幅方向の目付分布を調整し、目付の均一なスパンボンド不織布とすることができる。
本発明において、矩形エジェクターの長辺方向におけるある部分の噴射口のスリット幅を小さくすると、他の部分に比べその部分を通過する圧力空気の流量が減少するため、それに随伴してその部分を通過する連続繊維群の量も相対的に減少する。一方、ある部分の噴射口のスリット幅を大きくすると、他の部分に比べその部分を通過する圧力空気の流量が増加するため、それに随伴してその部分を通過する連続繊維群の量も相対的に増加する。したがって、先行して捕集された不織布の幅方向の目付分布測定値にもとづき、矩形エジェクターの噴射口のスリット幅を制御する方法としては、幅方向の目付分布の測定結果から、目付の大きい部分のスリット幅を部分的に小さくし、目付の小さい部分のスリット幅を部分的に大きくすることにより、不織布の幅方向の目付分布をより均一に調整することができる。
目付分布測定時の不織布の幅方向の測定ピッチは、矩形エジェクターの微少変形手段の長辺方向の配置間隔と同じか、より細かいピッチとすることが、目付分布の調整が容易になることから、好ましい。
本発明で用いられる矩形エジェクターは、噴射口部分に、当該噴射口の長辺方向に連続し対向する一対のスリット幅規定部を有し、スリット幅規定部の少なくとも一方が噴射口の長辺方向に連続した一体物からなるスリット幅規定部材であり、スリット幅規定部材の長辺方向に、スリット幅規定部材を微少変形させる微少変形手段が複数配置されていることが重要である。矩形エジェクターの噴射口のスリット幅は、スリット幅規定部材を微少変形手段により部分的に微少変形させることにより調整される。
噴射口の長辺方向に連続し対向する一対のスリット幅規定部は、長辺方向に連続し対向する一対の平板（スリット幅規定部材）からなることが好ましい。当該構造では、微少変形手段により少なくとも一方の平板を、部分的にもう一方の平板に向かって近づけたり、遠ざけたりすることにより噴射口のスリット幅を変化させる方法（以下、前記方法を“平板変形方式”と記載することがある。）が好ましく用いられる。
微少変形手段の具体的な方法としては、平板の外側に、その平板面に向かってボルトを設置し、当該ボルトを一方向に回転させると平板が内側、すなわちもう一方の平板に向かって近づき、当該ボルトを反対方向に回転させると平板が外側、すなわちもう一方の平板から遠ざかる機構とすることが好ましい態様である。このとき、平板の微少変形部分はボルトの上方（上流側）に位置する支点より下方の部分であり、本機構を採用する場合、その支点からスリット出口までの長さが連続繊維群の走行方向のスリット幅規定部の長さとなる。また、噴射口のスリット幅を効率的に変化させることができるため、上記のボルトは平板面に向かって垂直に設置することが好ましい。
微少変形手段として上記のボルトを使用した機構を採用する場合、当該ボルトを回転させる方法としては、レンチ等を用いて手動で回転させる方法や、小型のモータを設置し遠隔操作により回転させる方法が挙げられるが、不織布の製造ラインに近づかないために作業者の安全性が確保でき、また迅速に制御操作が行えることから、遠隔操作によりボルトを回転させる方法がより好ましい態様である。また、ボルトを回転させるモータとしては、ステッピングモータやサーボモータなどが好ましく用いられるが、真値に対する高い制御制度と高い繰り返し精度が得られることから、サーボモータがより好ましく用いられる。
また微少変形手段としてボルトの代わりにヒーターロッドを設置するか、ボルトにヒーターロッドを接続し、ヒーターロッドの加熱伸長により平板が部分的に内側、すなわちもう一方の平板に向かって近づき、冷却収縮により平板が部分的に外側、すなわちもう一方の平板から遠ざかる機構とすることも、微小幅の制御性に優れることから、好ましい態様である。
本発明で用いられる矩形エジェクターの噴射口のスリット幅を微少変形させる他の方法としては、スリットの出口近傍を形成する対向する一対の平板（スリット幅規定部材）のうち、少なくとも一方を熱膨張係数の異なる２種類の金属を貼り合せた構造とし、当該平板の外側に微少変形手段としてヒーターを配置し、当該ヒーターの温度調節によって当該平板に部分的な反りを与え、もう一方の平板との間隔を制御する方法も好ましい態様である。また、噴射口のスリット幅を微少変形させる他の方法として、少なくとも一方の平板に外力を加えることにより直接平板に反りを与え、もう一方の平板との間隔を制御する方法も使用できる。
これらの方法において、スリット幅規定部材である平板の厚さは、３〜２０ｍｍであることが好ましく、５〜１５ｍｍであることがより好ましく、７〜１０ｍｍであることがさらに好ましい態様である。平板の厚さが３ｍｍ以上であれば、微少変形手段による繰り返しの変形に耐えることができる。一方、平板の厚さが２０ｍｍ以下であれば、不織布の幅方向の目付分布を局部的に調整するために十分なスリット幅の変形量を容易に与えることができ、迅速かつ精確なスリット幅の調整が可能となる。
さらに、平板の、連続繊維群が走行するエジェクター内壁側とは反対側に、連続繊維群の走行方向および／または矩形エジェクターの長手方向に、肉薄なスリット部分を設けることも好ましい態様である。こうすることによって平板をより局部的に微少変形させることができるようになり、迅速かつ精確な目付分布の調整が可能となる。このスリット部分は、矩形エジェクターの長手方向に複数配置された、それぞれの微少変形手段の間に、かつ連続繊維群の走行方向に設けることで、矩形エジェクターの長手方向全体に渡って均等に可動性を上げることができ、より好ましい態様である。
またさらに、上記の平板のうち少なくとも一方を薄板状のバネ鋼とし、このバネ鋼の外側に設置した精密アクチュエータ（微少変形手段）により、そのバネ鋼をもう一方の平板に向かって近づけたり遠ざけたりする方法も、本発明の矩形エジェクターの噴射口のスリット幅を変化させる方法も好ましく用いられる。
またさらに、矩形エジェクターの噴射口のスリット出口に、長手方向全長に渡ってリップを設置し、そのリップを部分的にスライドさせることで噴射口のスリット幅を変化させる方法（以下、前記方法を“リップスライド方式”と記載することがある。）も使用できる。
上記に例示した噴射口のスリット幅を変化させる具体的な方法の中でも、連続繊維群の走行方向のスリット幅規定部の長さを１０ｍｍ以上とすることができることから、平板の外側に設置したボルトおよび／またはヒーターロッドにより平板を微少変形させる平板変形方法、平板の外側に配置したヒーターの温度調節等によって平板の反りを変化させる方法、あるいは精密アクチュエータによりバネ鋼を移動させる方法が、より好ましく用いられる。
また微少変形手段は、連続繊維群の走行方向に複数個設けられていても良い。
本発明で用いられる矩形エジェクターは、連続繊維群の走行方向のスリット幅規定部の長さを好ましくは１０ｍｍ以上とすることにより、スリット幅の微少な変形量でも圧力空気の流量を効率的に変化させ、上記のとおり圧力空気の流量に随伴して変化する連続繊維群の量を効率的に制御することができる。
また、矩形エジェクターのスリット幅規定部材である平板は、エジェクター内壁において段差なく設けられていることが好ましい。このようにすることにより、エジェクター内部で気流の乱れが発生したり、連続繊維群がスリット部分を通過する際に、エジェクター内壁に引っ掛かり、紡糸欠点が発生したり、ポリマー汚れが内壁に蓄積したりすることを抑制することができる。
本発明のスパンボンド不織布の製造方法としては、目付計により先行して捕集した不織布の幅方向の目付分布をオンラインで測定し、この測定値をフィードバックし矩形エジェクターのスリット間隔を自動制御する方法も好ましい態様である。この測定値を、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）またはＰＬＣ（プログラマブルロジックコントローラ）などに取り込み演算処理をすることによりプロファイルデータを作成し、アナログ信号、シリアル通信、パラレル通信およびイーサネット通信などによりそのプロファイルデータを転送することができる。ここで作成されるプロファイルデータの幅方向のデータピッチは、矩形エジェクターの微少変形手段の長辺方向の配置間隔と同じか、より細かいピッチにすることが、目付分布の調整が容易になることから、好ましい。
また、自動制御をした際に、隣接あるいは近傍のスリット幅の変形量微分値が極端に大きくなることにより幅方向の目付斑が悪化することを抑制するため、別途、アルゴリズムを作成することがより好ましい態様である。アルゴリズムの作成方法としては、微少変形手段の長手方向の配置間隔の半分以下のピッチで、すなわち微少変形手段の長手方向の配置数の倍以上のデータ量をもとにしてプロファイルデータを作成し、複数のスリット幅調整位置の変形量を平均処理したり、スリット幅の変形量を積分処理したりすることにより、急峻なスリット幅変形を抑制する方法が好ましく用いられる。
また、不織布の幅方向の目付分布測定値をもとに算出した変形量に従って噴射口のスリット幅を制御し、このスリット幅変形によって目付分布が変化した不織布が目付計に到達するのは、一定時間経過した後であることから、直接的なフィードバック制御では、不織布の目付値のハンチングやサイクリングを発生させる要因となる可能性がある。そのため、単純な比例制御ではなく、ＰＩ制御、ＰＩＤ制御あるいはファジー理論をもとにしたフィードバック制御を行うことがより好ましい態様である。また、様々な状況下における熟練オペレータの手動によるスリット幅調整量をマトリクス表にまとめ、当該データとプロファイルデータを比較演算することにより得られるスリット幅変形量に従ってフィードバック制御を行う方法も、さらに好ましく用いることができる。
本発明のスパンボンド不織布の製造方法によって得られる不織布の幅方向の目付ＣＶ値は、０〜４．０％であることが好ましく、０〜３．０％であることがより好ましく、０〜２．０％であることがさらに好ましい態様である。不織布の幅方向の目付ＣＶ値が４．０％以下であれば、衛生材料、フィルター、土木資材、建築資材、農業資材、車両資材および生活資材などの用途においてより好適に使用することができる。
また特に、フィルター用途であれば分離膜の支持体や、建築資材用途であれば透湿防水シートの基材など、さらに膜やフィルムなどと一体化して使用される用途において、一体化加工時にシワなどが発生することなく優れた加工性を得られることから、より好適に使用することができる。
本発明において、不織布の幅方向の目付ＣＶ値を０〜４．０％とする方法としては、先行して捕集した不織布の幅方向の目付分布測定値にもとづき、矩形エジェクターの噴射口のスリット幅を制御する方法が有効である。さらに、口金から紡出されるフィラメント量の幅方向のバラツキ、すなわち幅方向の口金吐出量ＣＶ値を０〜１０％とすることも好ましく、０〜６％とすることもより好ましく、０〜２％とすることもさらに好ましい態様である。
本発明において、スパンボンド不織布を製造する方法としては、溶融した熱可塑性重合体を口金から押し出し、これを矩形エジェクターで圧力空気により吸引延伸して紡糸した後、矩形エジェクターから噴射された連続繊維群を移動する捕集コンベア上に捕集して繊維ウエブとし、さらに連続的に熱圧着等を施すことにより一体化して、スパンボンド不織布を製造することができる。このとき、紡糸速度は３０００〜６０００ｍ／分であることが好ましく、３５００〜５５００ｍ／分であることがより好ましく、４０００〜５０００ｍ／分であることがさらに好ましい態様である。紡糸速度を３０００ｍ／分以上とすることにより、繊維をより高度に配向結晶化させ不織布の機械的強度を向上させることができる。一方、紡糸速度を６０００ｍ／分以下とすることにより、矩形エジェクターから連続繊維群とともに噴射される空気の乱れを小さくし、より均一性に優れたスパンボンド不織布を得ることができる。
本発明のスパンボンド不織布の製造方法で製造されるスパンボンド不織布を構成する繊維の単繊維径は、３〜３０μｍであることが好ましく、５〜２５μｍであることがより好ましく、７〜２０μｍであることがさらに好ましい態様である。スパンボンド不織布を構成する繊維の単繊維径が３μｍ以上であれば、スパンボンド不織布製造時に紡糸安定性が低下することが少ない。一方、スパンボンド不織布を構成する繊維の単繊維径が３０μｍ以下であれば、より目付均一性に優れたスパンボンド不織布を得ることができる。
本発明のスパンボンド不織布の製造方法で製造されるスパンボンド不織布の目付は、１０〜４００ｇ／ｍ２であることが好ましく、１５〜３５０ｇ／ｍ２であることがより好ましく、２０〜３００ｇ／ｍ２であることがさらに好ましい態様である。スパンボンド不織布の目付が１０ｇ／ｍ２以上であれば、製造工程中での破断や熱圧着ロールへの巻き付きなどの発生を抑制し、より安定的にスパンボンド不織布を製造することができる。一方、スパンボンド不織布の目付が４００ｇ／ｍ２以下であれば、製布速度が上昇することで、先行して捕集した不織布の幅方向の目付分布測定値をより迅速にフィードバックし、矩形エジェクターの噴射口のスリット幅を調整することができる。
本発明のスパンボンド不織布の製造方法で製造されるスパンボンド不織布の厚さは、０．０３〜０．５０ｍｍであることが好ましく、０．０４〜０．４５ｍｍであることがより好ましく、０．０５〜０．４０ｍｍであることがさらに好ましい態様である。スパンボンド不織布の厚さが０．０３ｍｍ以上であれば、不織布の幅方向の目付分布を重量法により測定する場合はサンプルの取り扱い性に優れ、またオンライン目付計により測定する場合にも工程中のシワなどの発生を抑制し、より精確に不織布の幅方向の目付分布を測定することができる。一方、スパンボンド不織布の厚さが０．５０ｍｍ以下であれば、不織布の幅方向の目付分布を重量法により測定する場合はサンプルをより容易に切断することができ、またオンライン目付計により測定する場合もセンサなどへの引っ掛りを防ぎ、より精確に不織布の幅方向の目付分布を測定することができる。
本発明のスパンボンド不織布の製造方法で得られるスパンボンド不織布の幅方向の通気量ＣＶ値は、０〜１０％であることが好ましく、０〜８％であることがより好ましく、０〜６％であることがさらに好ましい態様である。スパンボンド不織布の幅方向の通気量ＣＶ値が１０％以下であれば、特にフィルター用途にスパンボンド不織布を使用する場合において圧力損失や捕集効率のバラツキが小さく、好適に用いることができる。また分離膜の支持体として使用する場合においても、膜やフィルムと安定的に一体化することができるため、得られる分離膜もより均一な分離性能を有するものとすることができる。
本発明のスパンボンド不織布の製造方法で得られるスパンボンド不織布は、目付の均一性に優れていることから、空気フィルター、バグフィルター、エレクトレットフィルター、液体フィルター等の各種フィルター用途、隔離膜、分離膜等の膜支持体用途、各種補強材、保護材、ケーブルの押さえ巻、地中埋設管の補修材等の土木用途、ルーフィング基布、ハウスラップ等の建築資材用途、自動車内装、自動車部品等の車両用途、各種テープ基材、タフト・カーペット基布、家具部材、壁紙等の家具・インテリア用途、ワイパー、クリーニング材、防草シート、園芸プランター、各種包装資材、収納用品等の生活資材用途、および電気材料等の産業資材用途に好適に用いることができる。
次に、実施例に基づき、本発明のスパンボンド不織布の製造方法について具体的に説明するが、本発明はこれら実施例によって限定されるものではない。また、上記のスパンボンド不織布の各特性値および下記の実施例における各特性値は、次の方法で測定したものである。
（１）樹脂の融点（℃）：
パーキンエルマ社製示差走査型熱量計ＤＳＣ−２型を用い、昇温速度２０℃／分の条件で３点測定し、得られた融解吸熱曲線において極値を与える温度の平均値を樹脂の融点とした。また、示差走査型熱量計において融解吸熱曲線が極値を示さない樹脂については、ホットプレート上で加熱し、顕微鏡観察により樹脂が完全に溶融した温度を測定する操作を３回繰り返し、測定値の平均値を融点とした。
（２）樹脂の固有粘度ＩＶ：
ポリエチレンテレフタレート樹脂の固有粘度ＩＶは、次の方法で３回測定し、その平均値をとった。オルソクロロフェノール１００ｍｌに対し試料８ｇを溶解し、温度２５℃においてオストワルド粘度計を用いて相対粘度ηｒを、下記の式により求めた。
・ηｒ＝η／η０＝（ｔ×ｄ）／（ｔ０×ｄ０）
ここで、η：ポリマー溶液の粘度
η０：オルソクロロフェノールの粘度
ｔ：溶液の落下時間（秒）
ｄ：溶液の密度（ｇ／ｃｍ３）
ｔ０：オルソクロロフェノールの落下時間（秒）
ｄ０：オルソクロロフェノールの密度（ｇ／ｃｍ３）。
次いで、上記の相対粘度ηｒから、下記の式により固有粘度ＩＶを算出した。
・ＩＶ＝０．０２４２ηｒ＋０．２６３４。
（３）平均単繊維径（μｍ）：
不織布からランダムに小片サンプル１０個を採取し、走査型電子顕微鏡で５００〜３０００倍の写真を撮影し、各サンプルから１０本ずつ、計１００本の繊維の直径を測定し、それらの平均値の小数点以下第一位を四捨五入して求めた。
（４）不織布の幅方向の目付ＣＶ値（％）および目付（ｇ／ｍ２）：
不織布の幅方向両端５０ｍｍを除いた中央１１００ｍｍの部分から、幅５０ｍｍ×長さ１０００ｍｍの大きさのサンプルを２２枚採取し、各サンプルの質量を０．００１ｇ単位で測定し、そのＣＶ値（標準偏差÷平均値×１００）は小数点以下第二位を四捨五入して求めた。また、不織布の目付は、上記の２２枚のサンプルの質量の平均値を単位面積当たりに換算し、小数点以下第一位を四捨五入して求めた。
（５）不織布の厚さ（ｍｍ）：
ＪＩＳ Ｌ １９０６（２０００年版）の５．１に基づいて、直径１０ｍｍの加圧子を使用し、荷重１０ｋＰａで不織布の幅方向１ｍあたり等間隔に１０点を０．０１ｍｍ単位で厚さを測定し、その平均値の小数点以下第三位を四捨五入した。
（６）不織布の幅方向の通気量ＣＶ値（％）：
ＪＩＳ Ｌ １９０６（２０００年版）の４．８（１）フラジール形法に基づいて、気圧計の圧力１２５Ｐａで、不織布の幅方向１ｍあたり等間隔に１０点を１ｃｃ／ｃｍ２／秒単位で測定し、そのＣＶ値（標準偏差÷平均値×１００）は小数点以下第一位を四捨五入して求めた。
（実施例１）
水分率５０ｐｐｍ以下に乾燥させた固有粘度ＩＶが０．６５で、融点が２６０℃であり、酸化チタンを０．３質量％含むポリエチレンテレフタレート樹脂を２９５℃の温度で溶融し、口金温度２９５℃で細孔から紡出した後、不織布幅方向にスリットを有し、微少変形手段としてスリット幅調整用ボルトを備えたスリット幅調整機構付矩形エジェクターにより紡糸速度４２００ｍ／分で紡糸して、断面円形のフィラメントとし、これらの連続繊維群を移動するネットコンベアー上に繊維ウエブとして捕集した。次に、捕集された繊維ウエブを、２本の金属フラットロール間に通し、各金属ロール表面温度が２３０℃で、線圧が５８８Ｎ／ｃｍで熱圧着し、平均単繊維径が１２μｍで、目付が５０ｇ／ｍ２で、厚さが０．２０ｍｍで、幅が１２０ｃｍのスパンボンド不織布を得た。このとき、矩形エジェクターの圧力空気との混合部からスリットの出口までの長さを３００ｍｍとし、連続繊維群の走行方向のスリット幅規定部の長さを３０ｍｍとし、微少変形手段である調整用ボルトの長辺方向の配置間隔を５０ｍｍとし、スリット幅の基準幅を５．００ｍｍとした。
得られたスパンボンド不織布の幅方向両端５０ｍｍを除いた中央１１００ｍｍの部分から、幅５０ｍｍ×長さ１０００ｍｍの大きさのサンプルを２２枚採取し、幅方向の目付分布を測定した結果、幅方向の目付ＣＶ値は４．９％であった。
上記の目付分布測定結果にもとづき、平板の外側に設置した調整用ボルトを回転させる方法により、目付の大きい箇所の矩形エジェクターの噴射口のスリット幅を小さくし、目付の小さい箇所の噴射口のスリット幅を大きくする制御を実施した。このときの最大制御量は、０．２０ｍｍ（平均値に対し４．０％）とした。
矩形エジェクターの噴射口のスリット幅を制御した後に得られたスパンボンド不織布の幅方向の目付分布を、上記と同様の方法で測定した結果、幅方向の目付ＣＶ値は４．３％であった。また、上記と同様に目付分布測定と矩形エジェクターのスリット幅調整の操作をさらに２回繰り返した結果（合計３回）、得られたスパンボンド不織布の幅方向の目付ＣＶ値は３．５％であった。また、このときの所要合計時間は７５分であった。結果を表１に示す。
（実施例２）
不織布の製造工程に走査型軟Ｘ線式目付計を設置し、不織布の幅方向の目付分布をオンラインで測定したこと以外は、実施例１と同様にしてスパンボンド不織布を製造した。このとき目付計の走査速度は１５０ｍｍ／秒とし、走査回数２０回の平均値から不織布の幅方向の目付分布を測定した。この測定結果にもとづき、矩形エジェクターの噴射口のスリット幅を自動調整する操作を３回繰り返した結果、得られたスパンボンド不織布の幅方向の目付ＣＶ値は２．９％であった。また、このときの所要合計時間は１２分であった。結果を表１に示す。
（実施例３）
矩形エジェクターのスリット幅調整方法を自動化したこと以外は、実施例２と同様にしてスパンボンド不織布を製造し、不織布の幅方向の目付分布を測定した。このときの自動制御の方法としては、測定した不織布の幅方向の目付分布データを矩形エジェクターにフィードバックし、スリット幅調整用ボルトに設置したサーボモータを自動操作する方法を用いた。不織布の幅方向の目付分布の測定と、矩形エジェクターの噴射口のスリット幅の自動制御を３回繰り返した結果、得られたスパンボンド不織布の幅方向の目付ＣＶ値は２．３％であった。また、このときの所要合計時間は１２分であった。結果を表１に示す。
（実施例４）
矩形エジェクターの連続繊維群の走行方向のスリット幅規定部の長さを２０ｍｍとしたこと以外は、実施例３と同様にしてスパンボンド不織布を製造し、不織布の幅方向の目付分布を測定した。不織布の幅方向の目付分布の測定と、矩形エジェクターの噴射口のスリット幅の自動調整を３回繰り返した結果、得られたスパンボンド不織布の幅方向の目付ＣＶ値は２．８％であった。また、このときの所要合計時間は１２分であった。結果を表１に示す。
（実施例５）
矩形エジェクターの連続繊維群の走行方向のスリット幅規定部の長さを５ｍｍとしたこと以外は、実施例３と同様にしてスパンボンド不織布を製造し、不織布の幅方向の目付分布を測定した。不織布の幅方向の目付分布の測定と、矩形エジェクターの噴射口のスリット幅の自動調整を３回繰り返した結果、得られたスパンボンド不織布の幅方向の目付ＣＶ値は３．７％であった。また、このときの所要合計時間は１２分であった。結果を表１に示す。
Figure 2017038977
（実施例６）
口金からの溶融樹脂の吐出量を調整し繊維径を１４μｍとしたこと以外は、実施例４と同様にしてスパンボンド不織布を製造し、不織布の幅方向の目付分布を測定した。不織布の幅方向の目付分布の測定と、矩形エジェクターの噴射口のスリット幅の自動調整を４回繰り返した結果、得られたスパンボンド不織布の幅方向の目付ＣＶ値は２．９％であった。また、このときの所要合計時間は１６分であった。結果を表２に示す。
（実施例７）
矩形エジェクターの連続繊維群の走行方向のスリット幅規定部の長さを５ｍｍとしたこと以外は、実施例６と同様にしてスパンボンド不織布を製造し、不織布の幅方向の目付分布を測定した。不織布の幅方向の目付分布の測定と、矩形エジェクターの噴射口のスリット幅の自動調整を４回繰り返した結果、得られたスパンボンド不織布の幅方向の目付ＣＶ値は３．８％であった。また、このときの所要合計時間は１６分であった。結果を表２に示す。
（実施例８）
矩形エジェクターのスリット幅調整機構の微少変形手段を、ヒーターロッドの加熱伸縮によりスリット幅を制御するヒーターロッド式としたこと以外は、実施例３と同様にしてスパンボンド不織布を製造し、不織布の幅方向の目付分布を測定した。このときの噴射口のスリット幅の自動調整の方法としては、測定した不織布の幅方向の目付分布データを矩形エジェクターにフィードバックし、スリット幅調整用のヒーターロッドの電流値を調整する方法により、目付の大きい箇所の矩形エジェクターの噴射口のスリット幅を小さくし、目付の小さい箇所の噴射口のスリット幅を大きくする自動調整を実施した。このときの最大制御量は、０．２０ｍｍ（平均値に対し４．０％）とした。
不織布の幅方向の目付分布の測定と、矩形エジェクターの噴射口のスリット幅の自動調整を３回繰り返した結果、得られたスパンボンド不織布の幅方向の目付ＣＶ値は２．２％であった。また、このときの所要合計時間は１２分であった。結果を表２に示す。
（実施例９）
矩形エジェクターの微少変形手段であるヒーターロッドの長手方向の配置間隔を２５ｍｍとしたこと以外は、実施例８と同様にしてスパンボンド不織布を製造し、不織布の幅方向の目付分布を測定した。不織布の幅方向の目付分布の測定と、矩形エジェクターの噴射口のスリット幅の自動調整を３回繰り返した結果、得られたスパンボンド不織布の幅方向の目付ＣＶ値は１．９％であった。また、このときの所要合計時間は１２分であった。
上記で得られた実施例１〜９のスパンボンド不織布の特性は、表２に示したとおりであり、実施例１〜９のスパンボンド不織布はいずれも幅方向の目付均一性に優れたものであった。またフィルターとしての使用を想定し、幅方向の通気量ＣＶ値を測定した結果、実施例１〜９の不織布はいずれも１０％以下であり、フィルターとして好適なものであった。
（比較例１）
スリット幅調整機構の付いていない矩形エジェクターを使用したこと以外は、実施例１と同様にしてスパンボンド不織布を製造した。得られたスパンボンド不織布の幅方向の目付ＣＶ値は４．９％であった。
得られた比較例１のスパンボンド不織布の特性は、表２に示したとおりであり、比較例１のスパンボンド不織布は幅方向の目付均一性に劣るものであった。またフィルターとしての使用を想定し、幅方向の通気量ＣＶ値を測定した結果、比較例１の不織布は１０％を超えており、フィルターとして好適なものではなかった。
Figure 2017038977
本出願は、２０１５年９月３日出願の日本特許出願、特願２０１５−１７３６０６に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
１：口金
２：連続繊維群
３：矩形エジェクター
４：圧力空気
５：微少変形手段
６：スリット幅規定部（スリット幅規定部材）
７：混合部〜スリットの出口までの長さ
８：噴射口のスリット幅
９：捕集コンベア
１０：不織布
１１：目付計
１２：ＰＣまたはＰＬＣ

Claims (7)

  1. 紡糸口金より吐出させた連続繊維群を矩形エジェクターにより細化延伸させ不織布状に捕集させるスパンボンド不織布の製造方法であって、前記矩形エジェクターの噴射口部分に、当該噴射口の長辺方向に連続し対向する一対のスリット幅規定部を有し、当該スリット幅規定部の少なくとも一方が前記噴射口の長辺方向に連続した一体物からなるスリット幅規定部材であり、前記スリット幅規定部材の長辺方向に、当該スリット幅規定部材を微少変形させる微少変形手段が複数配置されており、先行して捕集された不織布の幅方向の目付分布を測定し、その測定値に基づき前記スリット幅規定部材を前記微少変形手段により部分的に微少変形させ、その微少変形により噴射口のスリット幅を部分的に変動させて目付分布の調整を行うことを特徴とするスパンボンド不織布の製造方法。
  2. 前記一対のスリット幅規定部における、連続繊維群の走行方向の前記スリット幅規定部の長さが１０ｍｍ以上である、請求項１記載のスパンボンド不織布の製造方法。
  3. 前記微少変形手段の、前記スリット幅規定部材の長辺方向の配置間隔が１０〜２００ｍｍである、請求項１または２記載のスパンボンド不織布の製造方法。
  4. 先行して捕集された不織布の幅方向の目付分布をオンラインで測定し、その測定値をフィードバックして矩形エジェクターのスリット間隔を自動制御する、請求項１〜３のいずれか１項に記載のスパンボンド不織布の製造方法。
  5. 少なくとも口金、矩形エジェクターおよび捕集コンベアを備えてなり、前記矩形エジェクターの噴射口部分に、当該噴射口の長辺方向に連続し対向する一対のスリット幅規定部を有し、当該スリット幅規定部の少なくとも一方が前記噴射口の長辺方向に連続した一体物からなるスリット幅規定部材であり、前記スリット幅規定部材の長辺方向に、当該スリット幅規定部材を微少変形させる微少変形手段が複数配置されてなることを特徴とするスパンボンド不織布の製造装置。
  6. 前記一対のスリット幅規定部における、連続繊維群の走行方向の前記スリット幅規定部の長さが１０ｍｍ以上である請求項５記載のスパンボンド不織布の製造装置。
  7. さらにオンライン目付計を備えてなる請求項５または６記載のスパンボンド不織布の製造装置。
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