KR20180117183A - 부직포의 제조 장치, 부직포의 제조 방법 및 부직포 - Google Patents

부직포의 제조 장치, 부직포의 제조 방법 및 부직포 Download PDF

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쇼이치 다카쿠
겐이치 스즈키
나오스케 구니모토
아쓰시 가와다
다카유키 다나카
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미쓰이 가가쿠 가부시키가이샤
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Abstract

부직포의 제조 장치의 확산부에는, 분출 노즐과 포집부의 이동대 사이에 확산 공간이 마련되고, 분출 노즐의 개구와 나란히 부노즐의 개구가 배치되어 있으며, 부노즐은, 개구로부터 에어를 분출한다. 분출 노즐은, 에어와 함께 복수의 필라멘트를 이동대를 향해 분출한다. 분출 노즐로부터 분출된 에어는, 확산 공간 내에서 서서히 퍼져 흐르는 반송류를 형성하고, 이 반송류에 의해 복수의 필라멘트가 확산되면서 이동대를 향해 보내져 포집된다. 또한, 부노즐로부터 분출되는 에어는, 반송류의 주위에서 해당 기류를 따라 흘러, 확산 공간 내의 공기가 반송류에 비집고 들어가는 것을 억제한다.

Description

부직포의 제조 장치, 부직포의 제조 방법 및 부직포
본 발명은 부직포의 제조 장치, 부직포의 제조 방법 및 부직포에 관한 것이다.
스펀본드 부직포 등의 부직포는 의료(醫療), 위생 자재, 토목 자재 및 포장 자재 등에 다용되고 있다. 스펀본드 부직포는, 열가소성 수지를 용융 방사한 필라멘트에 대해서 냉각풍을 이용한 냉각 처리, 및 연신풍을 이용한 연신 처리를 행한 후, 포집 매체 상에 확산시키면서 포집 퇴적시킴으로써 얻어지는 웹으로부터 제조된다.
문헌 1(일본 특허 제2556953호)에는, 수평 방향에 있어서의 횡단면이 직사각형상으로 되고, 필라멘트 주행 방향에 있어서 점차 횡단면이 축소된 냉각실, 냉각실에 접속되고 배출구에 있어서의 벽체에 단상(段狀) 오목함몰부가 형성된 연신 노즐, 및 연신 노즐에 접속된 섬유 재치 장치를 가지며, 공기역학적으로 연신된 합성 수지 필라멘트로부터 방사 섬유 대편(帶片)을 제조하는 장치가 개시되어 있다. 이 문헌 1의 섬유 재치 장치는, 수평 방향에 있어서 직사각형상의 횡단면을 갖고, 세로 방향에 있어서 벤튜리 환상의 유역, 및 디퓨저 출구를 갖는 제트 펌프의 형태를 가지며, 섬유 대편 재치 필터 벨트를 사이에 두고 디퓨저 출구에 대향된 흡기관에 의해 자유 공기 흡입구로부터 흡인되는 공기량이 조정되도록 하고 있다.
문헌 2(일본 특허 제3135498호)에는, 다수의 노즐을 갖는 노즐판체, 처리 샤프트, 반송 유닛 및 반송 컨베이어를 갖고, 처리 샤프트 및 반송 유닛에 처리 공기가 유입되며, 노즐판체의 노즐 구멍으로부터 무단(無端) 섬유가 유입됨과 함께 공기와 섬유의 혼합 형태의 무단 섬유군으로서 반송 컨베이어를 향하는 방출 운동에 의해 처리 샤프트 중에 유입되고, 반송 유닛이 무단 섬유군용의 중앙의 유입 도관 및 이것에 뒤따르는, 반송 컨베이어까지 신장하는 디퓨저 도관을 구비하고, 방출 운동과 그것에 중복되는 플리스 형성 운동이 강제 부여되어, 상기 쌍방의 도관이 반송 컨베이어 벨트의 주행 방향을 횡단하는 방향으로 연장되는 열가소성 수지 무단 섬유로부터 스핀 플리스 웹을 제조하는 장치가 개시되어 있다. 이 문헌 2에서는, 도입 도관 및/또는 디퓨저 도관은 공기와 섬유의 혼합용으로 이용되고, 도관의 폭에 걸쳐 반송 컨베이어 벨트의 주행 방향을 횡단하여 신장하는 도관 중에 공기를 추가 도입하기 위한 유통 슬릿 형상, 및 도관으로부터 공기를 방출하기 위한 유출 슬릿의 형상의 공기역학적 등분배 장치를 구비하여, 부가적으로 추가 급송되어야 할 유량 및 유출시켜야 할 공기의 유량을 공기와 섬유의 혼합 중에 있어서의 섬유의 등분배에 영향을 줄 목적으로 제어 내지 조정되도록 하고 있다. 또한, 특허문헌 2는, 유입 도관 및/또는 디퓨저 도관의 내부 표면이 도관 종단면에 있어서의 표면 근방에 장해 부재를 구비하여, 그 유동 방향에 대해서 후방에 소용돌이 영역이 형성되어 있다.
문헌 3(일본 특허 제5094588호)에는, 필라멘트로 형성된 스펀본드를 제조하는 장치로서, 필라멘트를 형성하는 방사 구금(口金)이 마련되고, 방사 구금의 하류에는 필라멘트를 냉각하는 처리 공기를 공급하는 냉각실이 있고, 필라멘트를 연신하는 연신 유닛이 냉각실에 접속되어 있으며, 냉각실과 연신 유닛 사이의 접속 영역이 폐쇄되고, 연신 유닛은 통로벽이 연신 통로의 길이의 적어도 일부 상으로 분기되는 연신 통로를 갖고, 연신 유닛에서는, 분기 연신 통로 부분의 상류 끝에 있어서 추가적 공기가, 필라멘트 다발이 기계 방향에 있어서 폭넓게 형성되는 조건에 의해 연신 통로에 주입되며, 스펀본드 웹의 필라멘트를 침적키는 침적 장치가 마련된 장치가 기재되어 있다. 또한, 문헌 3에는, 연신 유닛의 하류에는 침적 유닛이 있고, 침적 유닛이 상류 디퓨저와 인접 하류 디퓨저로 이루어지며, 주위 공기 입구 슬릿이 상류 디퓨저와 하류 디퓨저 사이에 마련되어 있는 기재가 있다.
그런데, 부직포의 품질에 관련되는 중요한 특성으로서, 균일성 및 강도가 있다. 예를 들면, 문헌 2에서는, 메시 치수가 균일한 부직포를 얻는 것을 목적으로 하고 있지만, 균일성이 높은 부직포에서는, 필라멘트의 얽힘이 부족하여, 강도가 저하되어 버리는 경우가 있다.
본 발명은 상기 사실에 비추어 이루어진 것으로, 부직포의 강도 저하를 억제하면서 균일성의 향상이 도모되는 부직포의 제조 장치, 부직포의 제조 방법 및 부직포를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 구체적 수단에는, 이하의 태양이 포함된다.
제 1 태양은, 포집 매체를 향해 분출되는 필라멘트를 상기 포집 매체 상에 포집하는 포집부와, 상기 포집 매체에 포집되는 상기 필라멘트와 함께 공급되는 에어를 상기 포집 매체를 향해 분출하는 주노즐, 및 상기 주노즐과 상기 포집 매체 사이에 마련되고, 상기 필라멘트와 함께 상기 주노즐로부터 분출되는 에어가 확산하면서 흐르는 기류에 의해 상기 필라멘트가 확산되는 확산 공간을 포함하는 확산부와, 상기 주노즐로부터 상기 확산 공간에 분출된 상기 에어의 기류의 주위에서 해당 기류에 근접하여 따르는 기류를 일으키는 기류 생성 수단을 포함하는 부직포의 제조 장치이다.
제 2 태양은, 필라멘트와 함께 에어가 분출되는 주노즐과 상기 주노즐로부터 분출된 필라멘트를 포집하는 포집 매체 사이에, 상기 필라멘트와 함께 상기 주노즐로부터 분출되는 에어가 확산하면서 흐르는 기류에 의해 상기 필라멘트가 확산되는 확산 공간을 마련하고, 기류 생성 수단에 의해 상기 주노즐로부터 상기 확산 공간에 분출된 상기 에어의 기류의 주위에서 해당 기류에 근접하여 따르는 기류를 일으키면서, 상기 주노즐로부터 에어와 함께 상기 필라멘트를 상기 포집 매체를 향해 분출시켜, 상기 확산 공간에서 확산된 상기 필라멘트를 상기 포집 매체 상에 포집 퇴적하는 것을 포함하는 부직포의 제조 방법이다.
제 1 태양 및 제 2 태양에 있어서는, 용융 수지 등으로부터 필라멘트를 방사하여, 복수의 필라멘트를 도출하는 방출부(방출 공정), 방출부로부터 도입되는 복수의 필라멘트를 냉각풍에 의해 냉각하는 냉각부(냉각 공정), 냉각된 복수의 필라멘트를 연신풍에 의해 연신하는 연신부(연신 공정), 및 연신된 복수의 필라멘트를 포집 퇴적시켜 웹을 생성하는 포집부(포집 공정)를 포함하고, 포집된 웹으로부터 부직포가 제조된다. 또한, 제조 장치는, 연신부로부터 도입되는 복수의 필라멘트를 확산시키면서 포집부를 향해 분출하는 확산부(확산 공정)를 포함한다.
확산부는, 주노즐, 및 주노즐과 포집부의 포집 매체 사이에 마련된 확산 공간을 포함한다. 제 1 및 제 2 태양에 있어서의 확산 공간은, 주노즐로부터 분출되는 에어에 의한 기류가 확산하는 것을 방해하지 않고 자연스럽게 확산 가능하게 하는 공간인 것이 바람직하다. 확산 공간은, 격벽에 의해 둘러싸여 있어도 되지만, 격벽에 의해 둘러싸는 경우, 주노즐로부터 분출되는 에어에 의한 기류에 영향을 주는 경우가 없도록 격벽이 기류로부터 떨어져 마련되어 있으면 된다. 또한, 필라멘트는, 복수가 기계 폭 방향을 따라 배열되어 있고, 주노즐은, 기계 폭 방향을 따라 긴 슬릿 형상으로 되어 있다.
이에 의해, 주노즐로부터 분출되는 에어는, 확산 공간 내에서 기계 방향을 따라 서서히 퍼지면서 포집 매체로 흐르는 기류(분류(噴流))가 된다. 에어와 함께 주노즐로부터 분출되는 복수의 필라멘트는, 확산 공간 내에 형성되는 기류에 의해 필라멘트가 기계 방향으로 확산되어 포집 매체에 포집된다.
여기에서, 확산부에는, 기류 생성 수단이 마련되고, 기류 생성 수단에 의해 주노즐로부터 분출된 에어에 의한 기류의 주위에서 해당 기류에 근접하여 따르는 기류가 생성되며, 주노즐의 기류에 근접하여 따르는 기류에 의해 확산 공간 내의 공기(에어)가 복수의 필라멘트와 함께 주노즐로부터 분출된 에어에 의한 기류 내에 비집고 들어가는 것이 억제된다. 주노즐로부터 분출된 에어의 기류는, 내부에 유속 변동이 생기는데, 확산 공간 내의 공기가 비집고 들어감으로써 유속 변동이 주위보다도 커지는 영역이 생긴다. 이에 비해서, 주노즐로부터 분출되는 에어에 의한 기류의 주위에서 해당 기류에 근접하여 따르는 기류를 일으킴으로써, 주노즐로부터 분출되는 에어에 의한 기류 내에 확산 공간의 공기가 비집고 들어가는 것이 억제되어, 유속 변동이 주위보다도 커지는 영역이 좁혀지거나, 혹은 유속 변동이 주위보다도 커지는 영역에 있어서의 유속 변동의 크기가 억제된다.
각각의 필라멘트는, 유속 변동이 주위보다도 커지는 영역이 생김으로써, 당해 영역에 있어서의 유속 변동이 크면 클수록 필라멘트끼리의 얽힘이 많아지고, 필라멘트의 다발이 발생하여 균일성이 저하되지만, 유속 변동의 크기가 억제됨으로써 필라멘트의 다발의 발생이 억제되어 균일성의 향상이 도모된다.
또한, 제 3 태양은, 기류 생성 수단은, 에어를 확산 공간으로 분출하는 부노즐을 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 제 4 태양은, 상기 기류 생성 수단은, 상기 주노즐의 개구부와 나란히 개구부가 배치되어 에어를 상기 확산 공간으로 분출하는 부노즐을 포함한다.
제 3 태양 및 제 4 태양에서는, 주노즐의 개구부와 나란히 개구부가 배치된 부노즐을 구비하고, 부노즐로부터 분출하는 에어에 의해, 주노즐로부터 분출하는 에어에 의한 기류의 주위에서 해당 기류에 근접하여 따르는 기류를 일으킨다.
이에 의해, 확산 공간 내의 공기가 주노즐로부터 분출되는 에어에 의한 기류 내에 비집고 들어가는 것이 억제되므로, 용이하게 부직포의 균일성의 향상이 도모된다.
또한, 제 5 태양은, 제 3 및 제 4 태양에 있어서, 상기 부노즐이 상기 주노즐의 기계 방향측 및 기계 방향과는 반대측에 마련되어 있다.
제 5 태양에서는, 주노즐에 대해서 기계 방향측 및 기계 방향과는 반대측의 각각에 부노즐을 마련하고 있다. 이에 의해, 확산 공간 내의 공기가, 주노즐로부터 분출된 에어의 기류에 대해서, 기계 방향측 및 기계 방향과는 반대측의 각각으로부터 비집고 들어가는 것이 억제되므로, 주노즐로부터 분출된 에어의 유속 변동이 커지는 것이 효과적으로 억제된다.
제 6 태양은, 제 3 태양 내지 제 5 태양 중 어느 하나에 있어서, 상기 부노즐로부터 분출되는 에어의 유속이 상기 주노즐로부터 분출되는 에어의 유속 이하여도 된다. 또한, 제 7 태양은, 제 6 태양에 있어서, 상기 부노즐로부터 분출되는 에어의 유속이 상기 주노즐로부터 분출되는 에어의 유속의 1/10 이상인 것이 보다 적합하다.
제 1 태양 내지 제 7 태양의 각각은, 강도 저하를 억제하면서 균일성의 향상이 도모된 부직포로서, 기계 방향과 수직인 방향으로 5% 신장 시의 강도에 대한 기계 방향으로 5% 신장 시의 강도의 비가 2.0 이하인 부직포를 얻는 데 적합하다.
제 1 태양 내지 제 7 태양의 각각은, 기계 방향으로 신장 시의 최대 강도가 35.0(N/25mm) 이상인 부직포의 제조에 적합하다. 또한, 제 1 태양 내지 제 7 태양의 각각은, 제조되는 부직포의 기계 방향으로 신장 시의 최대 강도는, 37.5(N/25mm) 이상인 것이 보다 바람직하고, 더 바람직하게는 40.0(N/25mm)이며, 가장 바람직하게는 42.5(N/25mm)이다.
또, 제 1 태양 내지 제 7 태양의 각각은, 평량 격차(%)는, 바람직하게는 3.0% 이하이고, 보다 바람직하게는 2.5% 이하인 부직포의 제조에 적합하다.
본 명세서의 실시 형태에 의하면, 강도 저하를 억제하면서 균일성의 향상이 도모된 부직포가 얻어진다는 효과가 있다.
도 1은 본 실시 형태에 따른 제조 장치의 개략 구성도이다.
도 2는 확산부를 나타내는 개략 구성도이다.
도 3a는 본 실시 형태에 있어서의 유속 변동의 시뮬레이션 결과의 일례를 나타내는 분포도이다.
도 3b는 대비예에 있어서의 유속 변동의 시뮬레이션 결과의 일례를 나타내는 분포도이다.
도 4는 실시예에 따른 제조 조건 및 물성의 비교를 나타내는 도표이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시 형태를 상세하게 설명한다. 도 1에는, 본 실시 형태에 따른 부직포의 제조 장치(10)의 요부를 나타내고 있다. 본 실시 형태에 따른 제조 장치(10)는 스펀본드 부직포의 제조에 이용된다. 한편, 이하의 설명에 있어서, MD(machine direction) 방향은 기계 방향(기계의 흐름 방향)을 나타내고, UP 방향은 상하 방향의 상방을 나타내고 있다. 또한, 이하의 설명에 있어서, MD 방향 및 UP 방향의 각각과 직교하는 방향(기계 방향과 수직인 방향)을 CD(cross machine direction) 방향(기계 폭 방향. 도시 생략)으로 표기한다.
제조 장치(10)는, 스펀본드 부직포에 이용하는 열가소성 수지가 용융된 용융 수지를 방사하여 필라멘트를 생성하는 방출부(12), 방사한 필라멘트에 대해서 냉각 처리를 행하는 냉각부(14), 및 필라멘트에 대해서 연신 처리를 행하는 연신부(16)를 구비한다. 또한, 제조 장치(10)는, 냉각 처리 및 연신 처리된 필라멘트를 포집하여, 부직포가 되는 웹을 얻는 포집부(18), 및 포집부(18)를 향해 복수의 필라멘트를 확산시키도록 분출하는 확산부(20)를 구비한다.
방출부(12)는, 복수의 방사 노즐이 배열된 방사 구금(22)을 구비하고, 방사 구금(22)에 용융 수지 도입관(24)이 접속되어 있다. 방출부(12)는, 용융 수지 도입관(24)을 개재하여 방사 구금(22)에 도입되는 용융 수지를 방사 노즐에 의해 방사하여 필라멘트를 생성한다. 또한, 방출부(12)는, 방사 구금(22)이 복수의 방사 노즐을 구비함으로써, CD 방향으로 배열된 복수의 필라멘트를 도출한다. 냉각부(14)는, 방사된 복수의 필라멘트가 도입되는 냉각실(26)을 구비하고, 냉각실(26)에 냉각풍 공급 덕트(28)가 접속되어 있다. 냉각부(14)는, 냉각풍 공급 덕트(28)로부터 공급되는 에어를 냉각풍으로 하고, 냉각실(26)에 도입된 복수의 필라멘트를 냉각풍에 의해 냉각한다.
연신부(16)는, 개구 단면이 CD 방향(도 1에서는, 지면 표리 방향)으로 길고 MD 방향으로 짧은 협폭으로 되어 상하 방향으로 연장되는 연신 샤프트(30)를 구비한다. 연신부(16)는, 연신 샤프트(30)가 냉각실(26)에 접속되고, 냉각실(26)로부터 연신 샤프트(30)에 복수의 필라멘트가 도입된다. 연신부(16)는, 복수의 필라멘트와 함께 도입되는 냉각풍 혹은 냉각풍과는 별도로 연신 샤프트(30) 내에 공급되는 에어를 연신풍으로 하고, 연신풍에 의해 냉각부(14)로부터 도입된 필라멘트를 연신하면서 도출한다.
포집부(18)는, 메시 혹은 펀칭 메탈 등에 의해 형성된 포집 매체로서의 이동대(帶)(32), 및 이동대(32)의 하방에 마련된 도시하지 않은 흡인 수단을 구비한다. 또한, 확산부(20)는, 연신 샤프트(30)로부터 도입되는 연신풍 혹은 연신풍과는 별도로 도입되는 에어를 포집부(18)의 이동대(32)를 향해 분출한다. 포집부(18)는, 분출된 복수의 필라멘트를, 흡인 수단에 의해 흡인하면서 이동대(32)의 포집면(32A) 상에 포집하여, 부직포가 되는 웹을 생성한다. 한편, 제조 장치(10)의 방출부(12), 냉각부(14), 연신부(16), 및 포집부(18)는, 용융 수지를 방사하는 것에 의한 복수의 필라멘트의 생성, 생성된 복수의 필라멘트의 냉각 연신 처리, 및 복수의 필라멘트의 포집을 행하는 공지의 구성을 적용할 수 있다.
도 2에는, 본 실시 형태에 따른 확산부(20)의 개략 구성을 나타내고 있다. 확산부(20)는, 주노즐로서의 분출 노즐(34)을 구비한다. 분출 노즐(34)은, 분출구가 되는 개구부로서의 선단의 개구(34A)가 CD 방향으로 긴 슬릿 형상으로 형성되어 포집부(18)의 이동대(32) 상으로 향해져 있다. 또한, 분출 노즐(34)은, 연신부(16)의 연신 샤프트(30)에 연속되어, 냉각 연신 처리된 복수의 필라멘트가 도입된다. 또한, 확산부(20)는, 분출 노즐(34)에 연신풍에 의한 에어 혹은 연신풍의 에어와는 별도로 에어가 도입된다.
확산부(20)는, 분출 노즐(34)에 도입되는 에어 및 복수의 필라멘트를, 개구(34A)로부터 포집부(18)의 이동대(32) 상을 향해 분출한다. 확산부(20)는, 분출 노즐(34)로부터 분출되는 에어의 기류에 의해, 분출 노즐(34)로부터 분출되는 복수의 필라멘트를 포집부(18)를 향해 보낸다. 이하, 분출 노즐(34)로부터 복수의 필라멘트와 함께 분출되는 에어에 의해 생기는 기류를 반송류라고 한다.
확산부(20)에는, 분출 노즐(34)과 포집부(18)의 이동대(32)의 포집면(32A) 사이에, 확산 공간(36)이 마련되어 있고, 반송류가 확산 공간(36) 내를 이동대(32)를 향해 흐른다. 확산 공간(36)은, 분출 노즐(34)로부터 분출되는 에어에 의한 반송류의 흐름을 규제하는 벽면 등이 마련되어 있지 않은 공간으로 되어 있다. 즉, 확산 공간(36)은, 분출 노즐(34)로부터 분출되는 반송류가 포집부(18) 이외의 벽면 등의 구조물에 의한 영향을 받지 않는 공간이 되고 있다. 이 확산 공간은, 격벽이 기류의 흐름에 간섭하지 않게 마련되어 있으면, 격벽에 의해 구획되어 있어도 된다.
이에 의해, 확산부(20)에서는, 확산 공간(36)에 있어서, 분출 노즐(34)로부터 분출되는 에어에 의한 반송류가 MD 방향 및 MD 방향과는 반대 방향으로 서서히(자연스럽게) 퍼지면서 흐른다. 또한, 반송류는, 이동대(32)로 가까워짐에 따라 유속이 서서히 저하된다. 분출 노즐(34)로부터 분출된 복수의 필라멘트는, 확산 공간(36) 내에서 반송류가 퍼짐으로써, 필라멘트가 MD 방향 및 MD 방향과는 반대 방향으로 확산된다. 이에 의해, 제조 장치(10)는, 필라멘트가 이동대(32)의 포집면(32A) 상의 미리 정해져 있는 포집 영역에 확산되어 포집된다.
제조 장치(10)는, 생성하는 부직포, 부직포의 제조 속도, 필라멘트가 포집부(18)에서 포집되어 생성되는 웹의 CD 방향의 폭 등에 따라서, 분출 노즐(34)의 개구 폭, 개구 길이, 이동대(32)의 이동 속도, 및 분출 노즐(34)과 이동대(32)의 포집면(32A)의 간격 등이 정해져 있다. 확산부(20)에서는, 분출 노즐(34)의 선단과 포집부(18)의 이동대(32)의 표면 사이의 간격(높이 H)이, 0.1m 이상, 1m 미만의 사이에서 정해져 있고, 간격 H가 확산 공간(36)의 높이가 되고 있다.
또한, 제조 장치(10)는, 분출 노즐(34)로부터 분출하는 에어의 유속 혹은 분출하는 에어의 단위 시간당 풍량이 정해져 있고, 이하에서는, 분출 노즐(34)의 개구에 있어서의 에어의 유속을 반송류의 유속 Vm으로 표기한다. 확산부(20)에서는, 유속 Vm에 따라서 확산 공간(36) 내에서의 반송류의 퍼짐이 변화하고, 유속 Vm이 높은 경우는 낮은 경우보다 반송류의 퍼짐이 작아진다.
확산부(20)는, 확산 공간(36)이 마련됨으로써 분출 노즐(34)로부터 분출되는 반송류가, 주로 MD 방향을 따라 서서히 퍼지면서 이동대(32) 상에 이른다. 이하의 설명에서는, 확산 공간(36) 내에 있어서의 반송류의 영역을 반송류역(38)이라고 한다. 도 2에서는, 반송류역(38)을 가상적으로 나타내고 있다.
도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 확산부(20)에는, 기류 생성 수단으로서의 부노즐(40)이 마련되어 있다. 부노즐(40)은, 개구부로서 CD 방향으로 긴 슬릿 형상의 개구(40A)가 마련되어 있다. 확산부(20)는, 분출 노즐(34)의 MD 방향측 및 MD 방향과는 반대측의 각각에 부노즐(40)이 배치되고, 부노즐(40)의 개구(40A)가 분출 노즐(34)의 개구(34A)와 나란히 되어 있다.
부노즐(40)에는, 공기 공급관(42)이 접속되어 있고, 공기 공급관(42)을 개재하여 공급되는 에어를 개구(40A)로부터 분출한다. 확산부(20)는, 부노즐(40)로부터 분출되는 에어에 의한 기류가 분출 노즐(34)로부터 분출되는 반송류의 유속 Vm에 따라서 정해진 유속 Vs가 되도록 공기 공급관(42)을 개재하여 부노즐(40)에 공급하는 에어가 제어되고 있다. 확산부(20)에서는, 에어의 분출 방향이 분출 노즐(34)로부터 에어의 분출 방향과 대략 평행이 되도록 부노즐(40)이 마련되어 있다. 여기에서, 유속 Vs는, 유속 Vm 이하인 것이 바람직하고(Vs≤Vm), 유속 Vm의 1/10 이상인 것이 보다 바람직하다(Vs≥Vm/10). 이로부터, 확산부(20)는, 유속 Vs가 유속 Vm의 1/2(Vs=Vm/2)이 되도록 부노즐(40)로의 에어의 공급이 제어되고 있다.
한편, 본 실시 형태에서는, 분출 노즐(34)의 개구(34A)와 부노즐(40)의 개구(40A)를 나란히 하여 배치하고 있지만, 이것으로 한정하지 않고, 분출 노즐(34)의 개구(34A) 및 부노즐(40)의 개구(40A) 중 한쪽이 다른 쪽보다 이동대(32)의 포집면(32A)으로부터 떨어지도록 단차를 가져 배치되어도 된다.
이에 의해, 도 2에 나타내는 바와 같이, 확산부(20)에서는, 부노즐(40)로부터 분출하는 에어에 의해 확산 공간(36) 내의 반송류(반송류역(38))의 주위에 반송류에 근접하여 따르는 기류가 생기도록 하고 있다. 한편, 도 2에서는, 부노즐(40)로부터 분출하는 에어에 의해 생기는 기류를 기류층(44)으로서 가상적으로 나타내고 있다.
이와 같이 구성되어 있는 제조 장치(10)는, 용융 수지로부터 방사되고 냉각 처리 및 연신 처리된 복수의 필라멘트가 확산부(20)의 분출 노즐(34)에 도입된다. 또한, 분출 노즐(34)에는, 반송류를 생성하기 위한 에어(연신풍의 에어 혹은 연신풍과는 별도로 공급되는 에어)가 도입된다.
확산부(20)에는, 분출 노즐(34)과 포집부(18)의 이동대(32) 사이에 확산 공간(36)이 마련되어 있고, 분출 노즐(34)에 도입된 에어 및 복수의 필라멘트가, 분출 노즐(34)의 개구(34A)로부터 확산 공간(36)을 향해 분출된다. 이에 의해, 복수의 필라멘트는, 분출 노즐(34)로부터 분출되는 에어에 의한 반송류에 의해 확산되면서 포집부(18)의 이동대(32) 상에 내뿜어져 포집면(32A)에 포집된다.
그런데, 확산부(20)에는, 분출 노즐(34)과 함께 부노즐(40)이 마련되어 있고, 부노즐(40)이 공기 공급관(42)을 개재하여 공급되는 에어를 확산 공간(36)으로 분출한다. 이에 의해, 확산 공간(36) 내에는, 반송류의 주위에 반송류에 근접하여 따르는 기류가 생겨, 확산 공간(36) 내의 공기가 반송류 내(반송류역(38) 내)에 비집고 들어가는 것이 억제된다.
반송류에 의해 확산 공간(36) 내를 반송되는 복수의 필라멘트는, 반송류의 내부에서 유속의 변동이 생기는데, 유속 변동이 주위보다 큰 영역에 있어서는, 유속 변동이 크면 클수록 필라멘트의 얽힘이 많아진다. 이에 의해, 필라멘트가 포집되어 생성된 웹으로부터 얻어지는 부직포는, 인장 강도가 높아진다. 그러나, 포집된 웹에 있어서, 필라멘트의 얽힘이 많아지면, 부직포의 균일성이 저하된다.
이에 비해서, 부노즐(40)이 마련된 확산부(20)는, 부노즐(40)로부터 분출하는 에어에 의해 반송류의 주위에 해당 반송류에 근접하여 따르는 공기류가 형성되어, 반송류의 내부에서 생기는 유속 변동이 큰 영역에 있어서, 유속 변동의 크기가 억제된다. 이에 의해, 포집부(18)에 있어서 포집된 웹에서는, 필라멘트의 얽힘이 많아지는 것이 억제되어, 균일성의 향상이 도모된 부직포가 얻어진다.
여기에서, 도 3a 및 도 3b에는, 확산 공간(36) 내에 있어서의 기류의 유속 변동(속도 변동)의 시뮬레이션 결과를 유속 변동의 분포에 의해 나타내고 있다. 도 3a는 분출 노즐(34) 및 부노즐(40)을 마련한 본 실시 형태(하기, 실시예 1)의 확산부(20)에 대응하고, 도 3b는 대비예(하기, 비교예 1)로 하는 부노즐(40)을 마련하지 않고 분출 노즐(34)만으로 한 확산부(20A)를 나타낸다.
유속 변동의 시뮬레이션에 있어서, 확산부(20, 20A)는, 분출 노즐(34)로부터 분출하는 에어의 유속을 동일한 유속 Vm으로 하고, 또한 확산부(20)는, 부노즐(40)로부터 분출하는 에어의 유속 Vs를 유속 Vm의 1/2(Vs=Vm/2)로 하며, 분출 노즐(34)로부터의 에어의 분출 방향과 평행으로 에어를 분출하도록 설정하고 있다. 또한, 유속 변동은, 미리 설정한 샘플링 시간마다의 유속으로부터 샘플링 시간마다의 유속의 속도차를 구하고, 구한 속도차의 제곱 평균 평방근(root mean square: RMS)을 이용하고 있다.
도 3b에 나타내는 대비예의 확산부(20A)에서는, 분출 노즐(34)로부터 분출되는 기류의 내부에 유속 변동이 주위에 비해 극히 큰 영역이 생기고 있다. 이와 같은 유속 변동이 극히 큰 영역이 생김으로써, 부직포는, 인장 강도가 향상되지만, 필라멘트에 의해 형성되는 메시눈의 균일성이 낮아진다.
이에 비해, 도 3a에 나타내는 실시예 1의 확산부(20)에서는, 확산부(20A)와 비교하여 분출 노즐(34)로부터 분출되는 기류의 내부의 유속 변동이 큰 영역에 있어서 유속 변동의 크기가 억제되고 있다. 이에 의해, 확산부(20)는, 포집부(18)에 포집되는 웹에 있어서의 필라멘트의 얽힘이 확산부(20A)보다 억제된다.
따라서, 확산부(20)의 부노즐(40)이 마련된 제조 장치(10)는, 부노즐(40)이 마련되어 있지 않은 경우보다도 균일성이 향상된 부직포가 얻어진다. 또한, 본 실시예의 확산부(20)에서는, 반송류 내에 주위보다 유속 변동이 큰 영역이 남아 있음으로써, 부직포의 인장 강도의 저하가 억제되고 있다.
한편, 이상 설명한 본 실시 형태에서는, 분출 노즐(34)의 유속 Vm에 대해서 부노즐(40)의 유속 Vs를 1/2로 했지만, 이것으로 한정하는 것은 아니다. 부노즐(40)의 유속 Vs는 분출 노즐(34)의 유속 Vm 이하이면 되고, 이에 의해, 확산 공간(36) 내에서의 반송류의 퍼짐을 억제하지 않고, 반송류 내의 유속 변동을 억제할 수 있다.
또한, 부노즐(40)의 유속 Vs는 분출 노즐(34)의 유속 Vm보다 커도 된다(Vs>Vm). 이 경우, 부노즐(40)로부터의 에어의 분출 방향을, 분출 노즐(34)로부터의 에어의 분출 방향과 대략 평행이 되도록 하면, 부노즐(40)로부터 분출하는 에어가, 확산 공간(36) 내에 있어서의 반송류의 퍼짐을 규제해 버릴 가능성이 있다. 이로부터, 부노즐(40)의 유속 Vs를 분출 노즐(34)의 유속 Vm보다 크게 하는 경우(Vs>Vm), 부노즐(40)은, 개구(40A)의 방향 또는 에어의 분출 방향이, 분출 노즐(34)로부터 분출되는 에어에 의한 반송류의 주위에서 반송류를 따르는 방향, 즉, 반송류의 흐름에 접하여 흐르는 방향이 되도록 하면 된다.
또한, 본 실시 형태에서는, 분출 노즐(34)에 대해서 부노즐(40)을 MD 방향측 및 MD 방향과는 반대 방향측에 마련했지만, 부노즐(40)은, 분출 노즐(34)에 대해서 부노즐(40)을 MD 방향측 또는 MD 방향과는 반대 방향측에 마련해도 된다. 즉, 부노즐(40)은, 분출 노즐(34)에 대해서 부노즐(40)을 MD 방향측 및 MD 방향과는 반대 방향측 중 적어도 한쪽에 마련한 것이면 된다.
또, 본 실시 형태에서는, 기류 생성 수단으로서 부노즐(40)을 마련했지만, 기류 생성 수단은, 부노즐(40)에 한정하지 않고, 반송류의 주위에서 반송류에 근접하여 따르는 기류의 흐름을 일으키는 것이면 된다.
실시예
이하, 실시예에 의해 본 발명을 더 구체적으로 설명한다. 본 발명은 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다.
본 실시 형태(이하, 실시예 1이라고 함) 및 본 실시 형태에 대한 대비예(이하, 비교예 1이라고 함)에 있어서의 물성은, 이하의 방법에 의해 측정했다.
(1. 평량〔g/m2〕)
부직포로부터 100mm(MD)×100mm(CD)의 시험편을 5점 채취했다. 한편, 시험편의 채취 장소(채취 위치)는 임의의 5개소로 하고 있다.
이어서, 채취한 각 시험편에 대해서 윗접시 전자 천칭(겐세이공업사제)을 이용해서, 각 시험편의 질량을 측정하고, 각 시험편의 질량의 평균치를 구했다. 구한 평균치로부터 1m2당 질량〔g〕으로 환산하고, 소수점 이하 둘째 자리(소수 둘째 자리)를 반올림하여 각 시험편 샘플의 평량〔g/m2〕으로 했다.
(2. 평량 격차〔%〕)
부직포로부터 50mm(MD)×50mm(CD)의 시험편을 100점 채취했다. 한편, 채취 장소는, 부직포의 폭 방향(CD)으로 10개소를, 흐름 방향(MD)으로 10회로 했다.
이어서, 채취한 각 시험편에 대해서 윗접시 전자 천칭(겐세이공업사제)을 이용해서, 각각의 질량〔g〕을 측정하고, 각 시험편의 질량의 평균치 및 표준 편차를 구했다. 표준 편차를 평균치로 나눈 값을 각 부직포 샘플의 평량 격차〔%〕로 했다.
(3. 섬유 직경〔μm〕)
부직포로부터 10mm(MD)×10mm(CD)의 시험편을 5점 채취했다. 한편, 채취 장소는 임의의 1개소로 했다.
이어서, 시험편을 광학 현미경을 이용해서, 배율 200배로 촬영하고, 촬영 화상을 화상 치수 계측 소프트웨어(이노텍사제: Pixs2000 Version2.0)에 의해 해석했다. 각 시험편에 대해 10본의 섬유 직경을 측정하고, 각 시험편의 섬유 직경의 평균치를 구하고, 소수점 이하 둘째 자리를 반올림하여 각 부직포 샘플의 섬유 직경〔μm〕으로 했다.
(4. 부직포의 사속(絲束)〔점〕)
부직포로부터 250mm(MD)×200mm(CD)의 시험편을 1점 채취했다. 한편, 채취 장소는 임의의 1개소로 했다.
이어서, 부직포를 육안 확인하여, 2본 이상의 섬유가 다발 형상으로 얽혀 있는 개소(사속)의 수를 카운트하고, 하기 기준으로 평가했다.
A: 사속이 0개소
B: 사속이 1개소 이상 20개소 미만
C: 사속이 20개소 이상
(5. MD 5% 강도 및 MD 강도〔N/25mm〕)
부직포로부터 25mm(CD)×200(MD)의 MD 시험편을 각 5점 채취했다. 한편, 채취 장소는 임의의 5개소로 했다.
이어서, 채취한 각 시험편을, 만능 인장 시험기(인테스코사제, IM-201형)를 이용해서, 척간 100mm, 인장 속도 100mm/min의 조건에서 인장하여 신장시켜, 척간이 105mm가 된 시점에서의 하중〔N〕, 및 최대 하중〔N〕을 측정했다. 각 시험편의 각각의 평균치를 구하고, 소수점 이하 둘째 자리를 반올림하여 각 부직포 샘플의 MD 5% 강도〔N/25mm〕 및 MD 강도〔N/25mm〕로 했다. MD 5% 강도는 기계 방향으로 5% 신장 시의 강도에 대응하고, MD 강도는 기계 방향으로 신장 시의 최대 강도에 대응한다.
(6. CD 5% 강도 및 CD 강도〔N/25mm〕)
부직포로부터 25mm(MD)×200mm(CD)의 CD 시험편을 각 5점 채취했다. 한편, 채취 장소는 임의의 5개소로 했다.
이어서, 채취한 각 시험편을, 만능 인장 시험기(인테스코사제, IM-201형)를 이용해서, 척간 100mm, 인장 속도 100mm/min의 조건에서 인장하여 신장시켜, 척간이 105mm가 된 시점에서의 하중〔N〕, 및 최대 하중〔N〕을 측정했다. 각 시험편의 각각의 평균치를 구하고, 소수점 이하 둘째 자리를 반올림하여 각 부직포 샘플의 CD 5% 강도〔N/25mm〕 및 CD 강도〔N/25mm〕로 했다. CD 5% 강도는 기계 방향과 수직인 방향으로 5% 신장 시의 강도에 대응하고, CD 강도는 기계 방향과 수직인 방향으로 신장 시의 최대 강도에 대응한다.
(실시예 1)
제 1 프로필렌 중합체로서는, 융점 162℃, MFR(ASTM D1238에 준거하여, 온도 230℃, 하중 2.16kg에서 측정, 이하 마찬가지) 60g/10분의 프로필렌 단독중합체를 이용했다. 제 2 프로필렌계 중합체로서는, 융점 142℃, MFR 60g/10분, 에틸렌 단위 성분 함량 4.0몰%의 프로필렌·에틸렌 랜덤 공중합체를 이용했다. 제 1 프로필렌 중합체와 제 2 프로필렌계 중합체를 이용해서, 스펀본드법에 의해 복합 용융 방사를 행하여, 심부가 프로필렌 단독중합체이고 초부가 프로필렌·에틸렌 랜덤 공중합체(심부/초부=20/80(중량비))인 편심의 심초형 복합 장섬유를 섬유(필라멘트)로서 얻었다.
얻어진 섬유를 도 1에 나타내는 주노즐(분출 노즐(34))로부터 분산시켜, 포집 매체(이동대(32)) 상에 체적했다. 한편, 이때, 분출 노즐(34)(주노즐)로부터 분출하는 에어의 속도는, 107.3m/sec이고, 분출 노즐(34)의 분출구(개구(34A))로부터 수평 방향으로 38mm 떨어진 위치에 마련한 부노즐(40)(분출 폭 12mm)로부터 분출하는 에어를, 분출 노즐(34)로부터 분출하는 에어의 속도에 대해서 1/4(26.8m/sec)로 했다.
그 후, 포집 매체로부터 박리시키고, 엠보싱 패턴이 면적률 6.7%, 엠보싱 면적 0.19m2이며, 가열 온도 130℃, 선압 60kg/cm인 조건의 가열 엠보싱으로 열접착하여, 스펀본드 부직포를 얻었다. 얻어진 스펀본드 부직포의 평량은 20.0g/m2였다. 얻어진 스펀본드 부직포를 상기에 기재된 방법으로 평가했다. 평가 결과를 도 4에 나타낸다.
(비교예 1)
부노즐(40)로부터 분출하는 에어를 0(속도 0m/sec)으로 한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 스펀본드 부직포를 얻었다. 얻어진 스펀본드 부직포의 평량은 20.2g/m2였다. 얻어진 스펀본드 부직포를 상기에 기재된 방법으로 평가했다. 평가 결과를 도 4에 나타낸다.
여기에서, 평량 격차는, 비교예 1이 3.5〔%〕였던 것에 비해, 실시예 1이 2.0〔%〕였다. 또한, 부직포 중의 사속〔점〕의 평가는, 실시예 1이 평가 B였던 것에 비해, 비교예 1이 평가 C가 되고 있었다. 이때, MD 5% 강도는, 실시예 1이 4.3〔N/25mm〕, 비교예 1이 5.2〔N/25mm〕이고, CD 5% 강도는, 실시예 1이 2.7〔N/25mm〕, 비교예 1이 1.2〔N/25mm〕였다. 또한, MD 5% 강도/CD 5% 강도는, 실시예 1이 1.6이었던 것에 비해, 비교예 1이 4.3이었다. 이로부터, 비교예 1과 비교하여 실시예 1은, 강도 저하가 억제되고 또한 균일성이 향상되어 있는 것을 알 수 있다.
따라서, 본 실시 형태에 따른 부직포의 제조 장치 및 제조 방법은, 강도 저하가 억제되고 또한 균일성이 향상된 부직포를 제조하는 데 적합하다. 또한, 본 실시 형태에 따른 부직포의 제조 장치 및 제조 방법은, 기계 방향과 수직인 방향(CD 방향)으로 5% 신장 시의 강도(CD 5% 강도)에 대한 기계 방향(MD 방향)으로 5% 신장 시의 강도(MD 5% 강도)의 비(MD 5% 강도/CD 5% 강도)가 2.0 이하인 부직포의 제조에 적합하다.
또, 본 실시 형태에 있어서의 부직포의 제조 장치 및 제조 방법은, 평량 격차가 바람직하게는 3.0〔%〕 이하, 보다 바람직하게는 2.5〔%〕 이하인 부직포의 제조에 적합하다.
또한, 본 실시 형태에 있어서의 부직포의 제조 장치 및 제조 방법은, 기계 방향으로 신장 시의 최대 강도(MD 강도)가 37.5〔N/25mm〕 이상이 보다 바람직하고, 더 바람직하게는 40.0〔N/25mm〕, 가장 바람직하게는 42.5〔N/25mm〕인 부직포의 제조에 적합하다.
일본 특허출원 2016-020144호의 개시는 그 전체가 참조에 의해 본 명세서에 원용된다.
본 명세서에 기재된 모든 문헌, 특허출원, 및 기술규격은, 개개의 문헌, 특허출원, 및 기술규격이 참조에 의해 원용되는 것이 구체적이고 개개로 기재된 경우와 동일한 정도로, 본 명세서 중에 참조에 의해 원용된다.

Claims (13)

  1. 포집 매체를 향해 분출되는 필라멘트를 상기 포집 매체 상에 포집하는 포집부와,
    상기 포집 매체에 포집되는 상기 필라멘트와 함께 공급되는 에어를 상기 포집 매체를 향해 분출하는 주노즐, 및 상기 주노즐과 상기 포집 매체 사이에 마련되고, 상기 필라멘트와 함께 상기 주노즐로부터 분출되는 에어가 확산하면서 흐르는 기류에 의해 상기 필라멘트가 확산되는 확산 공간을 포함하는 확산부와,
    상기 주노즐로부터 상기 확산 공간에 분출된 상기 에어의 기류의 주위에서 해당 기류에 근접하여 따르는 기류를 일으키는 기류 생성 수단
    을 포함하는 부직포의 제조 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기류 생성 수단은, 에어를 상기 확산 공간으로 분출하는 부노즐을 포함하는 부직포의 제조 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 기류 생성 수단은, 상기 주노즐의 개구부와 나란히 개구부가 배치되어 에어를 상기 확산 공간으로 분출하는 부노즐을 포함하는 부직포의 제조 장치.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 부노즐이 상기 주노즐의 기계 방향측 및 기계 방향과는 반대측에 마련되어 있는 부직포의 제조 장치.
  5. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 부노즐로부터 분출되는 에어의 유속이 상기 주노즐로부터 분출되는 에어의 유속 이하인 부직포의 제조 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 부노즐로부터 분출되는 에어의 유속이 상기 주노즐로부터 분출되는 에어의 유속의 1/10 이상인 부직포의 제조 장치.
  7. 필라멘트와 함께 에어가 분출되는 주노즐과 상기 주노즐로부터 분출된 필라멘트를 포집하는 포집 매체 사이에, 상기 필라멘트와 함께 상기 주노즐로부터 분출되는 에어가 확산하면서 흐르는 기류에 의해 상기 필라멘트가 확산되는 확산 공간을 마련하고,
    기류 생성 수단에 의해 상기 주노즐로부터 상기 확산 공간에 분출된 상기 에어의 기류의 주위에서 해당 기류에 근접하여 따르는 기류를 일으키면서,
    상기 주노즐로부터 에어와 함께 상기 필라멘트를 상기 포집 매체를 향해 분출시켜,
    상기 확산 공간에서 확산된 상기 필라멘트를 상기 포집 매체 상에 포집 퇴적하는
    것을 포함하는 부직포의 제조 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 주노즐의 개구부와 나란히 개구부가 배치된 부노즐로부터 에어를 상기 확산 공간으로 분출하여, 상기 주노즐로부터 상기 확산 공간에 분출된 상기 에어의 기류의 주위에서 해당 기류에 근접하여 따르는 기류를 일으키는 것을 포함하는 부직포의 제조 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 부노즐을 상기 주노즐의 기계 방향측 및 기계 방향과는 반대측에 마련하고 있는 부직포의 제조 방법.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 부노즐로부터 분출되는 에어의 유속을 상기 주노즐로부터 분출되는 에어의 유속 이하로 하고 있는 부직포의 제조 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 부노즐로부터 분출되는 에어의 유속을 상기 주노즐로부터 분출되는 에어의 유속의 1/10 이상으로 하고 있는 부직포의 제조 방법.
  12. 기계 방향으로 5% 신장 시의 강도와 기계 방향과 수직인 방향으로 5% 신장 시의 강도의 비가 2.0 이하인 부직포.
  13. 제 12 항에 있어서,
    기계 방향으로 신장 시의 최대 강도가 35.0(N/25mm) 이상인 부직포.
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