JP7168135B1 - 不織布の製造装置および製造方法 - Google Patents

Abstract

発明が解決しようとする課題は、繊維径が非常に小さい極細繊維の不織布を効率的に得ることができる不織布の製造装置及び製造方法を提供することである。本発明の不織布製造装置は、溶融したポリマーを吐出するための吐出孔（２）が１列に配された吐出孔群を有するノズル（１）と、前記ノズル（１）の吐出孔群を挟んで対向するように配された一対のリップ（３）との間に、スリット状のギャップ（４）を有し、前記吐出孔（２）より吐出したポリマーに対して前記ギャップ（４）から気体を吹き付けて不織布を製造する装置であって、前記吐出孔（２）より吐出されるポリマーを挟んで対向するように、前記リップ（３）の下面を起点に、ポリマー吐出方向に延在する一対の拡幅壁面（６）を配し、前記一対の拡幅壁面（６）の成す角度αが６０°≦α≦１２０°の範囲であり、且つ、前記リップ（３）の下面と前記ギャップ（４）を形成する壁面の交点を（Ｘ）、前記リップ（３）の下面と前記拡幅壁面（６）の交点を（Ｙ）としたとき、対向する交点（Ｘ）間の間隔Ｐと、対向する交点（Ｙ）間の間隔Ｈとが、２≦Ｈ／Ｐ≦１５の範囲であることを特徴とする。

Description

本発明は、メルトブロー法による不織布の製造に好適な装置および方法に関する。

不織布の製造方法の一つとしては、口金のノズルから吐出されたポリマーに、高速かつ高温の気流を吹き付けることで、ポリマーを引っ張りつつ溶融接着させてウエブを形成し、それをネットコンベア上に捕集して不織布を得るメルトブロー法が挙げられる。メルトブロー法で用いられる口金は、幅方向に吐出孔が一列に配列された吐出孔群を有するノズルと、このノズルの両側に吐出孔群を挟んで対向するように配された一対のリップとを有し、ノズルとリップとの間に間隙が形成されている。そして、ノズルの吐出孔から吐出されたポリマーに対して、間隙から高温空気を高圧力下にて高速で吹き出すことで、極細繊維からなる不織布を製造することが可能となる。近年は、この不織布が多種多様な用途へ展開される中で、フィルター、医療用マスク、医療用ガウンなどの高性能用途への展開として、繊維径が非常に小さい不織布が求められている。

このような状況の中、不織布の繊維径を小さくする手段として、様々な改善検討が進められてきた。繊維径を小さくするためには、たとえば、口金の一つの吐出孔から吐出されるポリマー量を少なくする方法が挙げられるが、その際には、生産量が低下してしまう問題が生じる。また、ポリマーの吐出量を低下させると、吐出の不安定化が生じることがある。そこで、特許文献１では、メルトブロー口金に関し、スリット（吐出孔）から吐出する溶融ポリマーに対し噴出する熱風の流路幅を、該熱風がスリット下端部でポリマーと合流する地点以降で最小化し、その後に徐々に拡大させることが開示されている。これによれば、最小流路幅の部位において熱風が音速に達し、その後に熱風が緩やかに断熱膨張することで、効率的に繊維を細径化できる。

特開昭５１－６７４１１号公報

しかしながら、特許文献１に開示されているメルトブロー口金は、スリットから噴出された熱風の流路が、ポリマー噴出後に一旦縮流し、その後徐々に拡幅する形状をしている。そのため、噴流がコアンダ効果にて一方の壁面に沿ってしまい、ウエブを捕集するネットコンベアに対して斜めに吹き付けられる。その結果、ネットコンベアの上方にて繊維が羽毛のように舞い上がってしまい、ウエブを形成することが困難となる場合がある。また、ノズルから吐出されたポリマーが、流路の縮流部および拡幅流路に付着しやすくなり、ショット（ポリマーの塊）が発生し、連続生産が困難となる場合がある。さらに、流路幅が局所的に非常に狭くなるため、圧力損失が高くなり、必然的に熱風を供給するためのコンプレッサ装置性能を高める必要があり、設備費が高くなる場合がある。また、メルトブロー口金においては、供給する熱風の供給圧を高めることで、繊維径の細径化の効果を得ることが可能であるが、圧空エアを用いることから用役費が高くなる。

よって、本発明の目的は、繊維径が非常に小さい極細繊維の不織布を効率的に得ることができる不織布の製造装置および製造方法を提供することにある。

上記課題を解決するための本発明は、以下のいずれかの構成を採用する。
（１） 溶融したポリマーを吐出するための吐出孔が１列に配された吐出孔群を有するノズルと、前記ノズルの吐出孔群を挟んで対向するように配された一対のリップとの間に、スリット状のギャップを有し、前記吐出孔より吐出したポリマーに対して前記ギャップから気体を吹き付けて不織布を製造する装置であって、
前記吐出孔より吐出されるポリマーを挟んで対向するように、前記リップの下面を起点に、ポリマー吐出方向に延在する一対の拡幅壁面を配し、
前記一対の拡幅壁面の成す角度αが６０°≦α≦１２０°の範囲であり、且つ、
前記リップの下面と前記ギャップを形成する壁面の交点をＸ、前記リップの下面と前記拡幅壁面の交点をＹとしたとき、対向する交点Ｘ間の間隔Ｐと、対向する交点Ｙ間の間隔Ｈとが、２≦Ｈ／Ｐ≦１５の範囲である
ことを特徴とする不織布の製造装置。
（２） 前記リップの下面とポリマー吐出方向との成す角度βが、７０°≦β≦１２０°である、前記（１）に記載の不織布の製造装置。
（３） 前記拡幅壁面のポリマー吐出方向の長さγが１０ｍｍ以上である、前記（１）または（２）に記載の不織布の製造装置。
（４） 前記拡幅壁面がポリマー吐出方向と交差する方向に移動可能である、前記（１）～（３）のいずれかに記載の不織布の製造装置。
（５） 前記拡幅壁面の算術平均粗さＲａが１００μｍ以下である、前記（１）～（４）のいずれかに記載の不織布の製造装置。
（６） 前記拡幅壁面の加熱機構を有している、前記（１）～（５）のいずれかに記載の不織布の製造装置。
（７） 前記（１）～（６）のいずれかの装置を用いた不織布の製造方法。

なお、本発明において「リップの下面」とは、リップのポリマー吐出方向下流側に面した面のことを言う。

本発明において「スリット状のギャップ」とは、１列に配置された吐出孔群と略平行に配置され、断面が一方向に長い長方形状のギャップのことを言う。

本発明において「一対の拡幅壁面の成す角度α」とは、図１に示すように、実質的に平面の壁面の、ポリマー吐出方向上流側への延長線によって形成される角度であるが、例えば一対の平面壁面がリップ側にＲ部を有する場合など、平面部とともにポリマー吐出方向に拡幅角度が変化している部分を有する拡幅壁面の場合は、一対の平面部の延長線のなす角度を採用する。

「リップの下面とギャップを形成する壁面の交点」についても、実質的に２つの平面の交点をいうが、交点に相当する位置がＲ部で形成されている場合には、それぞれの平面の延長線の交点を採用する。さらに、「リップの下面と前記拡幅壁面の交点」とは、実質的に平面の拡幅壁面と実質的に平面のリップ下面との交点をいうが、交点に相当する位置がＲ部で形成されている場合には、それぞれの平面の延長線の交点を採用する。

本発明によれば、口金直下の噴流を制御することで、ショット等の欠点発生を防ぎ、安定的に極細繊維の不織布を製造することができる。

本発明におけるメルトブロー口金の一実施形態を示す概略断面図である。 従来例におけるメルトブロー口金の概略断面図である。 本発明における不織布の製造装置の一実施形態を示す概略側面図である。 従来例におけるメルトブロー口金の直下での気流の向きを示した模式図である。 本発明におけるメルトブロー口金の直下での気流の向きを示した模式図である。 従来例におけるメルトブロー口金の直下での気流の向きを示した模式図である。 本発明におけるメルトブロー口金の別の実施形態を示す概略断面図である。 本発明におけるメルトブロー口金のさらに別の実施形態を示す概略断面図である。 本発明に含まれないメルトブロー口金の実施形態を示す概略断面図である。 本発明に含まれないメルトブロー口金の別の実施形態を示す概略断面図である。 本発明におけるメルトブロー口金のさらに別に実施形態を示す概略断面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の不織布の製造装置および製造方法について詳細に説明する。図１は、本発明に用いられるメルトブロー口金の一実施形態を示す概略断面図である。図２は、従来例の、リップ下面に拡幅壁面がないメルトブロー口金の概略断面図である。図３は不織布の製造装置例を示す概略側面図である。図４は、従来例の、リップ下面に拡幅壁面を設置しない場合における、メルトブロー口金直下での気流の向きを示す図である。図５は、本発明の実施形態における、メルトブロー口金直下での気流の向きを示す。図６は、リップ下面に拡幅壁面を設置するが、本発明には含まれない別の従来例の、メルトブロー口金直下での気流の向きを示す図である。図７、８は、本発明におけるメルトブロー口金の別の実施形態を示す概略断面図である。なお、図４～６において、矢印の向きは気流の向きを示す。また、ここでいう、「メルトブロー口金直下」とは、メルトブロー口金のノズルの吐出孔よりポリマー吐出方向に対して下方の領域を示す。そして、これらの図は、本発明の要点を正確に伝えるための概略図であり、図を簡略化しており、本発明におけるメルトブロー口金は、特に制限されるものではなく、また、寸法比などは実施の形態に合わせて変更可能である。

本発明の実施形態に用いられる不織布の製造装置は、図３に示すように、ポリマー導入管８、メルトブロー口金９、捕集ネットコンベア１０、ローラー１１などから構成される。メルトブロー口金９は、図１に示すように、複数の吐出孔２が一方向（図１における紙面奥行き方向）に配された吐出孔群を有するノズル１と、ノズル１の吐出孔群を挟んで対向するように配された一対のリップ３とを有し、ノズル１とそれぞれのリップ３との間には、スリット状のギャップ４が形成されている。

このような装置構成において、ポリマーをポリマー導入管８よりメルトブロー口金９に供給するとともに、高温空気などの気体もメルトブロー口金９に供給し、ノズル１の吐出孔２から溶融ポリマーを吐出する。このとき、ポリマーは、ポリマー導入管８からメルトブロー口金９に直接供給しても良いが、コートハンガーダイからなるスピンブロック（図示なし）を介してメルトブロー口金９に導いてもよい。その後、吐出孔２から連続的に吐出されたポリマーに、ノズル１とリップ３との間に形成されたギャップ４より高温空気などの気体を吹き付けることで、ポリマーを牽引し、細径化しつつ、溶融接着させてウエブ１２を形成する。そのウエブ１２を捕集ネットコンベア１０にて捕集し、不織布としてローラー１１に巻き取る。なお、捕集ネットコンベア１０を用いずに、直接、回転しているローラーにポリマーを吐出し、高温空気などの気体を吹き付けることでウエブ１２を形成してもよい。

ここで、吐出孔２から吐出されたポリマーは、粘度が低い状態である、吐出孔２からポリマーの吐出方向に数ミリまでの区間（延伸区間と呼ぶ）にて、牽引され細径化されるため、この延伸区間で効率的に牽引力を発現させることが重要となる。ここで牽引力Ｆは、定数をＣＦ、吹き付ける気体の密度ρ、延伸区間での気体の風速ｖ、線状となるポリマーの円周長さｃ、延伸区間の長さｌとすると、式（Ａ）に示すように、気流の風速ｖの２乗、延伸区間の長さｌに比例する。

Ｆ＝ＣＦ×ρ×ｖ^２×ｃ×ｌ 式（Ａ）
そのため、牽引力Ｆを効率的に増加させる方法としては、延伸区間での気体の風速ｖと延伸区間の長さｌを増加させることが考えられる。

その手段として、例えば前述の特許文献１に示すように、噴出する気体の流路をスリット下端部で合流させた後に流路幅を最小化し、その後流路幅を拡大することで、気体の速度ｖを高めることができる。しかしながら、かかる方法によると、図６に示すように、ポリマー吐出後に非常に流路幅の狭い部分がポリマー吐出方向に沿って延在することから、噴流がコアンダ効果にて一方の壁面に沿って流れやすくなる。その結果、吐出孔２から吐出されたポリマーが吐出方向に直進して流れることが出来ず、延伸区間の長さｌが極めて短くなる。また、前述の通り、ポリマーが捕集ネットコンベア１０に対して斜めに吹き付けられることから、安定して極細繊維の不織布を製造することが困難となる場合がある。

また、一般的にメルトブロー口金では、一対のギャップ４より高速の気体を吹き出し、衝突させた後に噴流を形成することから、気流乱れが非常に大きくなりやすく、口金直下にて安定的に噴流部を形成することが非常に難しい。なお、噴流部とは、ギャップ４から吹き出した気流の高速領域（一般的に定義されるマッハ数０．３以上の領域）であるが、この噴流部の風速ｖが高い区間が、延伸区間となる。したがって、安定して極細繊維の不織布を製造するためには、メルトブロー口金の直下において、安定的に延伸区間の長さｌを十分に確保しつつ、その区間において風速ｖを増加させることが必要となる。

そこで、本発明者らは、従来の技術では、何の配慮もされていなかった、上記問題に対して、鋭意検討を重ねた結果、本発明の新たな技術を見出すに至った。すなわち、本発明においては、図１、５に示すように、リップ３の下面を起点に、ポリマー吐出方向に延在する一対の拡幅壁面６を配置させる。そして、一対の拡幅壁面６の成す角度αを６０°≦α≦１２０°の範囲とする。また、リップ３の下面とギャップ４を形成する壁面との交点Ｘ、リップ３の下面と拡幅壁面６の交点をＹとするとき、対向する交点Ｘ間の間隔Ｐ［ｍｍ］と、対向する交点Ｙ間の間隔Ｈ［ｍｍ］とが、２≦Ｈ／Ｐ≦１５の範囲となるようにする。

ここで、従来例の実施形態（図４）と、上記構成の拡幅壁面を有する本発明の実施形態（図５）における口金直下での気流の形態の差を説明する。図４に示す従来例の実施形態では、１対のギャップ４から吹き出した高速の気体が互いに衝突して噴流部を形成し、噴流部の気体が、対向する交点Ｘの隙間から下方に向かって拡散される。その際に、リップ３の下面に沿って、随伴流が噴流部に対しておおよそ垂直に流入し、この随伴流を巻き込みながら、徐々に噴流部が拡幅していく。この噴流部によって、繊維状のポリマーは、延伸された後に減速し、ネットコンベア１０に着地する。一方で、図５に示す本発明の実施形態では、１対のギャップ４から吹き出した噴流部に対して、随伴流が拡幅壁面６とリップ３下面に沿って流れ、噴流部の主流方向（図中の下向き）とは逆向する方向から噴流部に流入する。その結果、口金直下の噴流部では、ノズル１の両側から流れ込んだ随伴流によって噴流幅ｗが押し狭められて噴流部の断面積が小さくなり、延いては、延伸区間の風速ｖが従来例に比べて速くなる。さらに、噴流の主流方向とは逆向するように拡幅壁面６に沿って気流が流れこむことで、噴流部の拡幅が抑制される。その結果、ポリマー吐出方向に噴流部が長くなり、延伸区間ｌが増加する。このように、本発明の実施形態のメルトブロー口金では、延伸区間の長さｌとその区間の風速ｖが高まることで、安定して極細繊維の不織布を製造することができる。

本発明においては、上記したように、対向する一対の拡幅壁面６のなす角度αが、６０°≦α≦１２０°の関係を満足した上で、吐出孔２を挟んで対向する交点Ｘ間の間隔Ｐ［ｍｍ］と、吐出孔２を挟んで対向する交点Ｙ間の間隔Ｈ［ｍｍ］とが、２≦Ｈ／Ｐ≦１５の関係を満足するように調整するが、Ｈ／Ｐが２≦Ｈ／Ｐ≦１５の関係を満足しても、特許文献１に示すように前記角度αがα＜６０°の場合には、図９に示すように、吐出したポリマーが一方の拡幅壁面６に偏ってしまい、安定して極細繊維の不織布を得ることが困難となる。一方、前記角度αがα＞１２０°の場合には、随伴流が噴流部を狭めることができず、細径化の効果が得られない。

また、前記角度αが６０°≦α≦１２０°の関係を満足しても、Ｈ／Ｐ＜２の場合には、図１０に示すように、吐出したポリマーが一方の拡幅壁面６に偏ってしまい、安定して極細繊維の不織布を得ることが困難となる。また、Ｈ／Ｐ＞１５の場合にも、随伴流が噴流部を狭めることができず、細径化の効果が得られない。本発明においては、６０°≦α≦１２０°かつ２≦Ｈ／Ｐ≦１５を満足するように調整することで、ノズル１の直下の噴流を制御し、安定して極細繊維の不織布を製造することができる。

前記角度αは、７０°≦α≦１１０°の範囲であることが好ましい。また、Ｈ／Ｐは、３≦Ｈ／Ｐ≦８の範囲であることが好ましい。つまりは、間隔Ｐ［ｍｍ］は噴流部の初期の幅を決定しつつ、間隔Ｈ［ｍｍ］は、その噴流の下流側における噴流の拡幅を決定することになるため、この比率Ｈ／Ｐが噴流の制御、延いては細径化に重要なパラメータとなる。

本発明においては、吐出孔２を挟んで対向する交点Ｘ間の間隔Ｐ［ｍｍ］は、０．４≦Ｐ≦４．０の範囲であることが好ましい。エアギャップ幅は吐出孔の配列方向（装置幅）に亘って均一に設定する必要があるが、０．４≦Ｐとすることで該エアギャップ幅を装置幅に亘って均一に設定しやすくなる。一方、Ｐ≦４．０とすることで噴流速度を早くして細径化をより達成しやすくなる。

一対の拡幅壁面６は、任意に各拡幅壁面６の傾きを変更できることが望ましい。拡幅壁面６を構成する部材５はブロックでも板材でも良く、リップ３と拡幅壁面６とが一体構成であっても良い。なお、リップは、ポリマーに対して吹き出される気体の流路を、ノズルと共に形成・規制するのに寄与する部位であり、一体構成の場合、該部位の気体を吹き出す先端（交点Ｘ）を含む下面が「リップの下面」となる。

本発明においては、図１に示すようにノズル１の先端がポリマー吐出方向に対してリップ３の下面と同じ位置であってもよいが、図１１に示すようにノズル１の先端がポリマー吐出方向に対してリップの下面よりも上流側であってもよいし、また下流側にあっても良い。

本発明においては、図７に示すように、リップ３の下面がポリマー吐出方向に対して垂直でなくとも良く、前記リップの下面とポリマー吐出方向の成す角度βが、７０°≦β≦１２０°であることが望ましい。βを７０°以上とすることで、噴出部にて随伴流が拡幅壁面６に偏ることをより確実に防いでコンベアベルトでの捕集をより容易にできる。ただし、βが１２０°より大きくなると、リップ先端厚みが薄くなることから、加工が困難なことに加えて耐久性が低下しやすくなる。

本発明においては、拡幅壁面６のポリマー吐出方向の長さγが１０ｍｍ以上であることが好ましい。γを１０ｍｍ以上とすることで、ギャップ４から噴出した気流の噴流部を確実に狭くできることから、細径化の効果が高まりやすくなる。特に該長さγは、１０ｍｍから５０ｍｍの範囲であることが好ましい。該長さγを５０ｍｍ以下とすることで、噴流部の拡幅壁面６への偏りをさらに防ぐことができる。また、拡幅壁面６は、２つ以上の拡幅部材で構成されていてもよく、その場合、ポリマー吐出方向に下方の拡幅部材６を着脱可能とすることが望ましい。２つ以上の拡幅部材６の接続面においては、拡幅壁面が１直線でなく、段差が生じている構成であっても良いが、空気が抜けないようにシールされている必要がある。なお、その場合、前記αやＨは、リップ３の下面に接している側の拡幅部材６を基準に求める。

本発明においては、拡幅壁面６を構成する拡幅部材５が、リップ３の下面に沿って、水平方向に移動可能であることが好ましい。これは、装置の運転開始時などポリマー吐出が不安定な状態では拡幅壁面６にポリマーが付着する可能性があるため、運転開始時などには拡幅壁面６をノズル１の吐出孔２から離しておき、吐出状態が安定した段階で、拡幅部材５を所定の位置に移動するためである。移動距離については、水平方向に１０ｍｍ以上であることが好ましく、特に５０ｍｍ以上が好ましい。この際の拡幅部材５の移動には、ボルトの押し引き、送りねじやレール機構を用いるのが好ましい。

また、本発明においては、拡幅壁面６の加熱機構を有していることが好ましい。具体的には、例えば拡幅壁面６を構成する拡幅部材５が、ヒーター等の加熱機構により加熱されていることが望ましい。本発明においては、拡幅壁面６に沿ってノズル１に向かって例えば常温の随伴流が流れることから、拡幅部材５を通じてノズル１の先端が冷えやすくなる。その結果、吐出時のポリマー溶融粘度が上昇することで、繊維を効率よく延伸することが阻害され細径化の効果が低減してしまうおそれがある。そのため拡幅壁面６の加熱機構を設け、ポリマーの吐出時の溶融粘度上昇を防ぐことが好ましい。ヒーターの種類については、棒状でもプレート状などが挙げられるが、均一性の観点からプレート状がより好ましい。ヒーターの熱量については、１．２ＫＷ／ｍ以上であることが好ましい。また、加熱機構の代わりに、拡幅部材の表面が熱伝導率の低い断熱板で覆われていても良く、熱伝導率については、１．０Ｗ／ｍ／Ｋ以下であることが望ましい。

さらに本発明においては、図８に示すように、リップ３下面近傍において、拡幅壁面６が平面部に加えてリップ３下面に漸近するＲ部を有する構成であってもよい。本発明では、前述の通り、口金直下でのエアの噴流部の拡幅を、拡幅壁面６に沿わせた随伴流の流入により抑えることがポイントであることから、随伴流の主な流れに影響が無い範囲でＲ部を形成したとしても、細径化の効果が発現する。

本発明において、拡幅壁面は、算術平均粗さＲａが１００μｍ以下であることが好ましい。拡幅壁面の算術平均粗さＲａがＲａ＞１００μｍの場合には、拡幅壁面６の凹凸によって渦流が発生しやすく、随伴流の乱れが大きくなり、細径化の効果が低減するおそれがある。また、拡幅壁面６の加工による節目の方向は、図５に示す拡幅壁面６近傍の気流の向きに対して平行であることが、渦流の発生を抑制できるため好ましい。

本発明で用いる拡幅部材の材質としては、ステンレスやアルミ等の金属材料やガラス繊維等のプラスチック材料を好ましく用いることができる。

本発明は極めて汎用性の高い発明であり、公知のメルトブロー不織布を製造するにあたり適用できる。従って、不織布を構成するポリマーにより特に限られるものではない。例えば、不織布を構成するポリマーの一例を挙げれば、ポリエステル、ポリアミド、ポリフェニレンサルファイド、ポリエチレン、ポリプロピレン等々が挙げられる。ポリマーのＭＦＲ（メルトフローレート）は、３００～１５００ｇ／１０分であることが好ましく、特に、９００～１３００ｇ／１０分であることが好ましい。上記したポリマーに、製糸安定性を損なわない範囲で、二酸化チタン等の艶消し剤、酸化ケイ素、カリオン、着色防止剤、安定剤、抗酸化剤、消臭剤、難燃剤、糸摩擦低減剤、着色顔料、表面改質剤等の各種機能性粒子や有機化合物の添加剤が含有されていてもよく、共重合が含まれても良い。また、セルロース、ポリスルホン、ポリエーテルイミド、ポリアクリルニトリル等のポリマーを溶媒に溶解させたポリマー溶液であってもよい。ポリマーの紡糸温度は、使用するポリマーの融点が目安となり、融点＋６０℃以下で設定するのが望ましい。

本発明において、ギャップ４より吹き付ける気体は、空気が最も経済的で好ましいが、混合ガスやスチーム、飽和蒸気、過熱蒸気であってもよい。牽引力を向上させるには、前述の式（Ａ）の通り、気体の密度ρも関連していることから、密度が高い気体を選択することが好ましい。気体の温度は、吐出されるポリマー温度から＋５０℃以下の範囲で設定するのが良い。

また本発明においては、左右のギャップ４から供給される気体の流量に差があっても良い。

以下、実施例を挙げて、本発明の製造装置と製造方法の効果を具体的に説明する。なお実施例における特性値の測定法等は次の通りである。

＜気流の偏り＞
気流の偏りは、紡糸中に、風速計（日本カノマックス株式会社：ＭＯＤＥＬ６５０１シリーズ）を用いて、装置幅の中央の位置で評価する。具体的には、左右の拡幅壁面に対して、ノズル吐出面からポリマー吐出方向に１０ｍｍ下流側の位置で、かつ、拡幅壁面から２ｍｍ内側の位置に、風速計のプローブを設置し、１秒ごとに風速を測定し、１０秒間の平均値を用いる。得られた風速値について、左右の壁面で５倍以上の差がついていた場合、気流の偏りがあると判断する。

＜平均繊維径＞
捕集ネットコンベア上に捕集して得た不織布から、幅方向中央５０ｍｍ以外を除いたうえで、ランダムに小片サンプルを採取する。電子顕微鏡で各小片サンプルの写真を撮影し、その中の１００本を無作為に抽出して繊維径を測定し、算術平均値を求める。

（比較例１）
図２に示すようなメルトブロー口金（すなわちリップ下面側の拡幅壁面なし）を用い、不織布の製造を行った。原料樹脂として、ＡＳＴＭ－Ｄ１２３８に準拠し、おもり２．１６Ｋｇ、温度２３０℃でのメルトフローレートが１１００ｇ／１０分のポリプロピレン樹脂を用い、溶融樹脂温度２８０℃、ノズル孔数１５０個、ノズル吐出孔のピッチ１ｍｍ、ノズル孔径０．４ｍｍ、単孔吐出量０．１ｇ／ｍiｎ、リップ下面における、熱風を供給するギャップ幅１．５ｍｍ、熱風流量５６０Ｎｍ^３／（ｈｒ・ｍ）、リップ下面とポリマー吐出方向が成す角度９０°（β＝９０°）として、表１に示す条件で、不織布の製造を行った。試験結果を表１に示す。比較例１では、不織布をコンベアベルト上に捕集することができ、平均繊維径は１．１μｍだった。

（実施例１～１０、比較例２～６）
図１に示すようなメルトブロー口金（すなわちリップ下面側の拡幅壁面あり）を用い、不織布の製造を行った。原料樹脂として、ＡＳＴＭ－Ｄ１２３８に準拠し、おもり２．１６Ｋｇ、温度２３０℃でのメルトフローレートが１１００ｇ／１０分のポリプロピレン樹脂を用い、溶融樹脂温度２８０℃、ノズル孔数１５０個、ノズル吐出孔のピッチ１ｍｍ、ノズル孔径０．４ｍｍ、単孔吐出量０．１ｇ／ｍiｎ、リップ下面における、熱風を供給するギャップ幅１．５ｍｍ、熱風流量５６０Ｎｍ^３／(ｈｒ・ｍ)、ヒーターによる拡幅部材の加熱はなし、として、表２～４に示す条件で、不織布の製造を行った。試験結果を表２～４に示す。

対向する拡幅壁面のなす角度αが６０°から１２０°の範囲で、かつ、交点Ｘ間の間隔Ｐと交点Ｙ間の間隔Ｈとの比率Ｈ／Ｐが２から１５の範囲であった実施例１～１０においては、いずれにおいても、口金直下の噴流を制御することができ、安定的に極細繊維の不織布を製造することができた。実施例６、８では、時折、拡幅壁面に樹脂が堆積される様子が観察されたため、定期的に付着したポリマーを除去する必要があったが、安定的な不織布の連続製造に支障をきたすことはなかった。

一方、比較例２では、対向する拡幅壁面が成す角度αを５０°、交点Ｘ間の間隔Ｐと、交点Ｙ間の間隔Ｈとの比率Ｈ／Ｐを１に変更する以外は実施例２と同様にして不織布の製造を試みたところ、一方の壁面に気流が沿って流れてしまい、不織布をコンベアベルト上に捕集することが出来なかった
比較例３では、対向する拡幅壁面が成す角度αを５０°に変更する以外は実施例２と同様にして、不織布の製造を試みたが、一方の壁面に気流が沿って流れて、不織布をコンベアベルト上に捕集することが出来なかった。

比較例４では、交点Ｘ間の間隔Ｐと、交点Ｙ間の間隔Ｈとの比率Ｈ／Ｐを１に変更する以外は実施例２と同様にして不織布の製造を試みたが、一方の壁面に気流が沿って流れて、不織布をコンベアベルト上に捕集することが出来なかった。

比較例５では、交点Ｘ間の間隔Ｐと、交点Ｙ間の間隔Ｈとの比率Ｈ／Ｐを２１に変更する以外は実施例２と同様にして不織布の製造を試みたところ、不織布を得ることができたものの、随伴流が噴出した気流を狭めることができず、細径化の効果が得られない結果となった。

比較例６では、対向する拡幅壁面が成す角度αを１５０°に変更する以外は実施例４と同様にして不織布の製造を試みたところ、不織布を得ることができたものの、随伴流が噴出した気流を狭めることができず、細径化の効果が得られない結果となった。

（比較例７）
図２に示すようなメルトブロー口金（すなわちリップ下面側の拡幅壁面なし）を用い、ギャップ幅０．５ｍｍ、熱風流量４５０Ｎｍ^３／（ｈｒ・ｍ）、以外の条件は比較例１と同じ条件で、不織布の製造を行った。試験結果を表５に示す。比較例７では、不織布をコンベアベルト上に捕集することができ、平均繊維径は１．１μｍだった。

（実施例１１～１３、比較例８、９）
図１に示すようなメルトブロー口金（すなわちリップ下面側の拡幅壁面あり）を用い、ギャップ幅０．５ｍｍ、熱風流量４５０Ｎｍ^３／（ｈｒ・ｍ）、対向する壁面が成す角度αを９０°、リップ下面とポリマー吐出方向が成す角度βを９０°、拡幅壁面のポリマー吐出方向の長さγを３０ｍｍ、拡幅壁面の算術平均粗さＲａを１２．５μｍ、ヒーターによる拡幅部材の加熱はなし、として、表５に示す条件で不織布の製造を行った。

交点Ｘ間の間隔Ｐと交点Ｙ間の間隔Ｈとの比率Ｈ／Ｐが２から１５の範囲であった実施例１１～１３においては、いずれにおいても、口金直下の噴流を制御することができ、安定的に極細繊維の不織布を製造することができた。

比較例８では、交点Ｘ間の間隔Ｐと、交点Ｙ間の間隔Ｈとの比率Ｈ／Ｐを１に変更する以外は実施例１１と同様にして不織布の製造を試みたが、一方の壁面に気流が沿って流れて、不織布をコンベアベルト上に捕集することが出来なかった。

比較例９では、交点Ｘ間の間隔Ｐと、交点Ｙ間の間隔Ｈとの比率Ｈ／Ｐを２５に変更する以外は実施例１１と同様にして不織布の製造を試みたところ、不織布を得ることができたものの、随伴流が噴出した気流を狭めることができず、細径化の効果が得られない結果となった。

（実施例１４）
図１に示すようなメルトブロー口金（すなわちリップ下面側の拡幅壁面あり）を用い、ギャップ幅０．５ｍｍ、熱風流量４５０Ｎｍ^３／（ｈｒ・ｍ）、対向する壁面が成す角度αを９０°、リップ下面とポリマー吐出方向が成す角度βを９０°、拡幅壁面のポリマー吐出方向の長さγを３０ｍｍ、拡幅壁面の算術平均粗さＲａを１２．５μｍ、プレート状のヒーターを用いて拡幅部材を２．０ＫＷ／ｍで加熱（加熱面：拡幅壁面の逆側面）して、表５に示す条件で不織布の製造を行った。

拡幅部材を加熱しなかった実施例１２に比べ、さらに極細の繊維からなる不織布を安定的に製造することができた。

本発明の製造装置・製造方法による不織布は、工業資材用フィルター、オムツ、生理用品、医療用マスク、医療用ガウン、花粉ガードマスク、ドレープといった衛生材料、自動車用資材、液体濾過用フィルター、合紙、洗車ブラシといった産業資材、食品包装材、ふろしき、テープヤーン、靴資材、カイロ、ティーバッグ、クリーニングカバーといった生活資材、べたがけ、農資ポットといった農業資材、屋根元材、土木安定シート、断熱材手段材、床材、ハウスラップといった建材、土木資材などに応用できるが、その応用範囲がこれらに限られるものでない。

１ ノズル
２ 吐出孔
３ リップ
４ ギャップ
５ 拡幅部材
６ 拡幅壁面
７ 吐出後の主なポリマーの軌跡
８ ポリマー導入管
９ メルトブロー口金
１０ 捕集ネットコンベア
１１ ローラー
１２ ウエブ
１３ 噴流部と噴流部でない領域の境界
Ｘ リップの下面とギャップを形成する壁面の交点
Ｙ リップの下面と拡幅壁面の交点
α 対向する拡幅壁面が成す角度
β リップの下面とポリマー吐出方向が成す角度
γ 拡幅壁面のポリマー吐出方向の長さ
ｌ 延伸区間の長さ
ｗ 噴流幅
Ｈ 吐出孔を挟んで対向する交点Ｙ間の間隔
Ｐ 吐出孔を挟んで対向する交点Ｘ間の間隔

Claims (7)

1. 溶融したポリマーを吐出するための吐出孔が１列に配された吐出孔群を有するノズルと、前記ノズルの吐出孔群を挟んで対向するように配された一対のリップとの間に、スリット状のギャップを有し、前記吐出孔より吐出したポリマーに対して前記ギャップから気体を吹き付けて不織布を製造する装置であって、
   前記吐出孔より吐出されるポリマーを挟んで対向するように、前記リップの下面を起点に、ポリマー吐出方向に延在する一対の拡幅壁面を配し、
   前記一対の拡幅壁面の成す角度αが６０°≦α≦１２０°の範囲であり、且つ、
   前記リップの下面と前記ギャップを形成する壁面の交点をＸ、前記リップの下面と前記拡幅壁面の交点をＹとしたとき、対向する交点Ｘ間の間隔Ｐと、対向する交点Ｙ間の間隔Ｈとが、２≦Ｈ／Ｐ≦１５の範囲である
   ことを特徴とする不織布の製造装置。
2. 前記リップの下面とポリマー吐出方向との成す角度βが、７０°≦β≦１２０°である、請求項１に記載の不織布の製造装置。
3. 前記拡幅壁面のポリマー吐出方向の長さγが１０ｍｍ以上である、請求項１または２に記載の不織布の製造装置。
4. 前記拡幅壁面がポリマー吐出方向と交差する方向に移動可能である、請求項１または２に記載の不織布の製造装置。
5. 前記拡幅壁面の算術平均粗さＲａが１００μｍ以下である、請求項１または２に記載の不織布の製造装置。
6. 前記拡幅壁面の加熱機構を有している、請求項１または２に記載の不織布の製造装置。
7. 請求項１または２に記載の装置を用いた不織布の製造方法。

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