特許 6095089 メルトブロー用口金、これを用いた極細繊維製造装置及びその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6095089

(24)【登録日】2017年2月24日

(45)【発行日】2017年3月15日

(54)【発明の名称】メルトブロー用口金、これを用いた極細繊維製造装置及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   D01D 4/02 20060101AFI20170306BHJP

   D01D 5/08 20060101ALI20170306BHJP

   D01D 5/098 20060101ALI20170306BHJP

   D04H 3/16 20060101ALI20170306BHJP

【ＦＩ】

   D01D4/02

   D01D5/08 C

   D01D5/098

   D04H3/16

【請求項の数】4

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2016-122077(P2016-122077)

(22)【出願日】2016年6月20日

【審査請求日】2016年7月12日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】515106103

【氏名又は名称】張本 紘邦

(74)【代理人】

【識別番号】100179981

【弁理士】

【氏名又は名称】入澤 直志

(72)【発明者】

【氏名】張本 紘邦

【審査官】 清水 晋治

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０４−２２８６０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５２−０２４４１１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特許第５９４６５６５（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特開２０１４−１９８９２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０８７４９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１８２８３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１３２６５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−１４５５４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−１５７９３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特許第５９４６５６９（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特開昭５９−１０９７７８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｄ０１Ｄ １／００−１３／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

加熱した溶融樹脂を吐出できる２箇所以上の液ノズルと、前記液ノズルから吐出される溶融樹脂に熱風を吹き出して繊維状に延伸する１箇所の熱風ノズルを備えるメルトブロー用口金であって、
前記液ノズルと前記熱風ノズルは、それぞれ一定の断面形状を有する柱状中空体であり、互いに近接し、
前記液ノズルの中心軸と前記熱風ノズルの中心軸は同一平面上に存在するとともに、前記液ノズルの中心軸の延長線と前記熱風ノズルの中心軸の延長線が前記口金下面の下方側において交差するように配置されており、
前記液ノズルが直径Ｄ_１の円周上に配置され、前記熱風ノズルが、前記液ノズルが配置されている円と同じ中心を有する直径Ｄ_２の円周上に配置され、Ｄ_２はＤ_１よりも小さいか又は大きいとともに、
前記熱風ノズルは、直径Ｄ_２の円周方向全体にリング状の断面形状で配置することを特徴とするメルトブロー用口金。

【請求項2】

請求項１に記載のメルトブロー用口金を備え、
前記液ノズルより溶融樹脂を吐出するとともに、吐出された溶融樹脂に対して前記熱風ノズルから熱風を吹き出して繊維状に延伸された樹脂繊維によって極細繊維を製造することを特徴とする極細繊維製造装置。

【請求項3】

請求項１に記載のメルトブロー用口金を用いて、
前記液ノズルから吐出された加熱した溶融樹脂に対して、前記熱風ノズルから吹き出した熱風により繊維状に延伸させた樹脂繊維を、捕集板上に堆積させた極細繊維の製造方法。

【請求項4】

前記溶融樹脂がオレフィン系樹脂であることを特徴とする請求項３に記載の極細繊維の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、メルトブロー用口金、これを用いた極細繊維製造装置及びその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

メルトブロー法により微細な繊維からなる不織布を連続的に製造する製造装置が周知である（例えば特許文献１参照）。こうした製造装置では、加熱した溶融樹脂を吐出ノズルから吐出させて高速の熱風により繊維状に延伸させて不織布や極細繊維を形成している。

【0003】

特許文献１によれば、図１４及び図１５に示すように、プレート１１とプレート１２が互いにねじ止めされた状態において、溶融樹脂を吐出する円形の液ノズル６のまわりに高温高速のガスを吹き出す熱風ノズル１６が同心円状に備えられている口金の構成が示されている。
さらに、特許文献１では、図１６に示すように、こうしたノズルを多数円周上に配列させた構成についても示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平４−２２８６０６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、メルトブロー紡糸装置において安定した紡糸を達成するためには、口金において、例えば溶融樹脂の温度だけでなく吹き出す高温ガスの温度を所定の温度範囲で管理する必要がある。
それに対し、特許文献１にみられるような構成の口金の場合、溶融樹脂を延伸させるのに大量の高温ガスを必要とし、特に図１６のようにノズルを多数配列した場合顕著であった。このため、紡糸時に吹き出しノズルを通過するガス温度が低下しないよう、口金の上流側に設けるガス加熱装置を大型にしたり、口金に直接加熱できる装置を取り付けるなどの対策が必要であった。それにより、エネルギーコストの上昇や口金の大型化・複雑化を招き、ひいては製造コストが上昇するという問題があった。

【0006】

そこで、本発明は、前記問題点に鑑みなされたものであり、少ない熱風ガスの量であっても溶融樹脂を安定して微細な繊維に紡糸することができ、かつ、小型化や軽量化が容易で製造コストを抑制できるメルトブロー用口金、これを用いた極細繊維製造装置及びその製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記の目的を達成するために、請求項１記載の発明は、加熱した溶融樹脂を吐出できる２箇所以上の液ノズルと、液ノズルから吐出される溶融樹脂に熱風を吹き出して繊維状に延伸する１箇所の熱風ノズルを備えるメルトブロー用口金であって、液ノズルと熱風ノズルは、それぞれ一定の断面形状を有する柱状中空体であり、互いに近接し、液ノズルの中心軸と熱風ノズルの中心軸は同一平面上に存在するとともに、液ノズルの中心軸の延長線と熱風ノズルの中心軸の延長線が口金下面の下方側において交差するように配置されており、液ノズルが直径Ｄ_１の円周上に配置され、熱風ノズルが、液ノズルが配置されている円と同じ中心を有する直径Ｄ_２の円周上に配置され、Ｄ_２はＤ_１よりも小さいか又は大きいとともに、熱風ノズルは、直径Ｄ_２の円周方向全体にリング状の断面形状で配置することを特徴とするメルトブロー用口金。
このように構成すると、少ない熱風ガスの量であっても安定して溶融樹脂を微細な繊維に紡糸することができる。また、口金内の吐出ノズルと熱風ノズルの配置の自由度が増すこととなる。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、少ない熱風ガスの量で溶融樹脂を安定して微細な繊維に紡糸することができることから、熱風ガスの使用量を削減できる。また、吐出ノズルや吹き出しノズルを備えるのに要するスペースが小さく、口金内にこうしたノズルを多数配置することができる。そのため、口金の小型化や軽量化が達成できるとともに、ひいては製造コストの抑制も達成できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の第１の実施形態によるメルトブロー用口金とそれを備える極細繊維製造装置のブロックである。

【図2】図１に示すメルトブロー用口金の平面図である。

【図3】図２のＡ―Ａ線に沿ったメルトブロー用口金の断面図である。

【図4】図３の点線部を拡大したメルトブロー用口金の断面図である。

【図5】本発明の第２の実施形態によるメルトブロー用口金の平面図である。

【図6】図５に示すメルトブロー用口金の平面図である。

【図7】本発明の第３の実施形態によるメルトブロー用口金の平面図である。

【図8】図７のＢ―Ｂ線に沿ったメルトブロー用口金の断面図である。

【図9】本発明の第４の実施形態によるメルトブロー用口金の平面図である。

【図10】図９のＣ―Ｃ線に沿ったメルトブロー用口金の断面図である。

【図11】図７のメルトブロー用口金を備えた極細繊維製造装置の斜視図である。

【図12】図７のメルトブロー用口金を備えた別の極細繊維製造装置の斜視図である。

【図13】本発明の第３の実施形態によるメルトブロー用口金を用いて得られた極細繊維の一実施例の走査型電子顕微鏡写真である。

【図14】従来のメルトブロー用口金のノズルの断面図である。

【図15】図１４の平面図である。

【図16】図１４のノズルを円周上に配置したメルトブロー用口金の平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図１から図４を参照して、第１の実施形態のメルトブロー用口金２０及び極細繊維製造装置について説明する。
図１に示すように、不織製造装置は、溶融樹脂を押し出す押出機２００と、熱風を生成する熱風生成装置３００と、押出機２００から押し出された溶融樹脂を繊維状にして吐出する口金２０とを備えている。
さらに、口金２０の下方にはメッシュ状のベルトコンベアが設けられており、微細化された樹脂繊維が走行中のベルト上に集積されることで極細繊維が形成される。

【0011】

図２及び図３に示すように、口金２０の内部には溶融樹脂を吐出する液ノズル２２が直径Ｄ_１Ａを有する円周上に多数設けられている。また、多数の熱風ノズル２４は、液ノズル２２が配置されている円と同じ中心を有する直径Ｄ_２Ａの円周上に多数配置されている。
ここで、液ノズル２２と熱風ノズル２４は、それぞれ一定の断面形状を有する柱状中空体であり、互いに近接して配置されている。さらに、図４に示すように、液ノズル２２の中心軸Ｏ_ｒと熱風ノズル２４の中心軸Ｏ_ｇが同一平面上に存在するとともに、口金２０において中心軸Ｏ_ｒが傾斜し、中心軸Ｏ_ｒの延長線と中心軸Ｏ_ｇの延長線が口金下面２０ａの下方側の点Ｘにおいて角度θ_１で交差するように構成されている。
これにより、熱風ノズル２４から吹き出される熱風ガスが少ない量であっても、液ノズル２２から吐出された溶融樹脂が熱風ノズル２４から吹き出される熱風ガスにより延伸され微細な繊維が得られる。

【0012】

口金２０の外形は、断面が必ずしも円形である必要はなく、楕円形、四角形や六角形などの多角形であっても良い。口金の加工のしやすさから、円形であることが好ましい。
また、図示していないが、口金２０の外周部分には、口金２０を押出機２００のシリンダーに固定するために何箇所か穴加工が施されてもよい。

【0013】

ここで、液ノズル２２は溶融樹脂を吐出できるものであれば良く、断面の形状は特に限定するものではないが、例えば、円形、楕円形、四角形や六角形などの多角形であることができる。均一な加工のしやすさから、円形であることが好ましい。

【0014】

また、液ノズル２２の断面の大きさは溶融樹脂の種類や温度などにより適宜選択されるが、円形の場合、直径は０．１ｍｍから１．０ｍｍが好ましく、０．１５ｍｍから０．７ｍｍがより好ましく、０．２ｍｍから０．５ｍｍがさらに好ましい。
なお、液ノズル２２の断面の大きさは、必ずしもすべて同じとする必要はなく、繊維径に分布をもたせるため、上記範囲内で変えても良い。

【0015】

熱風ノズル２４は熱風ガスを吹き出すことができるものであれば良く、断面の形状は特に限定するものではないが、例えば、円形、楕円形、四角形や六角形などの多角形や四角形などを湾曲させた形状であっても良い。

【0016】

また、熱風ノズル２４の断面の大きさは溶融樹脂の種類や温度などにより適宜選択されるが、円形の場合、直径は０．２ｍｍから２．５ｍｍが好ましく、０．２５ｍｍから１．５ｍｍがより好ましく、０．３ｍｍから１ｍｍがさらに好ましい。

【0017】

液ノズル２２と熱風ノズル２４は、互いに近接して配置されており、両者の口金下面２０ａにおける最短距離ｔ₁が０．１ｍｍから５ｍｍが好ましく、１ｍｍから４．５ｍｍがより好ましく、２ｍｍから４ｍｍがさらに好ましい。０．１ｍｍ未満では、接近しすぎて加工が難しくなり、５ｍｍを超えると熱風ガスによる溶融樹脂の延伸が不十分で微細な繊維が得られ難くなるためである。
なお、互いに隣接する液ノズル２２同士の間隔は、近接する熱風ノズル２４との最短距離ｔ_１よりも大きいことが好ましい。

【0018】

図４において、中心軸Ｏ_ｒの延長線と中心軸Ｏ_ｇの延長線が成す角度θ_１は、０度から３０度が好ましく、０度から２５度がより好ましく、５度から２０度がさらに好ましい。３０度を超えると、熱風ガスによる溶融樹脂の延伸が不十分で微細な繊維が得られ難くなるためである。なお、角度θ_１が０度に近づくとともに、図４に示す点Ｘと口金下面２０ａとの距離は大きくなるが、この場合でも熱風ガスによる溶融樹脂の延伸がなされ微細な繊維が得られる。

【0019】

図３及び図４では、口金２０において、液ノズル２２を傾斜させている。代わりに熱風ノズル２４を傾斜させても良いし、両方とも傾斜させても良い。ただし、これらの場合でも、中心軸Ｏ_ｒの延長線と中心軸Ｏ_ｇの延長線が成す角度θ_１は、３０度以内が好ましい。

【0020】

また、図３に示すように、口金２０において、溶融樹脂の導入経路を直径Ｄ_１Ａの円周付近の厚み方向に、一方、熱風ガスの導入経路を直径Ｄ_２Ａの円周付近の厚み方向に、それぞれ分けて配置している。
このような配置をとることにより、溶融樹脂と熱風ガスのそれぞれの導入経路の切り分けが容易となり、口金の加工や小型化に有利となる。

【0021】

図５及び図６を参照して、第２の実施形態のメルトブロー用口金３０について説明する。

【0022】

メルトブロー用口金３０の内部には、図２と同じような配置で、溶融樹脂を吐出する液ノズル３２と、熱風ガスを吹き出す熱風ノズル３４が形成されている。
図５及び図６に、互いに近接する液ノズル３２と熱風ノズル３４を示す。
ここで、熱風ノズル３４は、口金下面３０ａ近くにおいて、その一部がテーパー形状からなるテーパー部３４ａを有してことが、第一の実施形態のメルトブロー用口金２０における熱風ノズル２４と異なっている。
これにより、熱風ノズル３４から吹き出される熱風ガスが少ない量であっても、液ノズル３２から吐出された溶融樹脂が熱風ノズルのテーパー部３４ａに沿って吹き出す熱風ガスにより効果的に延伸され微細な繊維となる。

【0023】

なお、テーパー部３４ａは、熱風ノズル３４の出口側の周囲全体に設ける必要はなく、少なくとも液ノズル３２に最も近い側に設けることが好ましく、熱風ノズル３４又は液ノズル３２の断面が円形の場合は、どちらかの直径と同程度の幅を有することが好ましい。
さらに、図５において、テーパー部３４ａにおいて、熱風ノズルの中心軸とテーパー方向の成す角度θ_２は、３５度以内が好ましく、２５度以内がより好ましく、１５度以内がさらに好ましい。３５度を超えると、熱風ガスによる溶融樹脂の延伸が不十分で微細な繊維が得られ難くなるためである。
また、図５及び図６において、テーパー形状３４ａは、口金下面３０ａにおいて、液ノズル３２の出口とほぼ接するように設けているが、角度θ_２を小さくして液ノズル３２の出口に近づけるように設けてもよい。

【0024】

図７及び図８を参照して、第３の実施形態のメルトブロー用口金４０について説明する。

【0025】

図７に示すように、口金４０の内部には溶融樹脂を吐出する液ノズル４２が直径Ｄ_１Ｂを有する円周上に多数設けられている。さらに、多数の熱風ノズル４４は、液ノズル４２が配置されている円と同じ中心を有する直径Ｄ_２Ｂの円周上にそれぞれの液ノズル４２に近接して配置されている。ここで、直径Ｄ_２Ｂは直径Ｄ_１Ｂより小さくしている。

【0026】

そして、図７及び図８において、液ノズル４２と熱風ノズル４４は、それぞれ一定の断面形状を有する柱状中空体であり、熱風ノズル４４はおよそ長方形を直径Ｄ_２Ｂの円周上に沿うよう湾曲させた形状として１１箇所配置しており、各々の熱風ノズル４４はそれぞれ２本の液ノズル４２と近接して配置している。
さらに、液ノズル４２の中心軸Ｐ_ｒと熱風ノズル４４の中心軸Ｐ_ｇが同一平面上に存在するとともに、中心軸Ｐ_ｒの延長線と中心軸Ｐ_ｇの延長線が口金下面４０ａの下方側の点Ｙにおいて角度θ_３で交差するように構成されてり、第１の実施形態によるメルトブロー用口金と同様である。
なお、熱風ノズル４４の中心軸Ｐ_ｇは、それぞれの液ノズル４２の中心軸Ｐ_ｒから熱風ノズル４４を最短距離で結んだ直線と直径Ｄ_２Ｂの円周との交点を起点とし、図８に示すように熱風ノズル４４の断面の中心を通過する直線としている。
ちなみに、液ノズル４２と熱風ノズル４４を最短距離で結んだ直線の延長線は、図７に示すように円の中心を通過していることがわかる。

【0027】

熱風ノズル４４の断面の大きさは、口金の径方向の幅が０．１５ｍｍから２ｍｍが好ましく、０．２ｍｍから１．５ｍｍが好ましく、０．２ｍｍから１ｍｍがさらに好ましく、口金の円周方向の長さは口金４０の外形や熱風ノズル４４の配置に合わせて、適宜選択することができる。

【0028】

これにより、それぞれの熱風ノズルから吹き出される熱風ガスが少ない量であっても、それぞれの液ノズル４２から吐出された溶融樹脂が熱風ノズル４４から吹き出された熱風ガスにより延伸され微細な繊維が多数得られるので生産性に優れている。
また、また、口金４０において、溶融樹脂の導入経路を直径Ｄ_２Ｂの円周付近の厚み方向に、一方、熱風ガスの導入経路を直径Ｄ_２Ｂの円周付近の厚み方向に、分けて配置している。これにより、溶融樹脂と熱風ガスのそれぞれの導入経路の切り分けが容易となり、口金の加工や小型化に有利となる。
さらに、熱風ノズル４４が細長い四角形を直径Ｄ_２Bの円周上に沿うよう湾曲した形状であるため、液ノズル４２から吐出された微細な繊維が直径Ｄ_２Ｂの円周の内側に飛び込むことを効果的に防止でき安定的に紡糸する上で好ましい。

【0029】

図７では、各熱風ノズル４４に対してそれぞれ２箇所の液ノズル４２を近接させて配置している。口金４０や熱風ノズル４４の大きさに応じて、液ノズル４４の数をさらに増やしてもよい。

【0030】

さらに、図７では、熱風ノズル４４に繋がる熱風導入口３１０ｂを側面部から中心部に設けているため、それと干渉する位置にある液ノズルと熱風ノズルを省略している。それを避けるため、熱風導入口３１０ｂを口金下面４０ａの反対面である口金上面に移しても良い。
なお、図７において、熱風ノズル４４の断面は、およそ長方形を直径Ｄ_２Ｂの円周上に沿うよう湾曲させた形状としたが、加工のしやすさなどからコーナー部に面取り加工を施しても良い。
図７及び図８では、口金４０において、液ノズル４２を傾斜させている。代わりに熱風ノズル４４を傾斜させても良いし、両方とも傾斜させても良い。ただし、これらの場合でも、中心軸Ｐ_ｒの延長線と中心軸Ｐ_ｇの延長線が成す角度θ_３は、３０度以内が好ましい。

【0031】

以上述べてきた口金４０では、直径Ｄ_２Ｂは直径Ｄ_１Ｂより小さい場合の構成である。
逆に、直径Ｄ_２Ｂが直径Ｄ_１Ｂより大きい場合でも、同じく微細な繊維からなる極細繊維を多数得ることができ、また、溶融樹脂と熱風ガスのそれぞれの導入経路の切り分けが容易であることなど同様である。

【0032】

図９及び図１０を参照して、第４の実施形態のメルトブロー用口金５０について説明する。

【0033】

図９に示すように、口金５０の内部には溶融樹脂を吐出する液ノズル５２が直径Ｄ_１Ｃを有する円周上に多数設けられている。さらに、１箇所の熱風ノズル５４は、液ノズル５２が配置されている円と同じ中心を有する直径Ｄ_２Ｃの円周上にそれぞれの液ノズル５２に近接して配置されている。ここで、直径Ｄ_２Ｃは直径Ｄ_１Ｃより小さくしている。

【0034】

図９及び図１０において、液ノズル５２と熱風ノズル５４は、それぞれ一定の断面形状を有する柱状中空体である。ここで、熱風ノズル５４は、図７に示す熱風ノズル４４を円周方向に広げ円周全体に設けたものであり、リング状の断面形状を有する熱風ノズル５４を１箇所配置しているとみることもできる。
さらに、液ノズル５２の中心軸Ｑ_ｒと熱風ノズル５４の中心軸Ｑ_ｇが同一平面上に存在するとともに、中心軸Ｑ_ｒの延長線と中心軸Ｑ_ｇの延長線が口金下面５０ａの下方側の点Ｚにおいて角度θ_４で交差するように構成されている。
なお、熱風ノズル５４の中心軸Ｑ_ｇは、それぞれの液ノズル５２の中心軸Ｑ_ｒから熱風ノズル５４を最短距離で結んだ直線と直径Ｄ_２Ｃの円周との交点を起点とし、図１０に示すように熱風ノズル５４の断面の中心を通過する直線としている。
ちなみに、液ノズル５２と熱風ノズル５４を最短距離で結んだ直線の延長線は、図９に示すように円の中心を通過していることがわかる。

【0035】

これにより、それぞれの熱風ノズルから吹き出される熱風ガスが少ない量であっても、それぞれの液ノズル５２から吐出された溶融樹脂が熱風ノズル５４から吹き出された熱風ガスにより延伸され微細な繊維が多数得られるので生産性に優れている。
また、図７に示す口金４０に比較し、液ノズル５２を設ける箇所を増やすことができる点で好ましい。さらに、液ノズル５２から吐出された微細な繊維が直径Ｄ_２Ｃの円周の内側に飛び込むことを効果的に防止でき安定的に紡糸する上で好ましい。

【0036】

さらに、口金５０は、熱風ノズル５４を構成する口金部材５６が口金本体から取り外しが可能なため、熱風ノズル５４を加工する上で好ましい。なお、口金部材５６は、スペーサーなどを介して口金本体に固定することができる。

【0037】

図９では、熱風ノズル５４に繋がる熱風導入口３２０ｂを口金下面５０ａの反対面である口金上面に設けているが、図７のように口金側面部に設けてもよい。その場合、図７と同様に干渉する位置にある部分だけ熱風ノズル５４を省略して短くすることができる。
図９及び図１０では、口金５０において、液ノズル５２を傾斜させている。代わりに熱風ノズル５４を傾斜させても良いし、両方とも傾斜させても良い。ただし、これらの場合でも、中心軸Ｑ_ｒの延長線と中心軸Ｑ_ｇの延長線が成す角度θ_４は、３０度以内が好ましい。

【0038】

以上述べてきた口金５０では、直径Ｄ_２Ｃは直径Ｄ_１Ｃより小さい場合の構成である。
逆に、直径Ｄ_２Ｃが直径Ｄ_１Ｃより大きい場合でも、同じく微細な繊維からなる極細繊維を多数得ることができ、また、溶融樹脂と熱風ガスのそれぞれの導入経路の切り分けが容易であることなど同様である。

【0039】

図１１は、図７に示すメルトブロー用口金４０を複数備えた極細繊維製造装置の一例である。
押出機から押し出された溶融樹脂は、液導入配管２１０ａより液導入口２１０ｂを経て口金４０に多数形成されている液ノズル４２から繊維状に吐出される。一方、熱風生成装置から出された熱風ガスは、熱風導入配管３１０ａより熱風導入口３１０ｂを経て口金４０に多数形成されている熱風ノズル４４より吹き出す。これにより、液ノズル４２から吐出された樹脂繊維は延伸され微細化された極細繊維が得られる。

【0040】

また、図１１に示すように、口金４０の下方には樹脂繊維を幅方向に挟みこむようにメッシュ状のベルトコンベアが設けられており、微細化された樹脂繊維が走行中のベルト上に集積されることで極細繊維が形成される。

【0041】

なお、図１１では口金４０を幅方向に３台備えているが、生産性をアップさせるためより多数備えても良い。
また、複数の口金４０に同種の樹脂材料からなる溶融樹脂を供給してもよい。一方、口金４０ごとに種類や特性が異なる樹脂材料からなる溶融樹脂を供給することで、複合化した極細繊維とすることもできる。

【0042】

図１２は、図７に示すメルトブロー用口金４０を複数備えた極細繊維製造装置の別の例である。押出機から押し出された溶融樹脂は、液導入配管２１０ａより液導入口２１０ｂを経て口金４０に多数形成されている液ノズル４２から繊維状に吐出される。一方、熱風生成装置から出された熱風ガスは、熱風導入配管３１０ａより熱風導入口３１０ｂを経て口金４０に多数形成されている熱風ノズル４４より吹き出す。これにより、液ノズル４２から吐出された樹脂繊維は延伸され微細化された極細繊維が得られる。

【0043】

また、図１２に示すように、口金４０の下方には樹脂繊維を厚さ方向に挟みこむようにメッシュ状のベルトコンベアが設けられており、微細化された樹脂繊維が走行中のベルト上に集積されることで極細繊維が形成される。

【0044】

なお、図１２では口金４０を厚さ方向に３台備えているが、生産性をアップさせるためより多数備えても良いし、図１１のように幅方向に備えても良い。
また、複数の口金４０に同種の樹脂材料からなる溶融樹脂を供給してもよい。一方、口金４０ごとに種類や特性が異なる樹脂材料からなる溶融樹脂を供給することで、複合化した極細繊維とすることもできる。

【0045】

次に極細繊維の製造方法について説明する。本発明の極細繊維に用いる樹脂は、吸油する性質が高い熱可塑性樹脂、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリプロピレン−ポリエチレン共重合体などのポリオレフィン系樹脂が好ましい。これらの樹脂は、親油性が高く、微細な繊維からなる極細繊維は、比表面積が大きいので高い吸油性を発揮できる。
しかしながら、こうした微細な繊維からなる極細繊維は、へたりやすく、嵩高性を保持することが難しい。そこで、保形性の高い極細繊維の骨格となるよう、太い繊維を混ぜても良いし、ポリオレフィン系樹脂とは相溶しない、例えばポリエチレンテレフタレート、ポリメチレンテレフタレートなどを混ぜても良い。

【0046】

本発明の極細繊維の製造方法では、前述のメルトブロー用口金を備えた極細繊維製造装置を用いて極細繊維が製造される。まず溶融樹脂を押出機より押出し、液導入配管を経由してメルトブロー用口金の液ノズルに供給する。そして、熱風生成装置より熱風導入配管を経由してメルトブロー用口金の熱風ノズルに供給された高速高温気流を液ノズルから吐出した溶融樹脂に吹き付けるとともに、液ノズルの吐出方向とそれに近接する熱風ノズルの吹き出し方向が口金下面で交差するよう配置することにより、紡糸した繊維を延伸させる。その後、口金の下方に設けられたメッシュ状のベルトコンベア上に、微細化された樹脂繊維が集積されることで極細繊維が得られる。

【0047】

また、本発明の極細繊維の製造方法では、極細繊維を使った吸油材などの各用途に適するよう、微細化された樹脂繊維だけでなく、より太い繊維を加えた極細繊維を製造しても良く、以下具体的に説明する。

【0048】

例えば、溶融樹脂は１種類だけで、液ノズルの断面の大きさが少なくとも２種類のメルトブロー用口金を用いてもよい。これにより、断面の小さな液ノズルから吐出された樹脂は細い繊維となり、断面の大きな液ノズルから吐出された樹脂は太い繊維となるが、断面が２種類の液ノズルの配置割合を変えることで、細い繊維と太い繊維の割合をコントロールできる。細い繊維と太い樹脂の重量割合は、細い繊維：太い繊維＝９０〜３０：１０〜７０が好ましく、８０〜４０：２０〜６０がさらに好ましく、７０〜５０：３０〜５０がより好ましい。細い繊維と太い繊維の割合は、細い繊維が多いほど比表面積が増加し例えば吸油材としての機能を発揮するが、へたりを防止して嵩高で保形性の高い不織布の骨格となる太い繊維の割合が少なくなるので、嵩高性や形状の確保が難しくなる。
なお、液ノズルの断面の大きさを変える場合、上述したような同一のメルトブロー用口金の中で行っても良いし、メルトブロー用口金ごとに行っても良い。

【0049】

また、あらかじめ本発明の実施形態の製造方法により得られた太い繊維、あるいは本発明の実施形態と異なる方法で製造した太い繊維などを用いて、その太い繊維と細い繊維からなる極細繊維を製造することもできる。
すなわち、本発明のメルトブロー用口金の下方に設けられたメッシュ状のベルトンベア表面に、その太い繊維を適量分散させた状態で、その口金に多数設けた液ノズルから吐出され熱風ノズルにより延伸させた微細な繊維を堆積させることで可能となる。細い繊維と太い繊維の割合は、ベルトコンベア表面の太い繊維の分散量や口金からの吐出量などによりコントロールすることができる。

【0050】

上述したように、本発明に係る製造方法により得られる極細繊維は、親油性が高く、比表面積が大きいので高い吸油性を発揮できるとともに、極細繊維の骨格となる太い繊維などを含むため、吸油できる空間を保ち、圧縮されても復元でき、嵩高性や保形性に優れている。そのため、かかる極細繊維の製造方法を吸油材の製造に適用することで、優れた特性を有する吸油材を得ることができる。

【0051】

また、かかる極細繊維の製造方法は、吸油材だけにとどまらず、断熱材や吸音材にも同様に適用することができる。
断熱材の場合では、理想的な断熱媒体である空気を繊維間にできるだけ封じ込めることがもっとも効果的である。例えば、比較的太い繊維を骨格として空間を作り、さらにその空間に細い微細な繊維を充填することにより、大量のデッドエア（動かない空気）を封じ込めすぐれた断熱性を発揮することが可能となる。
一方、吸音材の場合では、音である空気の振動が微細な繊維にぶつかることにより、熱エネルギーへ変換され音声エネルギーを失うこととなる。そのため、例えば、比較的太い繊維を骨格として広い空間を作り、さらにその空間に細い微細な繊維を充填することにより、すぐれた吸音性を発揮することが有効である。
かかる断熱材及び吸音材にも、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリプロピレン−ポリエチレン共重合体などのポリオレフィン系樹脂などが好適に用いられる。

【0052】

さらに、かかる極細繊維の製造方法は、布団や衣類にも同様に適用できる。
布団や衣類の場合では、羽毛や羊毛など天然繊維が保温性や軽量性に優れ好ましい。これらの天然繊維は比較的太い繊維であるため骨格として空間を作り、さらにその空間に細い微細な繊維を充填することで、保温性などを維持しながら高価な天然繊維の使用量を減らすことができ好ましい。

【0053】

以上述べたように、本発明による極細繊維の製造方法は、細い微細な繊維だけでなく、より太い繊維も同時に製造することができ、構成する樹脂の繊維径や材質が異なる極細繊維を製造する上で有用である。また、かかる極細繊維の製造方法は、吸油材、断熱材、吸音材、布団、衣類などの極細繊維を生かした様々な用途に適用可能である。

【実施例】

【0054】

以下、実施例を用いてさらに具体的に説明する。なお、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。

【0055】

（実施例）
まず、紡糸にあたり、繊維径が１５〜３０μｍの太いポリプロピレン繊維をメルトブロー用口金の下方に設けられたメッシュ状のベルトコンベア表面にあらかじめ分散させた。
そして、ポリプロピレンを溶融した樹脂を図７に示すメルトブロー用口金４０を用い以下の口金条件及び運転条件により紡糸した。
＜口金条件＞
口金形状 φ７０ｍｍ×１５ｍｍ
Ｄ_１Ｂ ２６ｍｍ
Ｄ_２Ｂ ２３ｍｍ
液ノズル φ０．４５ｍｍ×２２
熱風ノズル ４×０．８ｍｍ（長方形を円周状に湾曲）×１１
θ_３ １０度
＜運転条件＞
押出機温度 ２５０℃
樹脂吐出量 ５〜１０ｋｇ／ｈｒ
熱風（空気）温度 ３００℃
熱風（空気）流量 ０．５〜１．１Ｎｍ^３／分
ここで、口金にヒーターなど加熱できる装置を特に設けなかったが、口金の温度は約３００℃であり、紡糸の開始から終了まであまり変動がみられずほぼ一定であった。
メルトブロー用口金より吐出された溶融したポリプロピレン樹脂は、熱風ノズルより吹出した高速高温気流により延伸され、微細な樹脂繊維がベルトコンベア上に堆積するとともに、すでにベルトコンベア表面に分散させてあった１５〜３０μｍのポリエチレンテレフタレート繊維を含む状態で互いに複雑に絡み合いながらところどころ繊維同士が熱融着した極細繊維が得られた。
図１３は、本実施例により得られた極細繊維の走査型電子顕微鏡の写真である。繊維径が１５〜３０μｍの太い繊維が分散した状態で存在し、空いた空間に繊維径が約０．８〜２μｍの細い繊維が充填されていた。
得られた極細繊維の細い繊維と太い繊維の重量割合は、細い繊維：太い繊維＝６０：４０であった。また、嵩密度は、０．０２５ｇ／ｃｍ_３であった。
次に、得られた極細繊維の給油量を以下の方法により行った。すなわち、規定量の給油材（１．５ｇ）を装填したステンレス製円筒金網（φ９０ｍｍ）を廃エンジンオイルに５分間浸透させた後、廃エンジンオイルから取り出し、５分間放置した。その前後の質量変化を測定し、吸油量を求めた。その結果、本実施例による吸油材の吸油量は６０ｇであった。これは、市販品されているＡ社製のポリプロピレン系吸油材よりも約２．５倍大きい値であった。

【符号の説明】

【0056】

２０、３０、４０：メルトブロー用口金
２０ａ、３０ａ、４０ａ：口金下面
２２、３２、４２：液ノズル
２４、３４、４４：熱風ノズル
３４ａ：熱風ノズルのテーパー部
２００：押出機
２００ａ、２１０ａ、２２０ａ：液導入配管
２００ｂ、２１０ｂ：液導入口
３００：熱風生成装置
３００ａ、３１０ａ、３２０ａ：熱風導入配管
３００ｂ、３１０ｂ、３２０ｂ：熱風導入口

【要約】

【課題】少ない熱風ガスの量であっても溶融樹脂を安定して微細な繊維に紡糸することができ、かつ、小型化や軽量化が容易で製造コストを抑制できるメルトブロー用口金、極細繊維製造装置及びその製造方法を提供する。
【解決手段】メルトブロー用口金４０の内部に、加熱した溶融樹脂を吐出できる２箇所以上の液ノズル４２と、液ノズル４２から吐出される溶融樹脂に熱風を吹き出して繊維状に延伸する２箇所以上の熱風ノズル４４を形成する。そして、熱風ノズル４２と液ノズル４４は互いに近接し、熱風ノズル４４の吹き出し方向と液ノズル４２の吐出方向が口金下面４０ａの下方で交差するように配置するとともに、液ノズル４２と熱風ノズル４４を、同じ中心を持ち径が異なる同心円上にそれぞれ配置する。
【選択図】図７

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】