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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-01-30
(45)【発行日】2023-02-07
(54)【発明の名称】不織ウェブ
(51)【国際特許分類】
D04H 3/016 20120101AFI20230131BHJP
D04H 3/007 20120101ALI20230131BHJP
D04H 3/16 20060101ALI20230131BHJP
【ＦＩ】
D04H3/016
D04H3/007
D04H3/16
【請求項の数】
19
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2020083061
(22)【出願日】2020-05-11
(62)【分割の表示】P 2016566910の分割
【原出願日】2015-05-06
(65)【公開番号】P2020122256
(43)【公開日】2020-08-13
【審査請求日】2020-05-22
(31)【優先権主張番号】14/271,675
(32)【優先日】2014-05-07
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】14/271,638
(32)【優先日】2014-05-07
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】14/271,655
(32)【優先日】2014-05-07
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】516230087
【氏名又は名称】バイアックス ファイバーフィルム
(74)【代理人】
【識別番号】100094569
【弁理士】
【氏名又は名称】田中 伸一郎
(74)【代理人】
【識別番号】100095898
【氏名又は名称】松下 満
(74)【代理人】
【識別番号】100098475
【弁理士】
【氏名又は名称】倉澤 伊知郎
(72)【発明者】
【氏名】ブラウン ダグラス
(72)【発明者】
【氏名】スターク ジェフリー
(72)【発明者】
【氏名】ハッサン ムハンマド
【審査官】長谷川 大輔
(56)【参考文献】
【文献】特表２００９－５４５６８２（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２００９／０２５６２７７（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２００１－１４６６７０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１１－１４０７６７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭４９－０７３６２９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０５－０７８９８６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００２－２４９９７２（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１１／００７６９０７（ＵＳ，Ａ１）
【文献】中国特許出願公開第１４８３０９６（ＣＮ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｄ０４Ｈ１／００－１８／０４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
メルト流量が３５ｇ／１０分～１，５５０ｇ／１０分の溶融ポリマーで作られている複数本のランダムに配置された繊維で構成されている不織ウェブであって、前記繊維は、標準偏差を１．５７マイクロメートル以上として平均繊維直径が１．０マイクロメートルから１０マイクロメートルまでの範囲にあり、坪量が少なくとも０．５ｇｓｍであり、縦方向に測定された引張り強さが１９，８５５．４４ニュートン／［（ｋｇ／ｍ2）×ｍ幅］から９８，１００ニュートン／［（ｋｇ／ｍ2）×ｍ幅］までの範囲にある、不織ウェブ。
【請求項2】
前記不織ウェブは、８８．９４％の横方向伸び率を有する、請求項１記載の不織ウェブ。
【請求項3】
前記不織ウェブは、７，３９６．７４ニュートン／［（ｋｇ／ｍ2）×ｍ幅］の横方向の引張り強さを有する、請求項１記載の不織ウェブ。
【請求項4】
前記平均繊維直径は、１マイクロメートルから１０マイクロメートルまでの範囲にあり、前記不織ウェブは、２３．８４％から４１．０２％の縦方向伸び率を有する、請求項１記載の不織ウェブ。
【請求項5】
前記溶融ポリマーは、ホモポリマーであり、前記不織ウェブは、１９，８５５．４４ニュートン／［（ｋｇ／ｍ2）×ｍ幅］から、２０，８２９ニュートン／［（ｋｇ／ｍ2）×ｍ幅］までの範囲にある縦方向の引張り強さを有する、請求項１記載の不織ウェブ。
【請求項6】
前記不織ウェブは、２つの互いに異なるポリマー樹脂から作られている、請求項１記載の不織ウェブ。
【請求項7】
前記不織ウェブ中の前記複数本のランダムに配置された繊維は、１．５７マイクロメートルから２．９８マイクロメートルまでの範囲にある標準偏差を有する、請求項１記載の不織ウェブ。
【請求項8】
前記ランダムに配置された繊維は、互いに粘着している、請求項１記載の不織ウェブ。
【請求項9】
前記繊維は、機械的に結合され、流体力学的に結合され、熱的に結合され又は化学的に結合されている、請求項８記載の不織ウェブ。
【請求項10】
メルト流量が３５ｇ／１０分～１，５５０ｇ／１０分のポリプロピレンの溶融ホモポリマーで作られた複数本のランダムに配置されると共に互いに粘着した繊維で構成されている不織ウェブであって、前記繊維は、平均繊維直径が１．０マイクロメートルから１０マイクロメートルまでの範囲にあり、標準偏差が１．５７マイクロメートル以上であり、坪量が少なくとも０．５ｇｓｍであり、縦方向に測定された引張り強さが１９，８５５．４４ニュートン／［（ｋｇ／ｍ2）×ｍ幅］から７８，４８０ニュートン／［（ｋｇ／ｍ2）×ｍ幅］までの範囲にあり、前記不織ウェブを形成するには、溶融ポリマーを作り、前記溶融ポリマーを、キャビティ及びキャビティに連結された入口を有するダイブロック中に差し向け、前記入口を通って溶融材料が運ばれ、前記ダイブロックは、これを貫通して形成されていて加圧ガスを運ぶガス通路を更に有し、前記ガス通路は、内径及び外径を有し、それにより前記外径と前記内径との間には空気チャンバが形成され、前記ダイブロックは、ダイブロックに固定されていて、ガスチャンバ及び前記ガスチャンバを前記ガス通路に連結するガス路を有するスピナレット本体と、前記スピナレット本体に固定されたガス分配プレートと、前記ガス分配プレートに固定された外側部材とを更に有し、前記スピナレット本体は、複数個のノズル及び前記ノズルに固定された複数本の静止ピンを有し、前記ノズル及び前記静止ピンは、複数個のロウ及び複数個のコラムから成るアレイの状態にグループ化され、前記アレイは、周囲を有し、前記ガス分配プレートを貫通して複数個の第１、第２、及び第３の開口部が形成され、前記第１の開口部の各々は、前記ノズルの各々をそれぞれ受け入れ、前記第２の開口部の各々は、前記静止ピンの各々をそれぞれ受け入れ、前記第３の開口部の各々は、前記第１及び前記第２の開口部に隣接して配置され、前記外側部材を貫通して複数個の第１及び第２の拡大開口部が形成され、前記第１の拡大開口部の各々は、前記ノズルの各々をそれぞれ包囲し、前記第２の拡大開口部の各々は、前記静止ピンの各々をそれぞれ包囲し、前記アレイは、前記周囲に隣接して配置された前記第２の拡大開口部の少なくとも１つのロウ及び少なくとも１つのコラムを有し、加圧ガスを前記ガス分配プレートに設けられた前記複数個の第３の開口部中に差し向け、前記溶融ポリマーを前記ノズルの各々から押し出してフィラメントを形成し、前記フィラメントを前記第１の拡大開口部から放出された加圧ガスで包んで減衰させ、それにより繊維を形成し、前記第２の拡大開口部から出た加圧ガスを用いて前記繊維の全てを周囲空気から隔離し、前記繊維を移動中の表面上に集めて前記不織ウェブを形成する、不織ウェブ。
【請求項11】
前記繊維は、流体力学的に結合され、前記不織ウェブは、８８．９４％の横方向伸び率を有する、請求項１０記載の不織ウェブ。
【請求項12】
前記繊維は、熱的に結合され、前記不織ウェブは、７，３９６．７４ニュートン／［（ｋｇ／ｍ2）×ｍ幅］の横方向の引張り強さを有する、請求項１０記載の不織ウェブ。
【請求項13】
前記繊維は、化学的に結合され、前記不織ウェブは、２３．８４％から４１．０２％までの縦方向伸び率を有する、請求項１０記載の不織ウェブ。
【請求項14】
前記引張り強さは、１９，８５５．４４ニュートン／［（ｋｇ／ｍ2）×ｍ幅］から６８，６７０ニュートン／［（ｋｇ／ｍ2）×ｍ幅］までの範囲にある、請求項１０記載の不織ウェブ。
【請求項15】
メルト流量が３５ｇ／１０分～１，５５０ｇ／１０分のポリプロピレンの溶融ホモポリマーで作られた複数本のランダムに配置されると共に互いに粘着した繊維で構成されている不織ウェブであって、前記繊維は、平均繊維直径が１．０マイクロメートルから１０マイクロメートルまでの範囲にあり、標準偏差が１．５７ミクロン以上であり、坪量が少なくとも１ｇｓｍであり、縦方向に測定された引張り強さが１９，８５５．４４ニュートン／［（ｋｇ／ｍ2）×ｍ幅］から４９，０５０ニュートン／［（ｋｇ／ｍ2）×ｍ幅］までの範囲にあり、前記不織ウェブは、キャビティ及び前記キャビティに連結された空気入口を備えるダイブロックを有する装置で製造され、前記入口を通して溶融材料が運ばれ、前記ダイブロックは、該ダイブロックを貫通して形成されていて加圧ガスを運ぶガス通路を更に有し、前記ガス通路は、内周部を有し、前記装置は、前記ガス通路内に位置決めされていて内周部及び外周部を備えたインサートを更に有し、それにより前記インサート外周部と前記ガス通路内周部との間にはガスチャンバが形成され、前記装置は、ダイブロックに固定されたスピナレット本体を更に有し、前記スピナレット本体は、ガスチャンバ及び前記ガスチャンバを前記ガス通路に連結するガス路を有し、前記装置は、前記スピナレット本体に固定された複数個のノズル及び複数本の静止ピンを更に有し、前記複数個のノズル及び前記複数本の静止ピンは、複数個のロウ及び複数個のコラムを形成するアレイの状態にグループ化され、前記アレイは、周囲を有し、前記複数個のノズルの各々は、前記キャビティに連結され、前記装置は、前記スピナレット本体に固定されたガス分配プレートを更に有し、前記ガス分配プレートを貫通して複数個の第１、第２及び第３の開口部が形成され、前記第１の開口部の各々は、ノズルの各々をそれぞれ受け入れ、前記第２の開口部の各々は、静止ピンの各々をそれぞれ受け入れ、前記第３の開口部の各々は、前記第１及び前記第２の開口部に隣接して配置され、前記装置は、ガス分配プレートに固定された外側部材を更に有し、前記外側部材を貫通して複数個の第１及び第２の拡大開口部が形成され、前記第１の拡大開口部の各々は、前記ノズルの各々をそれぞれ包囲し、前記第２の拡大開口部の各々は、前記静止ピンの各々を包囲し、前記アレイは、前記周囲に隣接して配置された前記第２の拡大開口部の少なくとも１つのロウ及び少なくとも１つのコラムを有し、前記ノズルの各々を出た押し出し状態のフィラメントは、前記第１の拡大開口部の各々を出た加圧ガスによって包まれ、前記押し出されたフィラメントの全ては、周りの周囲空気から隔離されるよう前記第２の拡大開口部を出た加圧ガスによって包まれ、前記外側部材は、下面を有し、前記下面には１対のカバーストリップが固定され、前記１対のカバーストリップは、前記第２の拡大開口部のうちの少なくとも幾つかを通って出ている前記加圧ガスの周りでの周囲空気の流れを容易にし、前記装置は、前記外側部材の下流側に配置された動いている表面を更に有し、前記繊維は、前記動いている表面上に集められて前記不織ウェブの状態になる、不織ウェブ。
【請求項16】
前記不織ウェブは、８８．９４％の横方向伸び率を有する、請求項１５記載の不織ウェブ。
【請求項17】
前記不織ウェブは、７，３９６．７４ニュートン／［（ｋｇ／ｍ2）×ｍ幅］の横方向の引張り強さを有する、請求項１５記載の不織ウェブ。
【請求項18】
前記平均繊維直径は、１マイクロメートルから１０マイクロメートルまでの範囲にあり、前記不織ウェブは、２３．８４％から４１．０２％までの縦方向伸び率を有する、請求項１５記載の不織ウェブ。
【請求項19】
前記不織ウェブは、１９，８５５．４４ニュートン／［（ｋｇ／ｍ2）×ｍ幅］の縦方向の引張り強さを有する、請求項１５記載の不織ウェブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、不織ウェブに関する。
【背景技術】
【0002】
メルトブローン繊維は、１マイクロメートルから１０マイクロメートルまでの範囲にある極めて小さい直径で製造でき、これは、種々の不織布を作る際に極めて有利である。しかしながら、メルトブローン繊維は、強度が比較的弱い。これとは対照的に、スパンボンド繊維は、極めて強固であるように製造できるが、１５マイクロメートルから５０マイクロメートルまでの範囲にある非常に大きな直径を有する。スパンボンドで作られた布（ファブリック）は、不透明度が小さく且つ粗い表面を呈する傾向があり、その理由は、繊維直径が極めて大きいからである。加うるに、米国特許第５，４７６，６１６号明細書に教示されている紡糸（スピニング）技術による多列スピナレット（紡糸口金）を通って行われる熱可塑性樹脂の紡糸は、外側のロウ（行）及び／又はコラム（列）のフィラメントが急速に凝固するので非常に難題である。外側ロウ及び／又は外側コラムのこの急速な凝固に起因して、フィラメントは、大径になる傾向があると共に／或いは隣接の内側ロウ及び／又は内側コラムのフィラメントとロープ欠陥（rope defect ）を生じがちである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】米国特許第５，４７６，６１６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
今日まで、この問題は、メルトブローン繊維の直径に見合った直径を有するが、スパンボンド繊維の強度を有する細い繊維を押し出すやり方を見出すことができてはいないということにある。
【0005】
今や、この問題を解決する不織ウェブを発明した。
【課題を解決するための手段】
【0006】
概要を述べると、本発明は、不織ウェブを作る装置及び方法並びに不織ウェブそれ自体に関する。不織ウェブを製造する装置は、溶融材料を受け入れる入口を備えたダイブロックを有し、この入口は、キャビティと連通している。ダイブロックは、ガス通路を更に有し、加圧ガスをこのガス通路に通して導入することができる。ガス通路は、内径を有する。インサートがガス通路内に位置決めされ、このインサートは、内径より外径を有する。外径の大部分は、ガス通路の内径よりも小さく、それにより、これらの間には空気チャンバが形成される。本装置は、ダイブロックに固定されたスピナレットを更に有し、このスピナレットは、キャビティから隔離されたガスチャンバを有する。スピナレットは、ガスチャンバをガス通路に連結するガス路を更に有する。複数個のノズル及び複数本の静止ピンがスピナレットに固定されている。複数個のノズル及び複数本の静止ピンは、複数個のロウ（行）及び複数個のコラム（列）から成るアレイの状態にグループ化され、アレイは、周囲を有する。複数個のノズルの各々は、キャビティに連結されている。本装置は、スピナレットに固定されたガス分配プレートを更に有し、このガス分配プレートを貫通して複数個の第１、第２及び第３の開口部が形成されている。第１の開口部の各々は、ノズルの各々をそれぞれ包囲し、第２の開口部の各々は、静止ピンの各々をそれぞれ包囲し、第３の開口部の各々は、第１及び第２の開口部に隣接して配置されている。本装置は、ガス分配プレートに固定された外側部材を更に有する。外側部材を貫通して複数個の第１及び第２の拡大開口部が形成されている。第１の拡大開口部の各々は、ノズルの各々をそれぞれ包囲し、第２の拡大開口部の各々は、静止ピンの各々を包囲している。ノズルと静止ピンのアレイは、第２の拡大開口部で構成された少なくとも１つのロウ及び少なくとも１つのコラムを有し、これらは、アレイの周囲に隣接して配置されている。加圧ガスは、第１の拡大開口部と第２の拡大開口部の両方を通って所定の速度で出る。溶融材料がフィラメントの状態に押し出され、フィラメントの各々は、加圧ガスによって包まれて凝固すると共に減衰して繊維の状態になる。加うるに、押し出されたフィラメント／繊維の全体周囲は、これらフィラメント／繊維を周りの周囲空気、本質的にはデュアルシュラウド系から隔離するために別の加圧ガスカーテンによって包まれる。最後に、本装置は、外側部材の下流側に配置された動いている表面又は可動面を有し、繊維は、この動いている表面上に集められて不織ウェブとなる。
【0007】
不織ウェブを作る方法は、溶融ポリマーを作るステップ及び溶融ポリマーをダイブロック中に差し向けるステップを含む。ダイブロックは、キャビティ及びキャビティに連結された入口を有し、入口を通って溶融材料が運ばれる。ダイブロックは、これを貫通して形成されていて加圧ガスを運ぶガス通路を更に有する。ガス通路は、内径を有する。インサートがガス通路内に位置決めされている。インサートは、内径及び外径を有する。インサートの外径の大部分は、ガス通路の内径よりも小さく、それによりこれらの間には空気チャンバが形成される。スピナレット本体は、ダイブロックに固定されている。スピナレット本体は、ガスチャンバ及びガスチャンバをガス通路に連結するガス路を有する。スピナレット本体は、複数個のノズル及びこれらノズルに固定された複数本の静止ピンを有し、これらノズル及び静止ピンは、複数個のロウ及び複数個のコラムから成るアレイの状態にグループ化されている。アレイは、周囲を有する。ガス分配プレートがスピナレット本体に固定されている。ガス分配プレートを貫通して複数個の第１、第２、及び第３の開口部が形成されている。第１の開口部の各々は、ノズルの各々をそれぞれ包囲し、第２の開口部の各々は、静止ピンの各々をそれぞれ包囲し、第３の開口部の各々は、第１及び第２の開口部に隣接して配置されている。外側部材がガス分配プレートに固定されている。外側部材を貫通して複数個の第１及び第２の拡大開口部が形成されている。第１の拡大開口部の各々は、ノズルの各々をそれぞれ包囲し、第２の拡大開口部の各々は、静止ピンの各々をそれぞれ包囲している。ノズルと静止ピンから成るアレイは、上記周囲に隣接して配置された第２の拡大開口部の少なくとも１つのロウ及び少なくとも１つのコラムを有する。ノズルの各々を出た押し出し状態のフィラメントは、加圧ガスによって包まれて凝固すると共に減衰して繊維になる。加うるに、押し出されたフィラメント／繊維の全体周囲は、これらフィラメント／繊維を周りの周囲空気、本質的にはデュアルシュラウド系から隔離するために、第２の拡大開口部の各々を出た加圧ガスによって包まれる。最後に、繊維は、不織ウェブを形成するよう動いている表面上に集められる。
【0008】
本発明の不織ウェブは、溶融ポリマーで作られた複数本の繊維を有し、これら繊維は、約０．５マイクロメートルから約５０マイクロメートルまでの範囲にある平均繊維直径、１平方メートル当たり少なくとも約０．５グラムの坪量、及び不織ウェブの１センチメートル幅当たり１平方メートル当たりグラム当たり約１０グラム力（約１０ｇｆ／ｇｓｍ／ｃｍ不織ウェブ幅）（９，８１０ニュートン／［（ｋｇ／ｍ2）×ｍ不織ウェブ幅］）から約５０ｇｆ／ｇｓｍ／ｃｍ不織ウェブ幅（４９，０５０ニュートン／［（ｋｇ／ｍ2）×ｍ不織ウェブ幅］）までの範囲にある縦方向に測定した引張り強さを有する。
【0009】
本発明の一般的な目的は、不織ウェブを形成する装置を提供することにある。本発明の特定の目的は、不織ウェブを形成する方法及び不織ウェブそれ自体を提供することにある。
【0010】
本発明の別の目的は、細い繊維を有する不織ウェブであって、各繊維が従来のメルトブローン繊維の直径とほぼ同じ直径を有し、且つスパンボンド布と同等の強度を有することを特徴とする不織ウェブを提供することにある。
【0011】
本発明の別の目的は、細い繊維を含む不織ウェブであって、これら繊維が約０．５マイクロメートルから約５０マイクロメートルまでの範囲にある直径、少なくとも約０．５ｇｓｍの坪量、及び約１０ｇｆ／ｇｓｍ／ｃｍ不織ウェブ幅（９，８１０ニュートン／［（ｋｇ／ｍ2）×ｍ不織ウェブ幅］）から約５０ｇｆ／ｇｓｍ／ｃｍ不織ウェブ幅（４９，０５０ニュートン／［（ｋｇ／ｍ2）×ｍ不織ウェブ幅］）までの範囲にある引張り強さを有することを特徴とする不織ウェブを提供することにある。
【0012】
本発明の更に別の目的は、ダイブロックであって、流入加圧ガス通路がダイブロックの残部から断熱され、それにより低い温度のガスの使用を可能にすることを特徴とするダイブロックを提供することにある。
【0013】
さらに又、本発明の目的は、デュアルシュラウド系を利用する方法であって、押し出された各フィラメントをこのフィラメントが結晶化されているときに加圧ガスによって包んで減衰させて繊維の状態にし、フィラメント／繊維の全てを加圧ガスによって包んでフィラメント／繊維を周りの周囲空気から隔離することを特徴とする方法を提供することにある。
【0014】
本発明の他の目的及び他の利点は、以下の説明及び添付の図面を考慮すると当業者には明らかになろう。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】不織ウェブを形成する製造の略図である。
【図2】ダイブロック、スピナレット及び外部プレートを互いに固定した状態で示す断面図である。
【図3】ダイブロックの縦断面斜視図であり、１対のガス通路を示す図である。
【図4】開口部によって包囲されたノズルの端面図である。
【図5】開口部によって包囲された静止ピンの端面図である。
【図7】短い長さのコラムに垂直に位置合わせされた細長いロウの状態に配置されたノズルのアレイの斜視図であり、２つの外側のロウが第２の開口部から成り、第２の開口部の各々が静止ピンを収容し、アレイの端に隣接して位置する３つのコラムが第２の開口部から成り、第２の開口部の各々が静止ピンを収容している状態を示す図である。
【図8】スピナレット本体の一部分の部分断面図であり、各々の中に静止ピンが固定された第２の拡大開口部を有する２つの外側のロウ及び最も外側のコラムが複数のノズルに横付けされている状態を示す図である。
【図9】ガス分配プレートの正面図である。
【図10】外側部材の正面図である。
【図11】不織ウェブを形成する別の方法の略図である。
【図12】本発明に従って製造された不織ウェブと従来型メルトブローン法を用いて製造された不織ウェブに関する「繊維直径分布」の差を比較した１対の棒グラフ図である。
【図13】従来型メルトブローンウェブ、従来型スパンボンドウェブ及び本発明に従って作られた不織ウェブに関する縦方向（ＭＤ）引張り強さを比較したグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
定義
不織布は、糸の状態に変換されず、機械的、流体力学的、熱的又は化学的手段によって互いに結合された天然及び／又は人造繊維又はフィラメント（紙を除く）のシート、ウェブ又はバットとして定義される。
不織布は、糸の状態に変換されず、機械的、流体力学的、熱的又は化学的手段によって互いに結合された天然及び／又は人造繊維又はフィラメント（紙を除く）のシート、ウェブ又はバットとして定義される。
【0017】
スパンメルトは、１つ又は２つ以上の押出機に連結されたダイヘッドに設けられた複数個のノズルを通って繊維を溶融ポリマーから紡糸する方法である。スパンメルト法は、メルトブロー法、スパンボンド法、及びスパンブロー法と呼ばれている本発明の方法を含むことができる。
【0018】
メルトブローン法は、直径が約１０マイクロメートル未満の極めて細い繊維を製造する方法であり、フィラメントがノズルからいったん出ると、高温高速のガス流を用いて複数本の溶融ポリマーストリームを減衰させる。次に減衰した繊維を扁平なベルト又はデュアルドラムコレクタ上に集める。代表的なメルトブローダイは、１インチ（０．０２５４ｍ）当たり約３５個のノズル及び単一の列をなすスピナレットを有する。代表的なメルトブローダイは、フィラメントを減衰させる２つの傾斜した空気ジェットを用いる。
【0019】
スパンボンド法は、低温高速の空気を用いて紡糸フィラメントを減衰させると共にスピナレットフェースの近くで繊維を急冷することによって熱可塑性ポリマーから強固な繊維状不織ウェブを直接製造する方法である。次に、個々の繊維を収集ベルト上にランダムに寝かし、そしてボンダ（接着機）まで運んでウェブに追加の強度及び一体性を与える。繊維サイズは、通常２５０μｍ（マイクロメートル）未満であり、平均繊維サイズは、約１０マイクロメートルから約５０マイクロメートルまでの範囲にある。繊維は、結晶化（凝固）フィラメントの減衰中に達成される分子鎖アライメント又は整列のためにメルトブローン繊維と比較して非常に強固である。代表的なスパンボンドダイは、多数の列をなすポリマー穴を有し、ポリマーメルト流量は、通常約５００グラム／１０分未満である。
【0020】
本発明は、従来型メルトブローン法と従来型スパンボンド法とのハイブリッド法である。本発明は、これら２つの方法相互間の隙間を埋める。本発明は、ノズル及び静止ピンが紡糸フィラメントを包囲する並列ガスジェットの実現を可能にするよう独特な仕方で配置されていることを除き、紡糸フィラメントを減衰させて凝固させるためにスパンボンド法で用いられるスピナレットとほぼ同じ多列スピナレットを用いる。本発明では、押し出されたフィラメントの各々は、加圧ガスによって包まれ、その温度は、ポリマーメルトよりも低くても良く又は高くても良い。加うるに、フィラメントの全体周囲は、加圧ガスのカーテン、本質的にはデュアルシュラウド系によって包囲される。
【0021】
本発明の変形実施形態は、溶融フィラメントを減衰させて繊維の状態にするアスピレータ（吸引機）を用いる。アスピレータは、フィラメントに対して急な傾斜角で差し向けられるのではなく、本質的なフィラメントの流れ方向に平行に差し向けられる高速ガス（空気）を用いる。これら特徴の組み合わせにより、従来型メルトブローン繊維とほぼ同じ小さな又は細い直径を有する繊維であり、しかも従来型スパンボンド繊維とほぼ同じ極めて強固な繊維が作られる。本発明の装置は、２１０℃及び２．１６ｋｇで米国標準試験方法（ＡＳＴＭ）Ｄ１２３８に準拠して１０分間当たり約４グラム（ｇ／１０分）～約６，０００ｇ／１０分のメルト流量を有するのが良いメルトブローンポリマー樹脂とスパンボンドポリマー樹脂の両方に対応することができるという点で極めて融通性があり且つ汎用性がある。
【0022】
装置
図１を参照すると、不織ウェブ１２を製造する装置１０が示されている。不織ウェブ１２は、高い嵩高性を有するのが良い。小さな固体ペレットの形態をしたポリマー樹脂１４をホッパー１６に入れ、次に導管１８に通して押出機２０まで送る。押出機２０内では、ポリマー樹脂１４を高い温度まで加熱する。温度は、ポリマーの特定の組成及び溶融温度に応じて様々であろう。通常、ポリマー樹脂１４をその溶融温度又はこれよりも高い温度まで加熱する。加熱したポリマー樹脂１４を溶融材料（ポリマー）２２に変換し（図２参照）、次にこれを導管２４に通してスピナレット本体５２が固定されているダイブロック２６まで送る。
図１を参照すると、不織ウェブ１２を製造する装置１０が示されている。不織ウェブ１２は、高い嵩高性を有するのが良い。小さな固体ペレットの形態をしたポリマー樹脂１４をホッパー１６に入れ、次に導管１８に通して押出機２０まで送る。押出機２０内では、ポリマー樹脂１４を高い温度まで加熱する。温度は、ポリマーの特定の組成及び溶融温度に応じて様々であろう。通常、ポリマー樹脂１４をその溶融温度又はこれよりも高い温度まで加熱する。加熱したポリマー樹脂１４を溶融材料（ポリマー）２２に変換し（図２参照）、次にこれを導管２４に通してスピナレット本体５２が固定されているダイブロック２６まで送る。
【0023】
ポリマー樹脂１４は、組成が様々であって良い。ポリマー樹脂は、熱可塑性であるのが良い。ポリマー樹脂１４は、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリシクロヘキシレンジメチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレート、ポリアミド、ナイロン、ポリアクリル酸樹脂、ポリスチレン、ポリビニル、ポリテトラフルオロエチレン、超高分子量ポリエチレン、極めて高い分子量のポリエチレン、高分子量ポリエチレン、ポリエーテルエテルケトン、非繊維状可塑化セルロール、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン、ポリメチルペンテン、低密度ポリエチレン、直鎖低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリスチレン、アクリロニトリル‐ブタジエン‐スチレン、スチレン‐アクリロニトリル、スチレントリブロックコポリマー、スチレンテトラブロックコポリマー、ス
チレン‐ブタジエン、スチレン‐無水マレイン酸、エチレンビニルアセテート、エチレンビニルアルコール、ポリ塩化ビニル、セルロースアセテート、セルロースアセテートブチレート、可塑化セルロース、セルロースプロピオネート、エチルセルロース、天然繊維、これらの任意の誘導体、これらの任意のポリマーブレンド、これらの任意のコポリマー又はこれらの任意の組み合わせから成る群から選択されるのが良い。加うるに、ポリマー樹脂１４は、天然資源に由来する生分解性熱可塑性樹脂、例えばポリ乳酸、ポリ‐３‐ヒドロキシブチレート、ポリヒドロキシアルカノエート、又は任意のブレンド、コポリマー、ポリマー溶液若しくは組み合わせから選択されるのが良い。化学技術分野における当業者であれば、不織ウェブ１２を形成するために使用することもできる他のポリマーを知っている場合がある。理解されるべきこととして、本発明の不織ウェブ１２は、上述した諸ポリマーそのものに限定されることはない。
チレン‐ブタジエン、スチレン‐無水マレイン酸、エチレンビニルアセテート、エチレンビニルアルコール、ポリ塩化ビニル、セルロースアセテート、セルロースアセテートブチレート、可塑化セルロース、セルロースプロピオネート、エチルセルロース、天然繊維、これらの任意の誘導体、これらの任意のポリマーブレンド、これらの任意のコポリマー又はこれらの任意の組み合わせから成る群から選択されるのが良い。加うるに、ポリマー樹脂１４は、天然資源に由来する生分解性熱可塑性樹脂、例えばポリ乳酸、ポリ‐３‐ヒドロキシブチレート、ポリヒドロキシアルカノエート、又は任意のブレンド、コポリマー、ポリマー溶液若しくは組み合わせから選択されるのが良い。化学技術分野における当業者であれば、不織ウェブ１２を形成するために使用することもできる他のポリマーを知っている場合がある。理解されるべきこととして、本発明の不織ウェブ１２は、上述した諸ポリマーそのものに限定されることはない。
【0024】
不織ウェブ１２をホモポリマーで作ることができる。不織ウェブ１２をポリプロピレンで作ることができる。変形例として、不織ウェブ１２を２種類又は３種類以上のポリマーで作ることができる。不織ウェブ１２は、２成分又は複合繊維を含んでも良く、この場合、繊維は、シース‐コア形態を有し、コアは、一ポリマーで作られ、その周りのシースは、別のポリマーで作られる。さらに別のオプションは、不織ウェブ１２を２成分繊維で作ることであり、この場合、繊維は、並置形態を有する。当業者であれば分かるように、２種類又は３種類以上のポリマーを含む種々のファイバ設計を知っているであろう。
【0025】
理解されるべきこととして、不織ウェブ１２は、繊維を集める前又は集めた後に塗布されるのが良い添加剤を含むのが良い。かかる添加剤としては、高吸水材、吸収性粒子、ポリマー、ナノ粒子、研磨粒子、活性粒子、活性コンパウンド、イオン交換樹脂、ゼオライト、軟化剤、可塑剤、セラミック粒子顔料、染料、香料、アロマ、徐放性ベシクル、結合剤、接着剤、粘着剤、表面改質剤、潤滑剤、乳化剤、ビタミン、過酸化物、抗菌剤、脱臭剤、難燃剤、消泡剤、帯電防止剤、殺虫剤、抗真菌剤、分解剤、安定剤、導電率調整剤、又はこれらの任意の組み合わせが挙げられるが、これらには限定されない。
【0026】
図２を参照すると、ダイブロック２６及びスピナレット本体５２の断面図が示されている。溶融材料２２は、キャビティ３０と連通した入口２８を通ってダイブロック２６に入る。キャビティ３０は、溶融材料（ポリマー）を均等化する拡大された領域であるのが良い。「均等化」という用語は、均一にする一様にすることを意味している。ダイブロック２６のサイズに応じて、キャビティ３０は、幅が数インチであり長さが最大数フィートであるのが良い（なお、１インチは、２．５４ｃｍ、１フィートは、０．３０４８ｍである）。キャビティ３０は、ポリマー分布プレート及びフィルタスクリーン（図示せず）を収容するのが良い。
【0027】
図２及び図３を参照すると、ダイブロック２６には１つ又は２つ以上のガス通路３２が形成されている。１対のガス通路３２，３２が図２及び図３に示されている。各ガス通路３２は、内径ｄを有する。内径ｄは、寸法が様々であって良い。ガス通路３２，３２の各々を通過する加圧ガスは、通常、加圧空気である。
【0028】
【0029】
１対のガス通路３２，３２の各々は、直径、長さ及び形態が様々であって良い。１対のガス通路３２，３２の各々は、直線状であっても良く、湾曲していても良く、傾斜していても良く、或いは他の何らかの独特の形態を有していても良い。中空インサート３４を１対のガス通路３２，３２の各々の中に位置決めすることによって、到来するガスの温度を良好に制御することができるということが判明した。「ガス」という用語は、密度及び粘度が比較的低く且つ任意の容器全体を通じて一様に分布した状態になる自発的傾向があることによって固体状態及び液体状態から区別される物質の状態を意味し、即ち、気体状態の物質を意味している。装置１０では、空気である可能性が多分にある加圧ガスがダイブロック２６及びスピナレット本体５２中に導入される。「空気」という用語は、主として窒素（約７８％）及び酸素（約２１％）及び少量の他の気体を含む無色無臭のガス状混合物を意味している。
【0030】
インサート３４は、セラミックインサートであるのが良い。「セラミック」という用語は、非金属鉱物、例えば粘土を造形して次にこれを高温で焼くことによって作られた種々の硬質で脆弱であり耐熱性且つ耐腐食性のある物質の任意のものを意味している。変形例として、インサート３４は、種々の他の耐熱材料で構成されても良い。さらに別のオプションは、インサート３４を耐熱性被膜、例えばセラミックコーティングで被覆することである。また、インサート３４を良好な断熱性を備えた他の何らかの材料で被覆しても良い。
【0031】
図３に最も良く示されているように、インサート３４，３４の各々は、内周部又は内径ｄ1及び外周部又は外径ｄ2を有する。望ましくは、内周部ｄ1は、滑らかである。内径ｄ1は、ダイブロック２６のサイズに応じて様々であって良い。１メートルは、３９．３７インチに等しい。代表的には、内径ｄ1は、約０．１インチ（０．００２５４ｍ）から約１インチ（０．０２５４ｍ）までの範囲にある。望ましくは、内周部ｄ1は、直径が少なくとも０．２５インチ（０．００６３５ｍ）である。より望ましくは、内周部ｄ1は、直径が少なくとも０．３インチ（０．００７６２ｍ）である。さらにより望ましくは、内周部ｄ1は、直径が少なくとも０．４インチ（０．０１０１６ｍ）である。最も望ましくは、内径ｄ1は、約０．５インチ（０．０１２７ｍ）である。
【0032】
各インサート３４は、第１の端部３６及び第２の端部３８を有する。第１の端部３６は、第２の端部３８から間隔を置いて配置されている。第１の端部３６は、ダイブロック２６の外面４２と整列し、第２の端部３８は、ダイブロック２６の内面４０と整列している。第１の端部３６は、外方に突き出たフランジ４４を有し、第２の端部３８も又、外方に突き出たフランジ４６を有する。「フランジ」という用語は、例えばパイプシャフトに設けられていて、物体を強化し、物体を定位置に保持し又は物体を別の物体に取り付けるために用いられる突出したリム、縁部、リブ又はカラーを意味している。フランジ４４，４６の構造的形状は、ダイブロック２６中に機械加工された中ぐり穴５０内に物理的チャンバ４８を作り、この中ぐり穴内に各インサート３４が嵌め込まれる。１対のインサート３４，３４の各々が１対の中ぐり穴５０，５０の各々の中にそれぞれ嵌め込まれる。チャンバ４８，４８は、各中ぐり穴５０の内周部ｄと１対のインサート３４，３４の各々の外周部ｄ2との間に配置されている。各チャンバ４８は、２つのフランジ４４，４６相互間でインサート３４の一部分に沿って長手方向に延びる。望ましくは、各チャンバ４８は、１対のインサート３４，３４の各々の外周部ｄ2の主要部分に沿って延びる。各チャンバ４８は、ガス、例えば空気で満たされるのが良い。各チャンバ４８は、高温のダイブロック２６から１対のインサート３４，３４の各々の内周部ｄ1を通る加圧ガスへの熱伝達を制限する断熱体として機能する。このために、ダイブロック２６中には低温スポットが生じない。加うるに、高温ダイブロック２６は、スピナレット本体５２に送られている到来加圧ガスを昇温させることはない。１対のインサート３４，３４と隣接のチャンバ４８，４８の組み合わせにより、オペレータは、ダイブロック２６か到来加圧ガス（空気）かのいずれかの温度にそれほど悪影響を及ぼさないでダイブロック２６を通って加圧ガス（空気）を方向付けることができる。このために、非常に低温の加圧ガス（空気）を本発明の方法で利用することができる。この低温加圧ガス（空気）は、繊維の結晶化（繊維の状態への押し出しフィラメントの凝固）を促進することができ、そして繊維の引張り特性を高めることができる。
【0033】
依然として図３を参照すると、チャンバ４８，４８のサイズ、形状及び形態は、様々であって良い。望ましくは、チャンバ４８，４８の各々は、約０．０１インチ（０．０００２５４ｍ）から約０．３インチ（０．００７６２ｍ）までの範囲にある高さｈを有する。より望ましくは、各チャンバ４８，４８の高さｈは、約０．０５インチ（０．００１２７ｍ）から約０．２５インチ（０．００６３５ｍ）までの範囲にあるのが良い。さらにより望ましくは、各チャンバ４８，４８の高さｈは、約０．１インチ（０．００２５４ｍ）から約０．２インチ（０．００５０８ｍ）までの範囲にあるのが良い。最も望ましくは、各チャンバ４８，４８の高さｈは、約０．１２インチ（０．０３５６ｍ）以上である。
【0034】
インサート３４，３４の構成材料又はインサート３４，３４の被覆材料と組み合わせてチャンバ４８，４８が設けられていることにより、インサート３４，３４を通って送られる加圧ガス（空気）がダイブロック２６の温度に起因して実質的な量加熱されることがないようになる。換言すると、インサート３４，３４は、チャンバ４８，４８と組み合わせた状態で、断熱作用をもたらすと共に熱伝達を制限するよう機能する。
【0035】
理解されるべきこととして、中ぐり穴５０，５０の各々の内周部ｄも又、所望ならば別の断熱層を提供するようセラミック被膜で覆われるのが良い。
【0036】
ダイブロック２６は、熱の良導体である金属又は鋼の塊で作られている。また、ダイブロック２６の質量が大きいことにより、ダイブロック２６は、これに運ばれた熱を保持する。ダイブロック２６の温度は、溶融材料２２（ポリマー）がダイブロック２６を通って流れることにより、しかもポリマーメルトが低温周囲空気又はプロセス空気によって凝固されるのを加熱カーテージ（図示せず）が阻止することにより、周囲温度を超えて高められる。「周囲温度」という用語は、周りの温度、例えば室温を意味している。種々の溶融材料２２（ポリマー）の溶融温度は、ばらつきがあるが、通常は１００℃を超える。大抵のポリマーに関し、溶融温度は、２００℃、２５０℃、３００℃、３５０℃、４００℃という高い温度であるのが良く、或いはそれどころかより高い温度である場合がある。到来加圧ガス（空気）をダイブロック２６内の高い温度から断熱することにより、プロセス全体を良好に制御することができ、しかも組成、直径及び強度の面で極めて正確な押し出しフィラメント及び繊維を製造することができる。
【0037】
再び図２を参照すると、装置１０は、スピナレット本体５２を更に有する。「スピナレット」という用語は、プラスチック材料（ポリマー）をフィラメントの状態に押し出す際に通す穴が設けられたプレートから成る合成繊維の作る装置を意味している。スピナレット本体５２は、ダイブロック２６に固定されている。ダイブロック２６及びスピナレット本体５２は、本質的に同一の長さ及び幅を有する。通常、ダイブロック２６及びスピナレット本体５２の各々の周囲は、連続している。ダイブロック２６及びスピナレット本体５２は各々、全体として長方形の形態を有している。スピナレット本体５２は、長さｌ（図１参照）及び幅ｗ（図２参照）を有する。長さｌは、幅ｗよりも長い。スピナレット本体５２は、ガスチャンバ５４を有する。１つ又は２つ以上のガス路５６，５６がスピナレット本体５２中に形成されている。１対のガス路５６，５６が図２に示されており、各ガス路は、１対のガス通路３２，３２の各々にそれぞれ連結されている。１対のガス路５６，５６は、ガスチャンバ５４を１対のガス通路３２，３２に連結しており、その結果、加圧ガス（空気）をガスチャンバ５４中に導入することができるようになっている。加圧ガス（空気）源は、図面に示されていないが、加圧ガス（空気）を生じさせる機器又は設備は、当業者には周知である。
【0038】
理解されるべきこととして、ガスチャンバ５４は、ダイブロック２６中に形成されたキャビティ３０とは別個独立である。換言すると、ガスチャンバ５４は、伽日低３０から隔離されている。「隔離」という用語は、外部からの影響がないようにするために他のものから引き離し又は切り離しておくことを意味し、即ち断熱を意味している。このことは、溶融材料２２がキャビティ３０内にある間、溶融材料２２が加圧ガス（空気）と接触状態にはないことを意味している。
【0039】
理解されるべきこととして、スピナレット本体５２は、所望ならばセラミック被膜で被覆されるのが良い。
【0040】
装置１０は、複数個のノズル５８を更に有する。「ノズル」という用語は、流体又は溶融材料の流れを調節すると共に方向付ける例えばホースの端部のところに設けられた開口部を備える突出した部品を意味している。ノズル５８の各々は、スピナレット本体５２に固定されている。ノズル５８の各々は、隣接のノズル５８から間隔を置いて位置している。スピナレット本体５２中において、ノズル５８の数は、様々であって良い。スピナレット本体５２は、１０個という僅かな数のノズル５８から数千個のノズル５８まで有することができる。商用サイズラインの場合、スピナレット本体５２中のノズル５８の数は、約１，０００個から約１０，０００個までの範囲にあるのが良い。望ましくは、スピナレット本体５２は、少なくとも約１，５００個のノズルを有する。より望ましくは、スピナレット本体５２は、少なくとも約２，０００個のノズルを有する。さらにより望ましくは、スピナレット本体５２は、少なくとも約２，５００個のノズルを有する。最も望ましくは、スピナレット本体５２は、３，０００個以上のノズルを有する。
【0041】
ノズル５８のサイズは、様々であって良い。ノズル５８のサイズは、約５０マイクロメートルから約１，０００マイクロメートルまでの範囲にあるのが良い。より望ましくは、ノズル５８のサイズは、約１５０マイクロメートルから約７００マイクロメートルまでの範囲にあるのが良い。より望ましくは、ノズル５８のサイズは、約２００マイクロメートルから約６００マイクロメートルまでの範囲にあるのが良い。種々のサイズのノズルを用いることができるが、一般的に言えば、ノズルの全ては、同一のサイズを有する。
【0042】
図２、図４及び図６を参照すると、ノズル５８の各々は、金属、例えば鋼、ステンレス、金属合金、フェラスメタル等で作られるのが良い。望ましくは、ノズル５８の各々は、ステンレス鋼で作られる。ノズル５８の各々は、細長くて中空の管６０として示されており、これについては、図２及び図６を参照されたい。「管」という用語は、中空筒体、特に、流体を運び又はツールとして機能する中空筒体を意味している。中空の円筒形管６０の各々は、各端部が開口しており、長手方向中心軸線及び独特の形の内側断面を有する。望ましくは、各管６０の内側断面は、形状が円形であり、しかもその長さ全体にわたって一定である。ノズル５８の各々の長さは、様々であって良い。代表的には、ノズル５８の長さは、約０．５インチ（０．０１２７ｍ）から約６インチ（０．１５２４ｍ）までの範囲にある。
【0043】
理解されるべきこととして、ノズル５８は、任意の幾何学的形状のものであって良いが、形状として円形が望ましい。
【0044】
中空の円筒形管６０の形態をしたノズル５８の各々は、内周部又は内径ｄ3及び外周部又は外径ｄ4を有する。内径ｄ3は、約０．１２５ミリメートル（ｍｍ）から約１．２５ｍｍまでの範囲にあるのが良い。各ノズル５８の外径ｄ4は、少なくとも約０．５ｍｍであるべきである。望ましくは、各ノズル５８の外径ｄ4は、約０．５ｍｍから約２．５ｍｍまでの範囲にあるのが良い。
【0045】
溶融材料２２（ポリマー）は、各ノズル５８の内周部ｄ3を通って押し出される。中空円筒形管６０の各々内に存在する溶融材料２２（ポリマー）に加わる背圧は、約５ｂａｒに等しくあるべきであり又はこれを超えるべきである。「ｂａｒ（バール）」という用語は、１平方センチメートル当たり百万（１０6）ダインに等しい圧力の単位を意味している。望ましくは、中空円筒形管６０の各々内に存在する溶融材料２２（ポリマー）に加わる背圧は、ポリマーの特性及び作動条件に応じて、約２０ｂａｒから約２００ｂａｒまでの範囲にあるのが良い。より望ましくは、中空円筒形管６０の各々内に存在する溶融材料２２（ポリマー）に加わる背圧は、約２５ｂａｒから約１５０ｂａｒまでの範囲にあるのが良い。さらにより望ましくは、中空円筒形管６０の各々内に存在する溶融材料２２（ポリマー）に加わる背圧は、約３０ｂａｒから約１００ｂａｒまでの範囲にあるのが良い。
【0046】
再び図２を参照すると、装置１０は、複数本の静止ピン６２を更に有する。静止ピン６２の各々は、長手方向中心軸線及び外周部又は外径ｄ5を有する細長い中実部材である。静止ピン６２の各々は、スピナレット本体５２に固定されており、通常、これら静止ピンは、ポリマーノズル５８とほぼ同じ外径を有する。静止ピン６２の各々の外径ｄ5は、その長さ全体にわたって一定のままであるべきである。外径ｄ5の寸法は、様々であって良い。望ましくは、静止ピン６２の各々の外径ｄ5は、少なくとも約０．２５ｍｍである。より望ましくは、静止ピン６２の各々の外径ｄ5は、少なくとも約０．５ｍｍである。さらにより望ましくは、静止ピン６２の各々の外径ｄ5は、少なくとも約０．６ｍｍである。最も望ましくは、静止ピン６２の各々の外径ｄ5は、少なくとも約０．７５ｍｍである。
【0047】
次に図７及び図８を参照すると、複数個のノズル５８及び複数本の静止ピン６２は、複数個のロウ（行）６４及び複数個のコラム（列）６６のアレイの状態にグループ化され、このアレイは、周囲６８を有している。「アレイ」という用語は、系統だった配列体を意味している。ロウ６４の数は、様々であって良く、コラム６６の数も同様である。代表的には、ロウ６４の数は、約２から約５０までの範囲にある。望ましくは、ロウ６４の数は、約３から約３０までの範囲にある。より望ましくは、ロウ６４の数は、約４から約２５までの範囲にある。さらにより望ましくは、ロウ６４の数は、約４から約２０までの範囲にある。最も望ましくは、ロウ６４の数は、約５から約１５までの範囲にある。
【0048】
代表的には、コラム６６の数は、約５０から約５００までの範囲にある。望ましくは、コラム６６の数は、約６０から約４５０までの範囲にある。より望ましくは、コラム６６の数は、約１００から約３００までの範囲にある。さらにより望ましくは、コラム６６の数は、約１５０から約２５０までの範囲にある。最も望ましくは、コラム６６の数は、２００を超える。
【0049】
スピナレット本体５２は、１センチメートル当たり約３０個のノズルから１センチメートル当たり約２００個のノズルまでの範囲にあるノズル密度を有する。望ましくは、ノズル密度は、１センチメートル当たり５０個を超えるノズルである。より望ましくは、ノズル密度は、１センチメートル当たり７５個を超えるノズルである。さらにより望ましくは、ノズル密度は、１センチメートル当たり１００個を超えるノズルである。最も望ましくは、ノズル密度は、１センチメートル当たり１５０個を超えるノズルである。
【0050】
各ノズル５８を通るポリマースループットは、「１分当たりの１個の穴当たりのグラム」（ｇｈｍ）で表される。各ノズル５８を通るポリマースループットは、約０．０１ｇｈｍから約４ｇｈｍまでの範囲にあるのが良い。
【0051】
押し出されて減衰された繊維の各々の仕上がり直径は、約５０マイクロメートル以下である。平均繊維直径は、約０．５マイクロメートル～約５０マイクロメートルであり、標準偏差は、０．５マイクロメートルを超える。望ましくは、平均繊維直径は、約１マイクロメートル～約５０マイクロメートルであり、標準偏差は、０．５マイクロメートルを超える。より望ましくは、平均繊維直径は、約１マイクロメートル～約３０マイクロメートルであり、標準偏差は、０．５マイクロメートルを超える。さらにより望ましくは、平均繊維サイズは、約１マイクロメートル～約２０マイクロメートルであり、標準偏差は、０．５マイクロメートルを超える。最も望ましくは、平均繊維サイズは、約１マイクロメートル～約１０マイクロメートルであり、標準偏差は、０．５マイクロメートルを超える。
【0052】
周囲６８は、複数個のノズル５８及び複数本の静止ピン６２の外部に沿って延びる線によって示されている。ロウ６４は、装置１０内で水平に延びる長い線として示されており、コラム６６は、長さが短く且つロウ６４に垂直に整列している。「垂直」という用語は、直角（９０°）で交差すること又は直角（９０°）をなすことを意味している。ロウ６４及びコラム６６は、互いに垂直に位置合わせされたものとして示されているが、必要ならば種々の角度的位置合わせを用いることができるということが確実である。ロウ６４とコラム６６は又、平行なロウ６４及び平行なコラム６６の状態に配列されたものとして示されている。「平行」という用語は、どこの場所を取っても等しい離隔距離であることを意味している。しかしながら、所望ならばロウ６４及び／又はコラム６６を互い違いに配列しても良い。ロウ６４の数は、様々であって良く、コラム６６の数も同様であって良い。
【0053】
図７では、ロウ６４及びコラム６６のアレイの周囲６８の２つの長手方向側部に隣接して位置する２つの外側のロウ６４，６４がノズル５８を含んでいないことに気付かされる。加うるに、アレイの端のところに位置する３つのコラム６６も又、ノズル５８を全く含んでいない。所望ならば周囲６８に隣接して位置する同数のロウ６４及びコラム６６内に静止ピン６２を利用することができる。代表的には、アレイの外側周囲６８に隣接して位置する１つ又は２つのロウにのみノズル５８がなく、コラム６６の約１個～約５０個にはノズル５８がないのが良い。ノズル５８を含んでいないコラム６６の正確な個数は、１つにはスピナレット本体５２の全体的サイズに依存することになる。ノズル５８をかかるロウ６４及びコラム６６内に配置しない理由は、約１２個のロウ６４及び約１５０個以上のコラム６６を有する長方形の外側部材７８（図２参照）には、単にこれよりも多くのコラム６６が存在することにある。したがって、多くのノズル５８をロウ６４からではなく、コラム６６からなくすことができる。加うるに、スピナレット本体５２中のノズル５８のアレイの幅を狭くすることによって、利用されている複数個のノズル５８相互間に一定値の温度を良好に維持することができる。
【0054】
上述したように、スピナレット本体５２に固定できるノズル５８及び静止ピン６２の全個数は、様々であって良い。スピナレット本体５２のサイズが大きければ大きいほど、これが支持することができるノズル５８及び静止ピン６２の個数がそれだけ一層多くなる。代表的な商用スピナレット本体５２に関し、このスピナレット本体は、数個のロウ６４及びこれよりも多くのコラム６６を有する。ロウ６４の個数は、様々であって良いが、一般的に言って、約４から約２０までの範囲にある。コラム６６の個数も又、様々であって良いが、一般的に言って、約５０から約５００までの範囲にある。望ましくは、商用サイズのスピナレット本体５２は、約８～約１６のロウ及び約１００～約３００のコラムを有する。例えば、全部で２，４９６個の組み合わせ状態のノズル５８と静止ピン６２を有するスピナレット本体は、１２個のロウ６４及び２０８個のコラム６６を有することができる。
【0055】
次に図２及び図９を参照すると、装置１０は、スピナレット本体５２に固定されたガス分配プレート７０を更に有する。ガス分配プレート７０は、加圧ガス（空気）をノズル５８の各々の周りに均等に分配して適正なフィラメント減衰を保証するよう機能する。ガス分配プレート７０は、厚さ、形態及びこの構成材料が様々であって良い。望ましくは、ガス分配プレート７０は、金属又は鋼で構成される。より望ましくは、ガス分配プレート７０は、ステンレス鋼で構成される。ガス分配プレート７０を貫通して多数の開口部が形成されている。多数の開口部は、複数個のノズル５８を通過させることができる複数個の第１の開口部７２、複数本の静止ピン６２を挿通させることができる複数個の第２の開口部７４、及び加圧ガス（空気）を通過させることができる複数個の第３の開口部７６を含む。第１、第２及び第３の開口部７２，７４，７６の正確な個数は、スピナレット本体５２のサイズ及び利用されているノズル５８及び静止ピン６２の全個数に応じて様々であって良い。第１及び第２の開口部７２，７４は、スピナレット本体５２に固定されたノズル５８及び静止ピン６２のアレイと整列しなければならない。ガス分配プレート７０を貫通して余分な又は未使用な第１及び第２の開口部７２，７４が形成されるべきではない。
【0056】
複数個の第１、第２及び第３の開口部７２，７４，７６は全て、所定の特許を備えた円形の開口部として示されている。これにより、複数個のノズル５８の各々及び複数本の静止ピン６２の各々は、円形の外周部を有するようになる。第３の開口部７６の幾何学的形状は、所望ならば円形である必要はない。しかしながら、他の何らかの形状ではなく円形の穴を形成することが極めて費用効果が良く、従って、実用的観点から見て、第３の開口部７６も又、円形の外周部を有する可能性が多分にあるであろう。
【0057】
複数個の第１の開口部７２の各々は、複数個のノズル５８の外径ｄ4に一致し又はこれよりも僅かに大きいものであるよう寸法決めされると共に形作られる。締り嵌め、滑り嵌め、又は圧力嵌めを利用して複数個のノズル５８を設定された配列状態に保持するのが良い。複数個の第２の開口部７４の各々は、複数本の静止ピン６２の外径ｄ5に一致し又はこれよりも僅かに大きいものであるよう寸法決めされると共に形作られる。この場合も又、締り嵌め、滑り嵌め、又は圧力嵌めを利用して複数本の静止ピン６２を設定された配列状態に保持するのが良い。複数個の第３の開口部７６の各々は、適当な量の加圧ガス（空気）がこれら開口部を通ることができるようにするよう寸法決めされると共に形作られている。必要な加圧ガス（空気）の量は、多くの要因、例えば押し出されるべき溶融材料２２（ポリマー）の組成、存在するノズル５８及び静止ピン６２の個数、ノズル５８の各々の内径ｄ3、ノズル５８の各々を通る溶融材料２２（ポリマー）の流量、ガス分配プレート７０を通る加圧ガス（空気）の速度等に基づいて計算できる。「速度」という用語は、運動の素早さ又は速さを意味し、迅速性を意味する。当業者であれば、必要な加圧ガス（空気）の量、その速度及び装置１０を最大速度で作動させるのに有利な温度を容易に計算することができる。
【0058】
依然として図９を参照すると、第１及び第２の開口部７２，７４は同一直径のものであるのが良いことが明確に分かる。変形例として、第１の開口部７２の直径は、第２の開口部７４の直径よりも小さく又は大きく設定されても良い。複数個のノズル５８の各々の外径ｄ4が複数本の静止ピン６２の各々の外径ｄ5と同一である場合、第１の開口部７２の各々の直径は、第２の開口部７４の各々の直径に等しいであろう。
【0059】
また、図９では、第２の開口部７４が全て、複数個の第１の開口部７２の外側周囲（以下、「外周」ともいう）６８に沿ってぐるりと配置されていることに気付かされる。「周囲」という用語は、領域の境界を形成する線を意味し、線、即ち周辺を意味している。このように配列する理由は、押し出されたフィラメントを周りの周囲空気から保護する加圧ガス（空気）の第２のシュラウド又はカーテンが得られることにある。これは、本発明の独特の特徴である。
【0060】
同様に、第３の開口部７６の各々は、第１の開口部７２か第２の開口部７４かのいずれかの外径よりも小さいことが明確に分かる。しかしながら、第３の開口部７６の各々の外径を第１及び第２の開口部７２，７４の各々の外径ｄ4，ｄ5よりも大きく又はこれに一致するよう設定したいと思った場合、これは、特に小径のポリマーノズル５８が用いられている場合には容易に達成できる。第３の開口部７６を大径にした場合の１つの欠点は、ロウ６４及びコラム６６が互いに更に離隔されなければならないということにある。これにより、スピナレット本体５２に固定可能なノズル５８及び静止ピン６２の全個数が制限される。
【0061】
依然として図９を参照すると、第３の開口部７６のうちの４個が第１及び第２の開口部７２，７４の各々に隣接して位置決めされていることが明確に分かる。第１及び第２の開口部７２，７４の各々と関連した第３の開口部７６の正確な個数は、様々であって良い。同様に、第１及び第２の開口部７２，７４の各々に対する第３の開口部７６の配列状態及び角度的間隔も又、様々であって良い。さらに、第３の開口部７６の各々が第１及び第２の開口部７２，７４から離隔される距離も又、様々であって良い。
【0062】
ガス分配プレート７０は、所望ならばセラミック被膜で被覆されても良いことが理解されるべきである。
【0063】
次に図２及び図１０を参照すると、装置１０は、外側部材又はプレート７８を更に有する。外側部材７８は、これがスピナレット本体５２から間隔を置いて位置するようガス分配プレート７０に固定されている。外側部材７８は、ノズル５８の各々の周りに環状加圧ガス（空気）チャネルを形成するよう機能する。外部プレート７８は、厚さ、形態及びこの構成材料が様々であって良い。望ましくは、外部プレート７８は、金属又は鋼で構成される。より望ましくは、外部プレート７８は、ステンレス鋼で構成される。外部プレート７８を貫通して多数の開口部が形成され、幾つかの開口部は、ノズル５８の１つを挿通させる第１の拡大開口部８０であり、残りの開口部は、静止ピン６２のうちの１本が入っている第２の拡大開口部８２である。第１の拡大開口部８０の各々は、ノズル５８を受け入れ、第２の拡大開口部８２の各々は、静止ピン６２を受け入れている。
【0064】
外側部材７８を所望ならばセラミック被膜で被覆するのが良いことは理解されるべきである。
【0065】
図１０を参照すると、第２の拡大開口部８２は全て、複数個の第１の拡大開口部８０の外周８４に沿ってぐるりと配置されていることが明確に理解できる。この配置の理由は、この配置により複数個のノズル５８の周囲８４に沿ってぐるりとシュラウドが提供されると共に周りの周囲空気が押し出されたフィラメントに接触するのが阻止され、その結果フィラメントが迅速すぎるほどに冷却することがないようにする。
【0066】
図４及び図５に戻ってこれらを参照すると、第１の拡大開口部８０の各々が内径ｄ6を有し、第２の拡大開口部８２の各々が内径ｄ7を有していることも又注目される。第１の拡大開口部８０の直径ｄ6は、第２の拡大開口部８２の直径ｄ7に等しいのが良い。変形例として、第１の拡大開口部８０の直径ｄ6は、第２の拡大開口部８２の直径ｄ7よりも小さくても良く又はこれよりも大きくても良い。
【0067】
図１０を参照すると、第１の拡大開口部８０の各々の直径ｄ6は、第２の拡大開口部８２の各々の直径ｄ7と一致している。さらに、図９に示されている第１の拡大開口部７２及び第２の開口部７４を図１０に示されている第１の開口部８０及び第２の開口部８２とそれぞれ比較すると、第１の拡大開口部８０及び第２の拡大開口部８２は、非常に大径であることが理解できる。この理由は、加圧ガス（空気）が第１の拡大開口部８０及び第２の拡大開口部８２の各々を通って出てノズル５８の各々の周り且つ静止ピン６２の各々の周りにシュラウドを形成することにある。「シュラウド」という用語は、隠し、保護し又は遮るあるものを意味している。第１の拡大開口部８０及び第２の拡大開口部８２が円である場合、加圧ガス（空気）のシュラウドは、ノズル５８の各々及び静止ピン６２の各々を完全に（３６０°）包囲することができる。
【0068】
再び図７を参照すると、複数個のノズル５８の各々が第１の拡大開口部８０の各々内の中央に位置合わせされていることが理解できる。同様に、複数本の静止ピン６２の各々は、第２の拡大開口部８２の各々内の中央に位置合わせされている。この理由は、加圧ガス（空気）のシュラウドがノズル５８の各々の外周に沿って且つ静止ピン６２の各々の外周に沿ってぐるりと均等に分布して位置することにある。加圧ガス（空気）は、ノズル５８の各々を囲い、押し出された溶融材料２２（ポリマー）が凝固して減衰するのを助ける。加うるに、ノズル５８及び静止ピン６２のアレイ内において、少なくとも１つのロウ６４及び少なくとも１つのコラム６６は、第２の拡大開口部８２が第１の拡大開口部８０の周囲８４に隣接して位置するよう配置されていることが理解できる。このことは、外部プレート７８の４つの辺又は側部に隣接して位置する少なくとも外側のロウ６４及び少なくとも最も外側のコラム６６が第２の拡大開口部８２のみ有することを意味している。この構成の理由は、それにより複数個のノズル５８の全ての周りに加圧ガス（空気）のシュラウド又はカーテンが提供されることにある。加圧ガス（空気）のこの第２のシュラウドは、押出機２０を収容している施設内の周りの周囲空気がフィラメントに接触したときに生じるフィラメントの迅速な凝固を制限し又は阻止することになる。
【0069】
再び図２を参照すると、加圧ガスが複数個のノズル５８に隣接して位置する第１の拡大開口部８０の各々から所定の速度で出ているときに、溶融材料２２（ポリマー）が押し出されてフィラメント８６の状態になる。フィラメント８６の各々が隣接のフィラメント８６から周りの加圧ガスによって囲われてロープ状になるのが阻止される。「フィラメント」という用語は、依然として半軟化状態にある細い又は薄い紡糸材料であることを意味している。この構成により、隣り合うフィラメント８６，８６相互の接触が阻止される。加うるに、複数個の第２の拡大開口部８２の各々から出た加圧ガス（空気）は、押し出されたフィラメント８６の全ての周りにシュラウドを形成する。この第２のシュラウドは、半溶融フィラメント８６，８６を周りの周囲空気から防護すると共にフィラメント８６，８６の冷却を遅くする。フィラメント８６の各々が冷却する時間を長くすることによって、直径のより小さな繊維９８を得ることができ、しかも各繊維９８の特性を正確に制御することができる。二重シュラウドにプラスして以下に説明するアスピレータを用いた第２の繊維減衰段階を用いるというこの特徴は、極めてユニークである。
【0070】
依然として図２及び図７を参照すると、装置１０は、外側部材７８に固定された１対のカバーストリップ８８，８８を更に有する。１対のカバーストリップ８８，８８の各々は、他の部材から間隔を置いて位置する別個独立の部材から成る。変形例として、１対のカバーストリップ８８，８８は、単一部材として作られても良い。１対のカバーストリップ８８，８８の各々は、外面９０，９０を有するものとして示されている。１対のカバーストリップ８８，８８の各々は、スピナレット本体５２の長さｌに沿って延びている。図示のように、１対のカバーストリップ８８，８８の各々は、互いに平行に整列している。外面９０，９０の各々は、斜めの部分９２を有するのが良い。斜めの部分９２は、外面９０から下方且つ内方に延びている。「斜めの」という用語は、線又は表面が９０°以外の任意の角度で別の線又は表面と交わる角度又は勾配を意味している。斜めの表面、即ち斜面９２，９２は、スピナレット本体５２の長さｌに沿って長手方向に延びている。斜面９２，９２の各々の角度αは、様々であって良い。望ましくは、各斜面９２，９２は、約１５°から約７５°までの範囲にあるのが良い角度α（図２参照）をなして形成されている。
【0071】
依然として図２を参照すると、１対のカバーストリップ８８，８８は、金属、例えば鋼、ステンレス、金属合金、フェラスメタル等で作られるのが良い。望ましくは、１対のカバーストリップ８８，８８は、ステンレス鋼で作られる。１対のカバーストリップ８８，８８は、第２の拡大開口部８２のうちの少なくとも幾つかを出た加圧ガスの周りの周囲空気の流れを容易にする。１対のカバーストリップ８８，８８は、周りの周囲空気の流れを外側部材７８の下側部分の周りに差し向けてこの空気が矢印９４，９４によって示されている方向に従って動くようにする。周りの周囲空気は、斜面９２，９２の方向をたどり、次に、第２の拡大開口部８２を強烈に出ている流出加圧ガス（空気）によって下方に曲げられて複数個のノズル５８から遠ざけられる。流出している加圧ガス（空気）は、ガス分配プレート７０に形成された第３の開口部７６及び外側部材７８に形成された第２の拡大開口部８２を経てガスチャンバ５４から来ている。
【0072】
１対のカバーストリップ８８，８８は又、外側部材７８及びガス分配プレート７０に及ぼされるクランプ力を再分配してこれらをスピナレット本体５２に固定するよう機能する。１対のカバーストリップ８８，８８は又、ノズル５８を側部から引き込まれる場合があり且つ外側のロウに対して冷却効果を及ぼすことができる室内の同伴空気から保護するよう機能する。
【0073】
次に図２及び図６を参照すると、ダイブロック２６のキャビティ３０内に存在する溶融材料２２（ポリマー）は、複数個のノズル５８を通って下方に押しやられて中空円筒形管６０を通って流れる。各ノズル５８は、外側部材７８の平面の下に位置する末端部９６を有する。望ましくは、各末端部９６は、１対のカバーストリップ８８，８８の外面９０の平面の下に位置する。各ノズル５８は、垂直距離ｄ8だけ第１の拡大開口部８０を超えて下方に延びており、これについては図６を参照されたい。距離ｄ8は、様々であって良い。望ましくは、距離ｄ8は、少なくとも約１ｍｍであるべきである。より望ましくは、距離ｄ8は、少なくとも約２ｍｍである。さらにより望ましくは、距離ｄ8は、少なくとも約３ｍｍである。最も望ましくは、距離ｄ8は、少なくとも約５ｍｍである。
【0074】
図２を参照すると、溶融材料２２（ポリマー）は、フィラメント８６として複数個のノズル５８の各々を出る。フィラメント８８の各々は、第１の拡大開口部８０から出ている加圧ガス（空気）によって隔離される。この加圧ガス（空気）は、フィラメント８６が隣接のフィラメント８６に接触し、触れ且つ／或いは結合してロープ及び／又は束を形成するのを制限するシュラウド又はヴェールを提供する。「ヴェール」という用語は、カーテンのように隠し、隔て又は遮るあるものを意味している。フィラメント８６が複数個のノズル５８を出る速度及び圧力は、その設備に合うと共に繊維９８を形成するよう変えられるのが良く（図１参照）、かかる速度及び圧力は、或る特定の繊維基準、例えば特定の直径、組成、強度等を満たすものである。
【0075】
フィラメント８６をノズル５８のところで又はその近くで囲って減衰させる際に用いられる加圧ガス（空気）の温度は、通過しているフィラメント８６の溶融温度よりも低い温度であっても良く、これと同一の温度であっても良く、或いはこれよりも高い温度であっても良い。望ましくは、フィラメント８６をノズル５８のところで又はその近くで囲うと共に減衰させる際に用いられる加圧ガス（空気）の温度は、フィラメント８６の溶融温度よりも約０℃から約２５０℃までの範囲にわたって低い又は高い温度の状態にある。より望ましくは、フィラメント８６をノズル５８のところで又はその近くで囲うと共に減衰させる際に用いられる加圧ガス（空気）の温度は、フィラメント８６の溶融温度よりも約０℃から約２００℃までの範囲にわたって低い又は高い温度の状態にある。さらにより望ましくは、フィラメント８６をノズル５８のところで又はその近くで囲うと共に減衰させる際に用いられる加圧ガス（空気）の温度は、フィラメント８６の溶融温度よりも約０℃から約１５０℃までの範囲にわたって低い又は高い温度の状態にある。最も望ましくは、フィラメント８６をノズル５８のところで又はその近くで囲うと共に減衰させる際に用いられる加圧ガス（空気）の温度は、フィラメント８６の溶融温度よりも約０℃から約１００℃までの範囲にわたって低い又は高い温度の状態にある。
【0076】
多数の第２の開口部８２を通って放出された加圧ガス（空気）は、加圧ガス（空気）流を形成することになり、かかる加圧ガス（空気）流は、複数本のフィラメント８６が周りの周囲空気と接触するのを制限し又は阻止する。望ましくは、この加圧ガス（空気）は、全本数のフィラメント８６の周辺又は周囲８４全体に沿ってぐるりとエンベロープ、シュラウド又はカーテンを形成することができる。フィラメント８６が複数個のノズル５８を出る速度及び圧力は、その設備に合うと共に繊維９８を形成するよう変えられるのが良く（図１参照）、かかる速度及び圧力は、或る特定の繊維基準、例えば特定の直径、組成、強度等を満たすものである。
【0077】
次に図１１を参照すると、アスピレータ１００を有する変形例としての装置１０′が示されている。アスピレータ１００は、ノズル５８の各々の末端部９６の下流側に配置されている。「アスピレータ」という用語は、フィラメント８６を引きずって減衰させるための高速ガス（空気）ジェットを生じさせる装置を意味している。アスピレータ１００は、複数本のフィラメント８６の下流側に垂直方向に位置合わせされていて、複数本のフィラメント８６がこのアスピレータを容易に通過することができるようになっている。加圧ガス（空気）が１本又は２本以上の導管１０２を経てアスピレータ１００中に導入される。１対の導管１０２，１０２が図１１に示されている。導管１０２の本数は、１本から数本まで様々であって良い。アスピレータ１００に流入する到来加圧ガス（空気）は、フィラメント８６の流れ方向に平行に整列している。この平行であるというガス（空気）の流れの特徴は、平行なガス（空気）ジェットがフィラメント８６に抗力（流体抵抗）を及ぼしてフィラメントが張力下に置かれるようになり、その結果、フィラメント８６が引き寄せられて繊維９８の状態になるので、重要である。アスピレータ１００への到来加圧空気を冷却しても良く、室温状態にしても良く、或いは加熱しても良い。代表的には、到来空気は、室温の状態にあり又はこれよりも僅かに高い温度状態にある。フィラメント８６がアスピレータ１００を通過しているとき、フィラメントは、複数個の第１の拡大開口部８０及び第２の拡大開口部８２を出ている加圧ガス（空気）の速度の少なくとも２倍である速度でアスピレータ１００を通って流れている加圧ガス（空気）によって減衰されて繊維９８の状態になる。「減衰させる」という用語は、細長くし、細くし、又は小径にすることを意味している。望ましくは、フィラメント８６を減衰させて繊維９８の状態にするために用いられる加圧ガス（空気）は、複数個の第１及び第２の拡大開口部８０，８２を出ている加圧ガス（空気）の速度の少なくとも２．５倍である速度で動いている。より望ましくは、フィラメント８６を減衰させて繊維９８の状態にするために用いられる加圧ガス（空気）は、複数個の第１及び第２の拡大開口部８０，８２を出ている加圧ガス（空気）の速度の少なくとも５倍である速度で動いている。さらにより望ましくは、フィラメント８６を減衰させて繊維９８の状態にするために用いられる加圧ガス（空気）は、複数個の第１及び第２の拡大開口部８０，８２を出ている加圧ガス（空気）の速度の少なくとも１０倍である速度で動いている。最も望ましくは、フィラメント８６を減衰させて繊維９８の状態にするために用いられる加圧ガス（空気）は、複数個の第１及び第２の拡大開口部８０，８２を出ている加圧ガス（空気）の速度の１０倍超である速度で動いている。例えば、フィラメント８６を減衰させて繊維９８の状態にするために用いられる加圧空気は、毎秒少なくとも約５０メートル（ｍ／ｓ）、約１００ｍ／ｓ、約２００ｍ／ｓ、約２５０ｍ／ｓ、約３００ｍ／ｓ、約４００ｍ／ｓ以上の速度を有するのが良い。
【0078】
アスピレータ１００は、フィラメント８６が従来型スパンボンド技術を用いて形成される繊維とほぼ同じ強度特性を得るようフィラメント８６を減衰させる第２の段階として機能する。
【0079】
図１に戻ってこれを参照すると、アスピレータ１００が設けられていない場合、ノズル５８の各々の末端部９６のところで又はその近くで高い繊維減衰量を達成するために僅かに加熱されたガス（空気）が用いられることは注目されるべきである。作られた繊維９８は、従来型スパンボンド繊維よりも弱い傾向があるが、従来型メルトブローン繊維よりも依然として極めて強固である傾向がある。これは、特に、加圧ガス（空気）の温度がポリマー溶融温度よりも約５０℃～約１００℃低い場合に当てはまる。本明細書において教示する本発明の装置及び方法は、極めて汎用性が高く、しかも広汎な特性を備えたスパンメルト繊維９８を作るための調節が容易である。かかる特性は、従来型メルトブローン繊維と従来型スパンボンド繊維との隔たりを埋める。
【0080】
再び図１１を参照すると、アスピレータ１００を出る繊維９８の本数は、アスピレータ１００に入るフィラメント８６の本数に等しい。しかしながら、繊維９８は、各フィラメント８６の直径よりも小さい直径を有することになる。加うるに、繊維９８は、一般に、フィラメント８６よりも強固である。各繊維９８の直径は、各フィラメント８６をアスピレータ１００内で減衰する量によって部分的に定められることになる。繊維９８がアスピレータ１００を出ているとき、繊維は、下方に差し向けられて、動いている表面（可動面）１０４上に集められる。
【0081】
図１及び図１１を参照すると、可動面１０４は、設計及び構成が様々であって良い。例えば、可動面１０４は、２つ又は３つ以上のローラ１０８に取り付けられると共にこれらによって支持された動くことができる閉ループフォーミングワイヤ１０６であるのが良い。ローラ１０８のうちの一方は、駆動ローラであるのが良い。４つのローラ１０８が図１及び図１１に示されている。可動面１０４は、時計回り又は反時計回りに回ることができる。変形例として、可動面１０４は、コンベヤベルトであっても良く、回転可能なドラムであっても良く、フォーミングドラムであっても良く、デュアルドラム型コレクタであっても良く、或いは当業者に知られている任意他の機構体であっても良い。
【0082】
可動面１０４を特にフォーミングワイヤ１０６又はコンベヤベルトがポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）材料で作られている場合、室温で動作させることができる。しかしながら、可動面１０４が金属又はスチールワイヤで作られており又は金属ベルトで覆われている場合、不織ウェブ１２の特性を高めることができる特定のテキスチャ又はパターンを与えるために可動面を僅かに加熱するのが良い。
【0083】
可動面１０４は、様々な速度で動くことができ、このことは、仕上がり状態の不織ウェブ１２の組成、密度、一体性等に影響を及ぼすことができる。例えば、可動面１０４の速度を増大させると、不織ウェブ１２のロフト又は厚さが減少する。
【0084】
依然として図１及び図１１を参照すると、装置１０又は装置１０′は、可動面１０４に隣接して位置決めされた真空チャンバ１１０を更に有している。図示のように、真空チャンバ１１０は、フォーミングワイヤ１０６の下に位置決めされている。真空チャンバ１１０は、不織ウェブ１２を形成する複数本のランダムに集められた繊維９８に真空又は吸引力を加える。この真空は、プロセスガス（空気）及び周りの周囲空気を不織ウェブ１２から引き離し、更に繊維９８が飛び回るのを制限し又は阻止し、それにより不織ウェブ１２の一様性を高める。種々の形式の真空チャンバ１１０を用いることができる。加える真空の量を変化させて特定の要望に合わせるのが良い。当業者であれば、この機能を実行することができる真空設備の形式をよく知っている。
【0085】
真空チャンバ１１０の下流側にはボンダ１１２が設けられている。ボンダ１１２は、設計が様々であって良い。ボンダ１１２は、機械式ボンダであっても良く、流体力学的ボンダであっても良く、熱的ボンダであっても良く、化学的ボンダ等であって良い。ボンダ１１２は、オプションであるが、極めて薄く且つランダムに配列された繊維で作られた大抵の不織ウェブ１２の場合、結合ステップは、追加の強度及び追加の一体性をもたらす。ボンダ１１２を利用する場合、このボンダは、スポットボンド、ポイント（点）ボンド、ゾーン（帯域）ボンド等を形成することによって不織ウェブ１２の一体性を高める。
【0086】
理解されるべきこととして、不織ウェブ１２は、所望ならば他の機械的処理又は化学的処理を受けるのが良い。例えば、不織ウェブ１２を水流交絡させてもよく、穿孔しても良く、切断しても良く、スリットしても良く、穴あけしても良く、打ち抜いても良く、エンボス加工しても良く、印刷しても良く、被覆しても良く、かかる不織ウェブにその他の加工を施しても良い。ボンダ１１２の後、他の処理が望ましくない場合、不織ウェブ１２を供給ロール１１４に巻き取るのが良い。不織ウェブ１２を適当な長さ及び／又は幅に切断し、分割し、切り離し、又はスリットするためにカッタ１１６を用いることができる。
【0087】
再び図１を参照すると、ノズル５８の各々の末端先端部９６から可動面１０４まで測定した距離ｄ9が示されている。この距離ｄ9は、当該技術分野では「ダイからコレクタまでの距離」（ＤＣＤ）と呼ばれている。このＤＣＤは、用いられる機器の形式、形成されるべき繊維９８の形式、装置１０又は１０′の作動条件、押し出されるべきポリマー材料２２（ポリマー）、仕上がり状態の不織ウェブ１２の特性等に応じて様々であって良い。一般的に言って、ＤＣＤは、約１０センチメートル（ｃｍ）（（０．１ｍ））から約１５０ｃｍ（１．５ｍ）までの範囲にあるのが良い。望ましくは、ＤＣＤは、約２０センチメートル（ｃｍ）（（０．２ｍ））から約１２５ｃｍ（１．２５ｍ）までの範囲にあるのが良い。
【0088】
方法
図１、図２及び図１１を参照して不織ウェブ１２の形成方法又はプロセスについて説明する。この方法は、溶融材料２２（ポリマー）を形成するステップとダイブロック２６に通して溶融材料（ポリマー）を差し向けるステップとを含む。溶融材料２２（ポリマー）は、ホモポリマーであっても良く又は２種類の互いに異なるポリマーであっても良く、各ポリマーは、ノズル５８の或る特定の群に差し向けられる。望ましくは、溶融材料２２（ポリマー）は、ポリプロピレンである。溶融材料２２（ポリマー）をダイブロック２６の上流側で、通常は押出機２０内で少なくとも約１７０℃の温度まで加熱する。ダイブロック２６は、キャビティ３０及びキャビティ３０に連結された入口２８を有する。入口２８は、溶融材料２２をダイブロック２６中に運び込む。また、加圧ガス（空気）をスピナレット本体５２まで運ぶ１つ又は２つ以上のガス通路３２，３２がダイブロック２６を貫通して形成されている。ガス通路３２，３２（２つが図示されている）の各々は、内径ｄを有する。インサート３４は、ガス通路３２，３２の各々の中に位置決めされている。各インサート３４，３４は、内周部又は内径ｄ1及び外周部又は外径ｄ2を有する。各インサート３４，３４の外径ｄ2の大部分は、ガス通路３２，３２の各々の内径ｄよりも小さく、それによりこれらの間にはチャンバ４８が形成されている。スピナレット本体５２がダイブロック２６に固定されている。スピナレット本体５２は、ガスチャンバ５４及び１つ又は２つ以上のガス路５６，５６（２つが示されている）を有し、これらガス路５６，５６は、ガスチャンバ５４をガス通路３２，３２に連結している。スピナレット本体５２は、複数のノズル５８及びこれらノズルに固定された複数本の静止ピン６２を有し、複数のノズル５８及び複数本の静止ピン６２は、複数個のロウ６４及び複数個のコラム６６から成るアレイの状態にグループ化され、アレイは、周囲６８を有する。
図１、図２及び図１１を参照して不織ウェブ１２の形成方法又はプロセスについて説明する。この方法は、溶融材料２２（ポリマー）を形成するステップとダイブロック２６に通して溶融材料（ポリマー）を差し向けるステップとを含む。溶融材料２２（ポリマー）は、ホモポリマーであっても良く又は２種類の互いに異なるポリマーであっても良く、各ポリマーは、ノズル５８の或る特定の群に差し向けられる。望ましくは、溶融材料２２（ポリマー）は、ポリプロピレンである。溶融材料２２（ポリマー）をダイブロック２６の上流側で、通常は押出機２０内で少なくとも約１７０℃の温度まで加熱する。ダイブロック２６は、キャビティ３０及びキャビティ３０に連結された入口２８を有する。入口２８は、溶融材料２２をダイブロック２６中に運び込む。また、加圧ガス（空気）をスピナレット本体５２まで運ぶ１つ又は２つ以上のガス通路３２，３２がダイブロック２６を貫通して形成されている。ガス通路３２，３２（２つが図示されている）の各々は、内径ｄを有する。インサート３４は、ガス通路３２，３２の各々の中に位置決めされている。各インサート３４，３４は、内周部又は内径ｄ1及び外周部又は外径ｄ2を有する。各インサート３４，３４の外径ｄ2の大部分は、ガス通路３２，３２の各々の内径ｄよりも小さく、それによりこれらの間にはチャンバ４８が形成されている。スピナレット本体５２がダイブロック２６に固定されている。スピナレット本体５２は、ガスチャンバ５４及び１つ又は２つ以上のガス路５６，５６（２つが示されている）を有し、これらガス路５６，５６は、ガスチャンバ５４をガス通路３２，３２に連結している。スピナレット本体５２は、複数のノズル５８及びこれらノズルに固定された複数本の静止ピン６２を有し、複数のノズル５８及び複数本の静止ピン６２は、複数個のロウ６４及び複数個のコラム６６から成るアレイの状態にグループ化され、アレイは、周囲６８を有する。
【0089】
ガス分配プレート７０がスピナレット本体５２に固定されている。ガス分配プレート７０を貫通して複数の第１の開口部７２、第２の開口部７４及び第３の開口部７６が形成されている。第１の開口部７２の各々は、ノズル５８の各々をそれぞれ受け入れ、第２の開口部７４の各々は、静止ピン６２の各々をそれぞれ受け入れ、第３の開口部７６の各々は、第１の開口部７２及び第２の開口部７４に隣接して位置している。
【0090】
外側部材７８がスピナレット本体５２から間隔を置いて位置するよう外側部材７８がガス分配プレート７０に固定されている。外側部材７８を貫通して複数個の第１の拡大開口部８０及び第２の拡大開口部８２が形成されている。第１の拡大開口部８０の各々は、ノズル５８の各々をそれぞれ包囲し、第２の拡大開口部８２の各々は、静止ピン６２の各々を包囲している。ノズル５８及び静止ピン６２のアレイは、少なくとも１つのロウ６４及び少なくとも１つのコラム６６を有し、これらは、第２の拡大開口部８２で構成されている周囲６８に隣接して配置されている。
【0091】
本方法は、ガス分配プレート７０に形成されている複数個の第１、第２及び第３の開口部７２，７４，７６を通って加圧ガス（空気）を差し向けるステップを更に含む。溶融材料２２（ポリマー）をノズル５８の各々に通して押し出して多数本のフィラメント８６を形成する。次に、多数本のフィラメント８６の各々の少なくとも一部分を外側部材７８に形成された第１の拡大開口部８０を通って所定の速度で放出されている加圧ガスで囲む。外側部材７８に形成されている第２の拡大開口部８２を出た加圧ガス（空気）を用いてフィラメント８６の全てを周りの周囲空気から隔離する。
【0092】
フィラメント８６は、ノズル５８の各々の末端部９６から押し出されると、凝固し始め、そして流出している加圧ガス（空気）によって減衰されて繊維９８の状態になる。オプションとしての第２の減衰段階は、アスピレータ１００を用いて達成でき、これについては図１１を参照されたい。アスピレータ１００を利用する場合、アスピレータ１００内の加圧ガス（空気）は、第１の拡大開口部８０及び第２の拡大開口部８２を出ている加圧ガスの速度の少なくとも２倍の（２倍を超える）速度を有する。望ましくは、アスピレータ１００内の加圧ガス（空気）は、第１の拡大開口部８０及び第２の拡大開口部８２を出ている加圧ガスの速度の少なくとも５倍の速度を有する。より望ましくは、アスピレータ１００内の加圧ガス（空気）は、第１の拡大開口部８０及び第２の拡大開口部８２を出ている加圧ガスの速度の少なくとも１０倍の速度を有する。フィラメント８６をフィラメント８６の流れ方向に本質的に平行に差し向けられる加圧ガス（空気）によって減衰させる。これは、他の方法では、特に従来のスパンボンド法では、減衰させるガス（空気）が急角度でフィラメントへ差し向けられるので重要である。減衰ガス（空気）をフィラメント８６の流れ方向に本質的に平行に保つことによって、フィラメント８６の多数のロウ及びコラムを減衰させて独特の性質及び特性を備えた繊維９８の状態にすることができる。これら独特の特性のうちの２つとしては、小径の又は細い繊維９８を形成する特徴及び従来のメルトブローン繊維よりも極めて強固な繊維９８を形成する特徴が挙げられる。繊維９８は、通常、連続繊維として押し出される。
【0093】
繊維９８を動いている表面１０４上に集めて不織ウェブ１２を形成する。可動面１０４は、フォーミングワイヤ１０６であっても良く、コンベヤベルトであっても良く、回転ドラムであっても良く、ドラム型コレクタであっても良く、デュアルドラム型コレクタ等であっても良い。
【0094】
本方法は、不織ウェブ１２にこれが動いている表面１０４上に位置している間、真空を加えてプロセスガス及び周りの周囲空気を除去すると共に繊維９８が飛び回るのを制限し、それによりウェブの一様性を高めるステップを更に含むのが良い。真空を動いている表面１０４に隣接して配置された真空チャンバ１１０によって供給するのが良い。望ましくは、真空チャンバ１１０は、動いている表面１０４の下に位置する。
【0095】
本方法は、不織ウェブ１２を結合するステップを更に含むのが良い。ボンダ１１２は、真空チャンバ１１０の下流側に又は繊維９８が動いている表面１０４に接触する場所の下流側に配置されるのが良い。ボンダ１１２は、不織ウェブ１２の個々のスポット、ゾーン、線、領域等を結合して不織ウェブ１２の一体性を高めるよう機能する。カッタ１１６をボンダ１１２の下流側に配置するのが良い。カッタ１１６は、不織ウェブ１２の一区分を隣の区分から切断し、切り離し、スリットし又は分離するのに役立つ。カッタ１１６は、当業者に知られている任意種類又は形式の切断機構体であって良い。
【0096】
最後に、仕上がり状態の不織ウェブ１２を供給ロール１１４に巻き取って不織ウェブ１２を利用することができる製造現場又は場所まで不織ウェブ１２を輸送することができるようにするステップを含むのが良い。不織ウェブ１２を種々の製品に且つ多くの用途のために用いることができる。良好な強度特性を備えた微小直径の繊維は、種々の吸収性製品、例えばおむつ、生理用ナプキン、パンティライナー、トレーニングパンツ、失禁用衣類等への使用に特に望ましい。良好な強度特性を備えた微小直径繊維を遮音体、断熱体、ワイプ等にも使用できる。繊維９８を更に種々の製品に使用することができる。
【0097】
不織ウェブ
上述した装置１０で製造された不織ウェブ１２は、溶融材料２２（ポリマー）で作られた複数本の繊維９８を含む。望ましくは、溶融材料２２（ポリマー）はホモポリマーである。より望ましくは、溶融材料２２（ポリマー）はポリプロピレンである。オプションとして、不織ウェブ１２は、２種類又は３種類以上の互いに異なるポリマー樹脂で形成できる。さらに、不織ウェブ１２は、２成分繊維を含むことができる。
上述した装置１０で製造された不織ウェブ１２は、溶融材料２２（ポリマー）で作られた複数本の繊維９８を含む。望ましくは、溶融材料２２（ポリマー）はホモポリマーである。より望ましくは、溶融材料２２（ポリマー）はポリプロピレンである。オプションとして、不織ウェブ１２は、２種類又は３種類以上の互いに異なるポリマー樹脂で形成できる。さらに、不織ウェブ１２は、２成分繊維を含むことができる。
【0098】
不織ウェブ１２は、約０．５マイクロメートルから約５０マイクロメートルまでの範囲にある平均繊維直径を有する。望ましくは、平均繊維直径は、約１マイクロメートルから約３０マイクロメートルまでの範囲にある。より望ましくは、平均繊維直径は、約１マイクロメートルから約２０マイクロメートルまでの範囲にある。さらにより望ましくは、平均繊維直径は、約１マイクロメートルから約１５マイクロメートルまでの範囲にある。最も望ましくは、平均繊維直径は、約１マイクロメートルから約１０マイクロメートルまでの範囲にある。平均繊維直径の標準偏差は、０．５マイクロメートルを超えるべきである。
【0099】
不織ウェブ１２は、１平方メートル当たり少なくとも約０．５グラム（ｇｓｍ）の坪量を有する。望ましくは、不織ウェブ１２は、少なくとも約１ｇｓｍの坪量を有する。より望ましくは、不織ウェブ１２は、少なくとも約２０ｇｓｍの坪量を有する。さらにより望ましくは、不織ウェブ１２は、少なくとも約５０ｇｓｍの坪量を有する。最も望ましくは、不織ウェブ１２は、約１００ｇｓｍを超える坪量を有する。
【0100】
不織ウェブ１２は、不織ウェブの縦方向（ＭＤ）に測定して、不織ウェブの１センチメートル当たり１平方メートル当たりグラム当たり約１０グラム力（ｇｆ／ｇｓｍ／ｃｍ不織ウェブ幅）（９，８１０ニュートン／［（ｋｇ／ｍ2）×ｍ不織ウェブ幅］）から約１００ｇｆ／ｇｓｍ／ｃｍ不織ウェブ幅（９８，１００ニュートン／［（ｋｇ／ｍ2）×ｍ不織ウェブ幅］）までの範囲にある引張り強さを有する。望ましくは、不織ウェブ１２は、不織ウェブの縦方向（ＭＤ）に測定して、約１２ｇｆ／ｇｓｍ／ｃｍ不織ウェブ幅（１１，７７２ニュートン／［（ｋｇ／ｍ2）×ｍ不織ウェブ幅］）から約８０ｇｆ／ｇｓｍ／ｃｍ不織ウェブ幅（７８，４８０ニュートン／［（ｋｇ／ｍ2）×ｍ不織ウェブ幅］）までの範囲にある引張り強さを有する。より望ましくは、不織ウェブ１２は、不織ウェブの縦方向（ＭＤ）に測定して、約１３ｇｆ／ｇｓｍ／ｃｍ不織ウェブ幅（１２，７５３ニュートン／［（ｋｇ／ｍ2）×ｍ不織ウェブ幅］）から約７０ｇｆ／ｇｓｍ／ｃｍ不織ウェブ幅までの範囲にある引張り強さを有する。さらにより望ましくは、不織ウェブ１２は、不織ウェブの縦方向（ＭＤ）に測定して、約１４ｇｆ／ｇｓｍ／ｃｍ不織ウェブ幅（１３，７３４ニュートン／［（ｋｇ／ｍ2）×ｍ不織ウェブ幅］）から約６０ｇｆ／ｇｓｍ／ｃｍ不織ウェブ幅（５８，８６０ニュートン／［（ｋｇ／ｍ2）×ｍ不織ウェブ幅］）までの範囲にある引張り強さを有する。最も望ましくは、不織ウェブ１２は、不織ウェブの縦方向（ＭＤ）に測定して、約１５ｇｆ／ｇｓｍ／ｃｍ不織ウェブ幅（１４，７１５ニュートン／［（ｋｇ／ｍ2）×ｍ不織ウェブ幅］）から約５０ｇｆ／ｇｓｍ／ｃｍ不織ウェブ幅（４９，０５０ニュートン／［（ｋｇ／ｍ2）×ｍ不織ウェブ幅］）までの範囲にある引張り強さを有する。
【0101】
不織ウェブ１２を形成する繊維９８は、ランダムに配列されている。
【0102】
不織ウェブ１２を形成する繊維９８は、不織ウェブ１２の一体性を高めるために結合されるのが良い。繊維９８は、種々の技術を用いて結合できる。例えば、繊維９８を機械的に結合し、流体力学的に結合し、熱的に結合し又は化学的に結合すること等をすることができる。当業者に知られているスポットボンディング、ゾーンボンディング並びに他のボンディング技術を用いることができる。
【0103】
以下の実験を実施したが、これら実験結果は、上述の装置１０及び方法を用いて製造された不織ウェブ１２の独特の特性を示している。
【0104】
実験
１．本発明の不織ウェブ
ウィスコンシン州５４９４２‐８６３５グリーンビル、スート・Ｂ、Ｎ９９２クオリティ・ドライブに営業所を持つバイアックス‐ファイバーフィルム・コーポレーション（Biax-FiberFilm Corporation）により製造された多列スピナレット５２，５２が固定されている２つの２５°ダイを有するパイロットラインを用いて以下の不織サンプルを製造した。各スピナレット５２，５２は、全部で４，１５０個のノズルを有し、各ノズルは、０．３０５ｍｍの内径ｄ3を有していた。各ノズル５８は、加圧ガス（空気）が流出することができる外側部材７８の第１の拡大開口部８０によって包囲されていた。第１の拡大開口部８０の各々の内径ｄ6は、１．４ｍｍであった。比較として、バイアックス‐ファイバーフィルム・コーポレーションによって製造された典型的な市販のスピナレットは、１メートル当たり約６，０００個～約１１，０００個のノズルを有することができる。従来のメルトブローン材料２２（ポリマー）を互いに異なる供給業者から得たが、処理条件及びシステムパラメータは、表１に開示されている。
１．本発明の不織ウェブ
ウィスコンシン州５４９４２‐８６３５グリーンビル、スート・Ｂ、Ｎ９９２クオリティ・ドライブに営業所を持つバイアックス‐ファイバーフィルム・コーポレーション（Biax-FiberFilm Corporation）により製造された多列スピナレット５２，５２が固定されている２つの２５°ダイを有するパイロットラインを用いて以下の不織サンプルを製造した。各スピナレット５２，５２は、全部で４，１５０個のノズルを有し、各ノズルは、０．３０５ｍｍの内径ｄ3を有していた。各ノズル５８は、加圧ガス（空気）が流出することができる外側部材７８の第１の拡大開口部８０によって包囲されていた。第１の拡大開口部８０の各々の内径ｄ6は、１．４ｍｍであった。比較として、バイアックス‐ファイバーフィルム・コーポレーションによって製造された典型的な市販のスピナレットは、１メートル当たり約６，０００個～約１１，０００個のノズルを有することができる。従来のメルトブローン材料２２（ポリマー）を互いに異なる供給業者から得たが、処理条件及びシステムパラメータは、表１に開示されている。
【0105】
表１
【0106】
２．プロセス条件
上述のパイロットラインを用いて数種類の不織ウェブを作った。
３種類の互いに異なるポリマー樹脂を用いた。第１のポリマー樹脂は、商標名Achieve 6936G1で市販されているエクソンモービル（ExxonMobil）社製のポリプロピレン（ＰＰ）樹脂であった。エクソンモービル・ケミカル（ExxonMobil Chemical ）社は、テキサス州７７０７９‐１３９８、ヒューストン、ケーティ・フリーウェイ１３５０１に営業所を有する。Achieve 6936G1は、２１０℃及び２．１６ｋｇで米国標準試験方法（ＡＳＴＭ）Ｄ１２３８に準拠して１，５５０グラム／１０分（ｇ／１０分）のメルト流量を有する。第２のポリマー樹脂は、エクソンモービル（ExxonMobil）ポリプロピレン‐ＰＰ３１５５であった。ＰＰ３１５５は、２１０℃及び２．１６ｋｇで米国標準試験方法（ＡＳＴＭ）Ｄ１２３８に準拠して３５ｇ／１０分のメルト流量を有する。第３のポリマー樹脂は、リヨンデルバセル（LyondellBasell）によって市販されているMetocene MF650W であった。リヨンデルバセルは、テキサス州７７０１０、ヒューストン、マッキニー・ストリート１２２１、スート７００、リヨンデルバセル・タワーに営業所を有する。Metocene MF650W は、２１０℃及び２．１６ｋｇで米国標準試験方法（ＡＳＴＭ）Ｄ１２３８に準拠して５００ｇ／１０分のメルト流量を有する。互いに異なるサンプルのプロセス条件は、表１に開示されている。
上述のパイロットラインを用いて数種類の不織ウェブを作った。
３種類の互いに異なるポリマー樹脂を用いた。第１のポリマー樹脂は、商標名Achieve 6936G1で市販されているエクソンモービル（ExxonMobil）社製のポリプロピレン（ＰＰ）樹脂であった。エクソンモービル・ケミカル（ExxonMobil Chemical ）社は、テキサス州７７０７９‐１３９８、ヒューストン、ケーティ・フリーウェイ１３５０１に営業所を有する。Achieve 6936G1は、２１０℃及び２．１６ｋｇで米国標準試験方法（ＡＳＴＭ）Ｄ１２３８に準拠して１，５５０グラム／１０分（ｇ／１０分）のメルト流量を有する。第２のポリマー樹脂は、エクソンモービル（ExxonMobil）ポリプロピレン‐ＰＰ３１５５であった。ＰＰ３１５５は、２１０℃及び２．１６ｋｇで米国標準試験方法（ＡＳＴＭ）Ｄ１２３８に準拠して３５ｇ／１０分のメルト流量を有する。第３のポリマー樹脂は、リヨンデルバセル（LyondellBasell）によって市販されているMetocene MF650W であった。リヨンデルバセルは、テキサス州７７０１０、ヒューストン、マッキニー・ストリート１２２１、スート７００、リヨンデルバセル・タワーに営業所を有する。Metocene MF650W は、２１０℃及び２．１６ｋｇで米国標準試験方法（ＡＳＴＭ）Ｄ１２３８に準拠して５００ｇ／１０分のメルト流量を有する。互いに異なるサンプルのプロセス条件は、表１に開示されている。
【0107】
３．特性決定方法
３．１坪量
坪量は、単位面積当たりの質量として定義されており、坪量は、１平方メートル当たりのグラム（ｇ／ｍ2）又は１平方ヤード当たりのオンス（ｏｓｙ）という単位で測定可能である。坪量試験をＡＳＴＭ規格ＡＳＴＭ Ｄ３７７６と同等のＩＮＤＡ規格ＩＳＴ１３０．１に従って実施した。ＩＮＤＡは、“Association of the Non-Woven Fabrics Industry ”（不織布業協会）の略語である。１０個の互いに異なるサンプルを不織布中の互いに異なる場所からダイカットしたが、各サンプルは、１００平方センチメートル（ｃｍ2）に等しい個々の面積を有していた。高感度天秤を用いてこの天秤上で重さの±０．１％以内で各サンプルの重量を測定した。平均重量に１００を乗算することにより坪量をグラム／平方メートル（ｇ／ｍ2）の単位で測定した。
３．１坪量
坪量は、単位面積当たりの質量として定義されており、坪量は、１平方メートル当たりのグラム（ｇ／ｍ2）又は１平方ヤード当たりのオンス（ｏｓｙ）という単位で測定可能である。坪量試験をＡＳＴＭ規格ＡＳＴＭ Ｄ３７７６と同等のＩＮＤＡ規格ＩＳＴ１３０．１に従って実施した。ＩＮＤＡは、“Association of the Non-Woven Fabrics Industry ”（不織布業協会）の略語である。１０個の互いに異なるサンプルを不織布中の互いに異なる場所からダイカットしたが、各サンプルは、１００平方センチメートル（ｃｍ2）に等しい個々の面積を有していた。高感度天秤を用いてこの天秤上で重さの±０．１％以内で各サンプルの重量を測定した。平均重量に１００を乗算することにより坪量をグラム／平方メートル（ｇ／ｍ2）の単位で測定した。
【0108】
３．２繊維直径測定
繊維の形態学的特徴及び製造された不織ウェブの繊維直径分布を検査するため、サンプルを金の１０ナノメートル（ｎｍ）の薄い層でスパッタコーティングし、そしてオランダ国９６５２ＡＭアイントホーフェン、ディレンバーグストラート９Ｅに営業所を持つフェノム・ワールド・ＢＶ（Phenom World BV ）によって製造された走査型電子顕微鏡モデルＳＥＭ、Phenom G2 で分析した。電子ビームについて５キロボルト（ｋＶ）の加速電圧下でイメージを５００×倍率及び１５００×倍率で撮影した。Image J ソフトウェアを用いて繊維直径を測定した。“Image J ”は、アメリカ国立衛生研究所で開発した公有財産であるＪａｖａ（登録商標）準拠イメージ処理プログラムであり、これをhttp://imagej.nih.gov/ij/ からダウンロードすることができる。各サンプルについて少なくとも１００の個々の繊維直径を測定した。
繊維の形態学的特徴及び製造された不織ウェブの繊維直径分布を検査するため、サンプルを金の１０ナノメートル（ｎｍ）の薄い層でスパッタコーティングし、そしてオランダ国９６５２ＡＭアイントホーフェン、ディレンバーグストラート９Ｅに営業所を持つフェノム・ワールド・ＢＶ（Phenom World BV ）によって製造された走査型電子顕微鏡モデルＳＥＭ、Phenom G2 で分析した。電子ビームについて５キロボルト（ｋＶ）の加速電圧下でイメージを５００×倍率及び１５００×倍率で撮影した。Image J ソフトウェアを用いて繊維直径を測定した。“Image J ”は、アメリカ国立衛生研究所で開発した公有財産であるＪａｖａ（登録商標）準拠イメージ処理プログラムであり、これをhttp://imagej.nih.gov/ij/ からダウンロードすることができる。各サンプルについて少なくとも１００の個々の繊維直径を測定した。
【0109】
３．３布引張り強さ
破断力は、破損又は破断させるために支持された不織ウェブに加えられる最大力として定義される。不織ウェブのような延性材料に関し、不織ウェブは、破断前に最大の力を受ける。引張り強さをＩＮＤＡ規格ＩＳＴ １１０．４（９５）と同一であるＡＳＴＭ規格Ｄ５０３５‐９０に従って測定した。不織ウェブの引張り強さを測定するために、各不織ウェブからの６個の試料ストリップを不織ウェブの幅方向に互いに異なる場所で切欠いたが、各ストリップは、２５．４ミリメートル（ｍｍ）×１５２．４ｍｍ（１インチ×６インチ）の寸法を有していた。各ストリップを引張り試験機のジョー相互間にクランプし、この引張り試験機は、スウィング・アルバート・テンシル・テスタ（Thwing Albert Tensile Tester）であった。クランプは、１０インチ（２５．４ｃｍ）／分の一定伸張速度でストリップを引っ張った。平均破断力及び破断力での平均伸び百分率を不織ウェブの幅当たり坪量当たりのグラム力（ｇｆ／ｇｓｍ／ｃｍ）の単位で各不織布について記録した。
破断力は、破損又は破断させるために支持された不織ウェブに加えられる最大力として定義される。不織ウェブのような延性材料に関し、不織ウェブは、破断前に最大の力を受ける。引張り強さをＩＮＤＡ規格ＩＳＴ １１０．４（９５）と同一であるＡＳＴＭ規格Ｄ５０３５‐９０に従って測定した。不織ウェブの引張り強さを測定するために、各不織ウェブからの６個の試料ストリップを不織ウェブの幅方向に互いに異なる場所で切欠いたが、各ストリップは、２５．４ミリメートル（ｍｍ）×１５２．４ｍｍ（１インチ×６インチ）の寸法を有していた。各ストリップを引張り試験機のジョー相互間にクランプし、この引張り試験機は、スウィング・アルバート・テンシル・テスタ（Thwing Albert Tensile Tester）であった。クランプは、１０インチ（２５．４ｃｍ）／分の一定伸張速度でストリップを引っ張った。平均破断力及び破断力での平均伸び百分率を不織ウェブの幅当たり坪量当たりのグラム力（ｇｆ／ｇｓｍ／ｃｍ）の単位で各不織布について記録した。
【0110】
３．４通気度測定
不織布の通気度は、特定の圧力降下での布の面積を通る測定空気流量である。アクストロン・エア・パーミアビリティ・テスタ（Akustron Air Permeability Tester）を用いて１２５Ｐａに等しい圧力降下で繊維マットについて通気度を測定した。各マットについて１０個の測定値を記録し、平均値は、本明細書に記録されている。通気度を測定するこの方法は、フレージャー（Frazier ）型通気度試験方法又はＡＳＴＭ Ｄ７３７試験方法と均等である。
不織布の通気度は、特定の圧力降下での布の面積を通る測定空気流量である。アクストロン・エア・パーミアビリティ・テスタ（Akustron Air Permeability Tester）を用いて１２５Ｐａに等しい圧力降下で繊維マットについて通気度を測定した。各マットについて１０個の測定値を記録し、平均値は、本明細書に記録されている。通気度を測定するこの方法は、フレージャー（Frazier ）型通気度試験方法又はＡＳＴＭ Ｄ７３７試験方法と均等である。
【0111】
実施例１
この実施例では、本発明者は、ウェブ特性に対するスピニング技術の作用効果を見ていた。同一のポリマー樹脂を用いて３つの互いに異なる不織ウェブを製造した。３つ全ては、同一の坪量を有していたが、異なるスピナレット設計及び異なる処理条件を用いて各不織ウェブを紡糸した。表２に示されているように、バイアックス（Biax）多列スピナレット設計を用いてサンプルＳ‐１を製造したが、このバイアックス多列スピナレット設計は、空気断熱インサート３４又は第１の拡大開口部８０の周囲８４を包囲する空気囲いカーテン（第２の拡大開口部８２）を備えていなかった。従来型メルトブローン法を用いてサンプルＳ‐２を製造したが、この従来型メルトブローン法は、傾斜した空気ジェットと共に一線をなすだけのノズルを有していた。本発明の方法を用いてサンプルＳ‐３を製造した。
この実施例では、本発明者は、ウェブ特性に対するスピニング技術の作用効果を見ていた。同一のポリマー樹脂を用いて３つの互いに異なる不織ウェブを製造した。３つ全ては、同一の坪量を有していたが、異なるスピナレット設計及び異なる処理条件を用いて各不織ウェブを紡糸した。表２に示されているように、バイアックス（Biax）多列スピナレット設計を用いてサンプルＳ‐１を製造したが、このバイアックス多列スピナレット設計は、空気断熱インサート３４又は第１の拡大開口部８０の周囲８４を包囲する空気囲いカーテン（第２の拡大開口部８２）を備えていなかった。従来型メルトブローン法を用いてサンプルＳ‐２を製造したが、この従来型メルトブローン法は、傾斜した空気ジェットと共に一線をなすだけのノズルを有していた。本発明の方法を用いてサンプルＳ‐３を製造した。
【0112】
サンプルＳ‐３は、サンプルＳ‐１又はサンプルＳ‐２と比較して縦方向（ＭＤ）の引張り強さのほぼ２倍を達成した。また、注目されるように、サンプルＳ‐３の繊維直径は、従来型メルトブローンサンプルＳ‐２の繊維直径よりも僅かに大きかった。直径のこの差の主要な理由は、本発明の方法を用いた場合、環状チャネル中の低温の空気が多列方式でフィラメント８６の流れ方向に本質的に平行に差し向ける。加うるに、低温ガス（空気）を用いて繊維９８を減衰させることによって、繊維の結晶化度を増大させることができると共に凝固後の繊維９８内の分子鎖を整列させることができる。この特徴により、強固な細い繊維９８へのフィラメントの減衰が容易になる。従来型メルトブローン法では、高温空気ジェットを用いて減衰用空気を急な又は傾斜した角度で導入する。
【0113】
次に図１２を参照すると、本発明に従って製造された不織ウェブ１２の別の関心のある特徴は、広い「繊維直径分布」である。この「繊維直径分布」と従来型メルトブローン法を用いて製造された不織ウェブの「繊維直径分布」と比較すると、標準偏差の値及び「繊維直径分布」が非常に異なるということは、極めて明確である。本発明者の装置１０内におけるこの広い「繊維直径分布」の主要な理由は、多列スピナレット設計の使用になる。周囲８４を備えた状態で配置されたノズル５８を出ているフィラメント８６（図１０を参照されたい）は、周りの周囲空気及び迅速な急冷時間に暴露されず、従って、これらフィラメント８６は、長く高温状態のままである傾向があり、それにより、スピナレット本体５２の外側の列内に配置されたノズル５８から押し出されているフィラメント８６よりも細い繊維９８を生じさせる傾向がある。周囲６８に隣接して配置された外側の列６４内の静止ピン６２でノズル５８を置き換えることによって（図７を参照されたい）、空気カーテン又はシュラウドが複数本の押し出されたフィラメント８６の周りに形成される。この空気カーテン又はシュラウドは、周りの周囲空気と押し出されたフィラメント８６の相互作用を遅らせる。この遅れは、各ノズル５８の末端先端部９６のところでの凝固を阻止すると共に旧式のバイアックス多列スピナレットを用いた場合に見受けられるショット及びロープ状欠陥を減少させる。この初期の多列スピナレットは、米国特許第５，４７６，６１６号明細書に教示されている。「ショット欠陥」という表現は、ウェブ形成プロセス中に生じるポリマーの小さな球状粒子を意味している。表２は又、スパンブローンサンプルＳ‐３の通気道が同一条件で製造された従来型メルトブローンサンプルＳ‐１よりも少なくとも５０％高いことを示している。かかる増加の主要な理由は、繊維直径が大きく、しかも繊維サイズの標準偏差に反映される繊維直径分布が広いことにある。
【0114】
表２：実施例１のサンプル性能
注：１ｇｆ／ｇｓｍ／ｃｍ＝９８１ニュートン／（ｋｇ／ｍ2）×メートル
【0115】
理解されるべきこととして、不織ウェブ１２中の繊維９８は、約０．９マイクロメートル～約５マイクロメートルの標準偏差を有するのが良い。望ましくは、不織ウェブ１２中の繊維９８は、約０．９２マイクロメートル～約３マイクロメートルの標準偏差を有する。より望ましくは、不織ウェブ１２中の繊維９８は、約０．９５マイクロメートル～約１．５マイクロメートルの標準偏差を有する。
【0116】
実施例２
この第２の実施例では、本発明の方法によって製造されたサンプルＳ‐５と従来型メルトブローン法によって製造されたサンプルＳ‐４及び従来型スパンボンド法により製造されたサンプルＳ‐６と比較した。３つのサンプルを作ったが、各サンプルは、同一の坪量を有していた。表３に示されているように、サンプルＳ‐５の特性は、メルトブローンウェブＳ‐４の特性とスパムボンドＳ‐６の特性のほぼ真ん中であった。表３は又、サンプルＳ‐５（本発明の方法を用いて製造された）の通気度は、従来型メルトブローンサンプルＳ‐４と従来型スパンボンドサンプルＳ‐６とのほぼ真ん中にあることを示している。これにより、本発明者の新規な技術がメルトブローン繊維とほぼ同じ細い繊維直径を有するが、スパンボンド繊維と比較して強固である不織ウェブを製造することができるということが分かる。
この第２の実施例では、本発明の方法によって製造されたサンプルＳ‐５と従来型メルトブローン法によって製造されたサンプルＳ‐４及び従来型スパンボンド法により製造されたサンプルＳ‐６と比較した。３つのサンプルを作ったが、各サンプルは、同一の坪量を有していた。表３に示されているように、サンプルＳ‐５の特性は、メルトブローンウェブＳ‐４の特性とスパムボンドＳ‐６の特性のほぼ真ん中であった。表３は又、サンプルＳ‐５（本発明の方法を用いて製造された）の通気度は、従来型メルトブローンサンプルＳ‐４と従来型スパンボンドサンプルＳ‐６とのほぼ真ん中にあることを示している。これにより、本発明者の新規な技術がメルトブローン繊維とほぼ同じ細い繊維直径を有するが、スパンボンド繊維と比較して強固である不織ウェブを製造することができるということが分かる。
【0117】
図１３を参照すると、本発明の不織ウェブ１２（サンプルＳ‐５）の縦方向（ＭＤ）引張り強さは、メルトブローンウェブサンプルＳ‐４のＭＤ引張り強さの２倍を超え、しかもスパンボンドウェブサンプルＳ‐６のＭＤ引張強度のほぼ半分であった。別の注目に値する特徴は、本発明の不織ウェブ１２（サンプルＳ‐５）の伸び率は、メルトブローンウェブサンプルＳ‐４の伸び率のほぼ３倍であり且つスパンボンドウェブサンプルＳ‐６の伸び率とほぼ同じであった。
【0118】
上述の２つのサンプルから、本発明の装置及び方法を用いて作られた不織ウェブ１２は、独特であり、しかも従来型メルトブローン法を用いて作られた不織ウェブ又は従来型スパンボンド法を用いて作られた不織ウェブによって示される特性のほぼ真ん中にある特性を有している。
【0119】
さらに、本発明の装置１０は、広汎な不織ウェブを製造するために多種多様なポリマー樹脂を用いるのに十分融通性があり且つ汎用性がある。メルトブローン等級の樹脂並びにスパンボンド等級の樹脂を用いて装置１０を作動させることができる。
表３：実施例２のサンプル性能
表３：実施例２のサンプル性能
【0120】
本発明を幾つかの特定の実施形態と関連して説明したが、理解されるべきこととして、上述の説明に照らして多くの変更例、多くの改造例、及び多くの変形例が当業者には明らかである。
【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】