JPH01246406A - メルトブロー法による紡糸方法並びにメルトブロー用ダイ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、熱可塑性樹脂をキャピラリーより溶融状態で
押出し、キャピラリーの周りのオリフィスより吹出す高
速ガスで繊維状に延伸するメルトブロー法による紡糸方
法並びに該方法で使用されるメルトブロー用ダイに関す
る。

従来技術 メルトブロー用ダイにキャピラリーを用いたメルトブロ
ー法による繊維ウェブの製造法は既知である。第１０図
はその一例を示すもので、熱可塑性樹脂を押出機２で溶
融混練してメルトブロー用ダイ１のキャピラリー３より
押出し、キャピラリー３の周りに形成されるオリフィス
より吹出す高速ガスで繊維状に延伸して補集袋Ｗ５にウ
ェブ状に巻取るようになっており、メルトブロー用ダイ
には、特公昭５８−４４４７０号に示されるように、断
面が三角形をなすダイ先端部内にキャピラリーを横方向
に並設して各キャピラリーをハンダ付けし、かつダイ先
端部の上下に適当なりリアランスを存してガスプレート
を設けたもの、横方向に並設したキャピラリーの各−側
をダイブロックで竪固に保持して片持ばり状に支持し、
その上下に設けられるガスプレートの先端をキャピラリ
ーの自由端部に適当なりリアランスを存して対峙させた
ものがあり、ガスプレートとダイ先端部との間或いはキ
ャピラリー自由端部との間のクリアランスにより形成さ
れるオリフィスよりガスをキャピラリーより押出された
溶融状態の樹脂に所定の角度で吹き付け、繊維状に延伸
させるようにしている。また特開昭５６−１５９３３６
号に示されるように、ノズルプレートに格子状に配設し
たキャピラリーをそれぞれスクリーンの網状孔部に差込
んでその先端を突出させ、網状孔部に差込んだキャピラ
リーの周りに形成されるオリフィスよりガスを吹き出し
てキャピラリーより押出される樹脂を繊維状に延伸させ
るものもある。こうしたキャピラリーを使用するダイは
、ダイブロックに微小孔を多数形成する従来のものと比
べ、微小孔を穿孔するための放電加工が避けられるとと
もにキャピラリーを正確に並べて微小孔を一直線上に並
べることが容易にできることからダイの製作コストを低
下させ、またキャピラリー先端をダイより外側に突出さ
せることによって運転中、キャピラリー先端の状況を監
視して異常の早期発見をすることができるなどの利点が
ある。

発明が解決しようとする問題点 メルトブロー法においては一般に、微小孔の孔径を大に
すると、詰りか解消されるとともに維持管理が容易とな
り、単位微小孔当りの溶融樹脂の吐出量が増して生産性
が上がるが、吐出量と、形成される繊維径とは高速ガス
の流速が一定であれば、吐出量が増えると繊維径が太く
なる関係にあり、繊維径を変えないで生産性を上げるの
には限度がある。

本発明者らは、キャピラリーについて生産性を上げるた
めの実験を種々重ねた結果、キャピラリー先端に軸方向
の切込みを入れると、切込みにより溶融樹脂の流れが分
割し、一つのキャピラリーより二辺上の繊維が形成され
ることを見出した。

本発明はこの知見に基づいてなされたもので、その目的
とするところは、キャピラリー先端に切込みを入れるこ
とによって溶融樹脂の流れが分割し、繊維径を変えない
で溶融樹脂の吐出量を増やすごとができるようにしたメ
ルトブロー法による紡糸方法並びに該方法に供するメル
トブロー用ダイを提供することにある。

問題点の解決手段 本発明によればそのため、熱可塑性樹脂をキャピラリー
より溶融状態で押出し、キャピラリーの周りのオリフィ
スより吹出す高速ガスで繊維状に延伸するメルトブロー
法による紡糸方法において、キャピラリー先端部に切込
みを軸方向に設け、上記オリフィスから吹出す高速ガス
が切込みから流れ込んで２以上に分割した溶融樹脂の流
れを生じさせるようにした紡糸方法が提供され、また一
連に並設される各キャピラリーの先端部に切込みを軸方
向に設けたメルトブロー用ダイか提供される。

キャピラリーとは通常、外径０．２〜３龍、内径０．１
〜２ｆｌのパイプを指すが、外形及び内形は円形に限ら
ず、例えば三角形、四角形など多角形のものを含むとす
る。そしてその先端は好ましくはガスプレート先′端か
ら適宜突出するようにされる。

これによりキャピラリー先端の監視が容易となり、異常
の早期発見が可能となる。

オリフィスは、従来のもの、例えば特公昭５８−４４４
７０号、特開昭５６−１５９３３６号等に示されるよう
に、断面が三角形をなし、キャピラリーが横方向に並設
されるダイ先端部とその上下に配したガスプレートとに
よって形成されるもの、−例がダイブロックによって片
持ばり状に支持されるキャピラリーの自由端部と、その
上下にキャピラリーと適宜のクリアランスを存して配置
されるガスプレート先端との間に形成されるもの、スク
リーンの綱状孔に差込まれるキャピラリーの周りに形成
されるものであってもよいが、好ましくはキャピラリー
の自由端部をガスプレートのリップ部で挟着することに
よりリップ部の平坦な押え面とキャピラリーとで形成さ
れる。オリフィスが断面が三角形のダイ先端部とガスプ
レートとの間で形成されるものの場合には、クリアラン
スを均一にするためにガスプレートやダイ先端部の加工
に厳密な精度が要求され、また当初はクリアランスが一
定に組立てられていてもその後の熱歪や経時歪等によっ
てクリアランスが狂うおそれがあり、キャピラリーが片
持ばり状に支持されるものの場合には、キャピラリーの
先端が不揃いとなり易く、高速ガス吹出時振動するおそ
れがある。またキャピラリーの先端をスクリーンの網状
孔に差込む場合には、スクリーンの網状孔部を均一に形
成することは容易でないうえ多数のキャピラリーを小さ
なピッチで一つ一つスクリーンの網状孔部に差込むのに
多大を労力を要する。これに対し、リップ部の平坦な押
え面でキャピラリーを挟着すれば、クリアランスの均一
なメルトプロー用ダイを容易かつ確実に得ることができ
、また加工誤差や熱歪、経時歪等により押え面が多少平
坦でなくても押え面がキャピラリーに接触している限り
、各オリフィスを実質上均一に維持することができる。

しかもキャピラリーは先端でも竪固に支持されているの
で、ガスの吹出時に振動したり、出口が不揃いとなると
いったこともなくなり、そのうえ延伸に寄与しないガス
の流れが少なくなり、ガスの延伸効率を高めることがで
きる。

キャピラリー先端部に形成される軸方向の切込みは１か
所でもよいが、好ましくは周方向に一定間隔若しくは不
定間隔で複数形成される。第４Ａ〜Ｇ図は、切込みを複
数一定間隔で設けた場合の例を示すものである。すなわ
ち第４Ａ図はキャピラリー１１の自由端部をテーパ状に
切込んでＶ形とし、放物線状の凹部１３の両側に突部１
２を形成したものであり、第４Ｂ図はキャピラリー１１
の自由端部にＵ形の切込溝１３を一対、第４Ｃ図はＶ形
の切込溝１４を一対設けたもの、第４Ｄ図はＶ形の切込
溝１５を４か所、第４Ｅ図はＵ形の切込溝１６を８か所
設けたものである。また第４Ｆ図は先端をコーン状に形
成してＵ形の切込溝１７を一対設けたものであり、第４
Ｇ図は矩形状をなすキャピラリー１８の各角にＶ形の切
込溝１９を設けたものである。

図示する例ではいづれも切込みが周方向に等間隔で形成
され、対称形をなしているが、不等間隔で形成してもよ
い。

前者の場合、分割された各繊維は太さの揃ったものが得
られるのに対し、後者の場合、太さが不揃いとなり、趣
きの異なった繊維ウェブが得られる。

本発明で使用される熱可塑性樹脂としては、ポリアミド
、ポリアクリロニトリル、エチレングリ、コールとテレ
フタール酸等を構成子ツマ−とするポリエステル類及び
１．４−ブタンデイオールと、デイメチル・テレフター
ル酸又はテレフタール酸のエステルのような線状ポリエ
ステル、ポリビニリデン・クロライド、ポリビニール・
ブチラールポリビ上ル・アセテート、ポリスチレン、線
状ポリウレタン樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレンポ
リスチレン、ポリメチルペンテン、ポリカーボネート及
びポリイソブチレン更にこのカテゴリー内に熱可塑性セ
ルロース誘導体、例えばセルロース・アセテート、セル
ロース・プロピオネート、セルロース・アセテートーブ
チレートオ及びセルロース・ブチレートなどを例示する
ことができ、場合によってこれに染料、添加剤若しくは
変性材が添加される。

溶融樹脂の吐出量は、流れが連続的に行われるようにす
るためには、ある置板上を確保する必要があり、高速ガ
スが吹飛ばす溶融樹脂の量が供給量より多くなっても流
れが断続的になったり、−部の突部に集中するなどの不
都合を生じる。

溶融用脂の限界流量は、キャピラリーの孔径や先端形状
、溶融樹脂の粘度、高速ガスの流速等によって異なる。

溶融樹脂の粘度は、高速ガスとの接触で溶融樹脂が容易
に分割されるように調整される。その適正粘度はキャピ
ラリーの孔径及び先端形状、高速ガスの流速等によって
異なるが、一般には１００ｐｏｉｓｅ前後又はそれ以下
である。

使用されるガスは、エアτが代表的な例として挙げられ
る。

作用 キャピラリーの周りのオリフィスから吹出す高速ガスが
切込みからキャピラリー自由端部内に流込むことによっ
て溶融樹脂が分割される。そして切込みによって形成さ
れる突部に沿い、その先端から流出して延伸され繊維状
となる。第５Ａ１５Ｂ図は、先端部をテーバ状に切込ん
でＶ形としたキャピラリーの例を示すもので、キャピラ
リー先端からの溶融樹脂２０の流れを精微に観察したと
ころ、図示するように、凹部１３から上下に分離して突
部１２に沿い、その先端から糸を引（ようにして流出し
ていることが確認された。

キャピラリーの孔径を大きくし、吐出量を多くすると、
第６図に示すように溶融樹脂２ｏの流れが途切れ易くな
り、断続的になる傾向がある。この問題は突部１２の尖
端をカントすることによっである程度解消することがで
きる。すなわち第７Ａ、７Ｂ図に示すように吐出量が多
くなると、カットした端面に溶融樹脂の液溜り２３がで
き、これより糸を引くようにして流出することが確認さ
れ、液溜り２３はきわめて安定したものであった。

突部１２の先端をカットした形状にするとまた、溶融樹
脂の粘度が小さい場合には、第８Ａ、８Ｂ図に示すよう
にカントした端面から流れが更に複数に分かれるように
なった。

以上のように溶融樹脂はオリフィスから吹出す高速ガス
によって分断され、突部に沿ってその先端から流出する
が、突部は、隣接するキャピラリーで互いに背中合せと
はならないようにするのが望ましい、冑申合せにすると
、流出する繊維が互いに絡み付くローブが生じ易くなる
からである。

従って例えば自由端をテーバ状に切込んでＶ形とした第
４Ａ図に示すタイプのキャピラリーでは、突部１２が水
平となるように並べるよりも第９図に示すように縦向き
となるように並べるのが望ましい。

実施例１ 条件 熱可塑性樹脂として数平均分子Ｎ　（Ｍｎ）　３８００
０．　Ｍｗ／Ｍｎ３．Ｏ（Ｍ−は重量平均分子量）、極
限粘度（７７）１．１のポリプロピレンを使用した。ノ
ズルには外径０゜８１Ｍ、内径０．５１鶴のキャピラリ
ーを用い、先端を第６Ａ及び６Ｂ図の如く加工した。■
カットの先端角は３０″とし、また突部の先端は力、ト
して０．２ｆｉ（円周方向）　Ｘｏ、１５ｍ　（半径方
向）の平坦部を設けた。このキャピラリー１１を第１〜
３図に示すように、突部１２が縦向きとなるように横方
向に一連に並べた状態で各他端をダイブロック２５で上
下より挟着し、て竪固に支持し、自由端部をガスプレー
ト２６のリップ部３０で上下より挟着して先端をリップ
部３０より１鶴突出させたメルトプロー用ダイを使用し
、溶融状態のポリプロピレンを室２７に導入してキャピ
ラリー１１より押出しながら、導入口２８よりガス室２
９に導入したガスをキャピラリー１１の周りのオリフィ
ス３１から吹出した。延伸用ガスには圧力４Ｋｇ／ｃｄ
、温度２８０℃の空気を用い、樹脂は温度２８０℃、吐
出量０．２２ｇｒ／分／孔で成形した。

結果 繊維状にならなかった樹脂の玉（以下ショットと呼ぶ）
や繊維同士が溶融状態で絡まってできる太いロープ（以
下ロープと呼ぶ）がほとんど無い極めて手触りのよい不
織布が得られた。この成形時、ノズルの先端を４０倍の
顕微鏡で観察すると、第７Ａ図及び？　＝Ｂ図の状態に
なっていた。得られた不織布の樹脂分析をしたところ、
数平均分子３３０００、Ｍｗ／Ｍｎ２．４、（η）０．
７８であった。またこの不織布を５００倍の顕微鏡写真
に撮り、２０本の繊維の平均繊維径を測定したところ、
単純平均繊維径２．３μｍ、二乗平均繊維径２．６μｍ
であった。

実施例２ 条件 温度３２０℃の空気を用い、樹脂は温度３２０℃、吐出
量０．４０ｇｒ／分／孔とし、その他の条件は実施例１
と同じにして成形した。

結果 ショットやローブが殆どない極めて手触りのよい不織布
が得られた。この成形時、ノズルの先端を４０倍の顕微
鏡で観察すると第８Ａ図の状態に、一部は第８Ｂ図の状
態になっていた。得られた不織布の樹脂分析をしたとこ
ろ、数平均分子１３１０００、Ｍｗ／Ｍｎ２．２、（η
）　０．７１であった。また実施例１と同様にして平均
繊維径を測定したところ、単純平均繊維径２．１ηｍ、
二乗平均繊維径２．３ηｍであった。実施例１と比較し
、吐出量を約２倍にしても繊維径は小さくなっており、
樹脂の粘度低下にともない樹脂流が突部先端で再分割す
る事が裏ずけられた。

実施例３・ 条件 キャピラリーの先端を尖らせたまま、即ちキャピラリー
の先端をカントしないで使用し、そのほかはすべて実施
例１と同じ条件で成形した。

結果 ショットやローブの少ない手触りのよい不織布が得られ
た。この成形時、ノズルの先端を４０倍の顕微鏡で観察
すると、各々の突部の先端で第５Ａ図及び第５Ｂ図のよ
うに樹脂流が分割されていた。

実施例４ 条件 熱可塑性樹脂として数平均分子１３８０００．Ｍｗ／Ｋ
ｎ３．０　　（ｖ）１．１のポリプロピレンを使用した
。ノズルには外径１．０６ｍ、内径０．７ｍｍのキャピ
ラリーを用い、その先端には第４Ｄ図の如く軸方向に長
さ１．３ｆｉの■字形切込みを４箇所入れた。更に先端
部はカントして０．２ｎ　（円周方向）　Ｘｏ、１Ｂ＋
ｍ　（半径方向）の平坦部を設けた。このキャピラリー
を４つの突部がＸ字形をなし、突部が背中合わせになら
ないように配置し、リップ部より先端を１．５龍突き出
した状態で上下のリップ部で挟んだ、延伸用ガスには圧
力４ｋｇ１０Ｊ、温度３５０℃の空気を用い、樹脂は温
度３５０℃、吐出量１．２６ｇｒ／分／孔で成形した。

結果 ショットやローブの少ない手触りのよい不織布が得られ
た。この成形時、ノズルの先端を４０倍の顕微鏡で観察
すると、第８Ａ図及び第８Ｂ図のように各々の突部の先
端で樹脂流が複数に分割されていた。得られた不織布の
帰脂分析をしたところ、数平均分子ＩＬ２７０００．　
Ｍｗ／　Ｍｎ２．Ｏｌ（η）　０．５８であった。また
この不織布を５００倍のｇＪ漱鏡写真に撮り、２０本の
繊維の平均繊維径を測定したところ、単純平均繊維径１
．６ηｍ、二乗平均繊維径１．８ηｍであった。

実施例５ 条件 実施例４においてＶ字形の切込みの数を６箇所に増した
。その他の条件は実施例４と同じにして成形した。

結果 ショットやローブが少し含まれているものの手触りのよ
い不織布が得られた。この成形時、ノズルの先端を４０
倍の顕微鏡で観察すると、実施例４の場合と同じく各々
の突部の先端で樹脂流が複数に分割されていた。

実施例６ 条件 実施例４において突部の先端をカントしないで尖ったま
−にし、そのほかは実施例４と同じようにダイを製作し
た。樹脂は実施例４と同じポリプロピレンを使用し、樹
脂温度３３０℃、吐出ｆｆ１Ｏ，５７ｇｒ／分／孔、ま
た延伸用空気は圧力４ｋｇ／ｃｉ、温度３３０℃で成形
した。

結果 ショットやローブの少ない手触りのよい不織布が得られ
た。この成形時、ノズルの先端を４０倍の顕微鏡で観察
すると、第５Ａ図及び第５Ｂ図の如く各々の突部の先端
で１つの樹脂流で形成されていた。得られた不織布の樹
脂分析をしたところ、数平均分子量２７０００．　Ｍｗ
／　Ｍｎ２．１、（η）０．６１であった。また実施例
４と同様にして平均繊維径を測定したところ、単純平均
繊維径２．０ηｍ、二乗平均繊維径２．１ηｍであった
。実施例４と比較し、吐出量を減らしたにもか−わらず
繊維径は逆に大きくなっており、突部での再分割が起き
ていないことが分かる。

比較例 条件 ノズルに実施例１と同じ内外径のキャピラリーを用い、
その先端を角度２０度の円錐状に加工した（第４Ｆ図に
おいて切込溝のない形状）、このキャピラリーを第９図
の如く配し、リップ部より１．５ｎ突き出した状態で上
下のリップ部で挟んだ、その他の条件は実施例１と同じ
にして成形した。

結果 ショットやローブの少ない手触りのよい不織布が得られ
た。この成形時、ノズルの先端を４０倍の顕微鏡で観察
すると、１つの孔より１本の樹脂流が形成されていた。

実施例１と同様にして平均繊維径を測定したところ、単
純平均繊維径３．２　ηｍ、二乗平均繊維径３．５ηｍ
であった。実施例１と比較し、同じ吐出量でありながら
繊維径が大きくなヮており、ノズル先端での樹脂流の分
割が起こらないことが分かる。

発明の効果 本発明は以上のように構成され、次のような効果を奏す
る。

請求項１の方法並びに請求項２のダイによれば、一つの
キャピラリーから複数に分割した溶融樹脂の流れを形成
することができるため繊維径を変えずに溶融樹脂の吐出
量を増加させ、生産性を上げることができる。

請求項３のダイによれば、クリアランスの均一なメルト
ブロー用ダイを容易かつ確実に得ることができ、また加
工誤差や熱歪、経時歪等により押え面が多少平坦でなく
ても押え面がキャピラリーに接触している限り、各オリ
フィスを実質上均一に維持することができる。しかもキ
ャピラリーは先端でも竪固に支持されているので、ガス
の吹出時に振動したり、出口が不揃いとなるといったこ
ともなくなり、そのうえ延伸に寄与しないガスの流れが
少な（なり、ガスの延伸効率を高めることができる。

請求項４のダイによれば、キャピラリー先端をリップ部
から若干突出させることによりキャピラリー先端を観察
することが容易となり、異常の早期発見が可能となる。

請求項５のダイにおいては、切込みを一定間隔で設ける
ことにより太さの揃った繊維が得られる。

請求項６のダイにおいては、切込みの間隔を変えること
により太さが不揃いの繊維が得られる。

請求項７のダイにおいては、突部が先細りに形成されて
いても尖端をカントした如き形状の截頭形状をなすこと
により溶融樹脂の吐出量が多くなっても流れが途切れて
断続的になる現象がおきにく＼なり、しかも熔融樹脂の
流れを更に複数に分割することができる。

請求項８のダイにおいては、隣接するキャピラリーの突
部が互いに接触しないように並設されているため繊維が
互いに絡み付くローブを解消することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るメルトブロー用ダイの断面図、第
２図は同側面図、第３図は第２図の要部拡大図、第４Ａ
−Ｅ図はそれぞれ形状の異なったキャピラリー先端部の
斜視図、第５Ａ及び５Ｂ図は紡糸時におけるキャピラリ
ー先端部の正面及び平面図、第６図は溶融樹脂の吐出量
を多（したときの流動状態を示す正面図、第７Ａ及び７
Ｂ図は突部の尖端をカントした形状をなすキャピラリー
を使用したときの紡糸時におけるキャピラリー先端部の
正面及び平面図、第８Ａ及び８Ｂ図は同しくキャピラリ
ー先端部の平面図、第９図はダイの要部斜視図、第１Ｏ
図はメルトブロー法による紡糸装置の斜視図である。 １１・・キャピラリー　　１２・・突部１４．１５．１
６．１７．１９・・切込溝１８・・キャピラリー　　２
３・・液溜り２５・・ダイブロック　　２６・・ガスプ
レート３０・・リップ部 出願人　三井石油化学工業株式会社 代理人　弁理士　佐　藤　晃　− 第＋Ｃ図 瞬２ン＋Ｄ　Ｆぐ 手続争甫正書（方式） 昭和６３年７月１４日 昭和６３年　特許側　第７５４２０号 ２、発明の名称　メルトブロー法による紡糸方法並びに
メルトプロー用ダイ ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住　所　　　　東京都千代田区霞が関三丁目２番５号氏
　名　　　　三井石油化学工業株式会社代表者竹林省吾 ４、代理人〒７３７　置市中央７丁目３番１２号５、補
正命令の日付　　昭和６３年６月８日発送日（昭和６３
年６月２８日） ６、補正の対象　　明細書の図面の簡単な説明の欄及び
代理権を証明する書面

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）熱可塑性樹脂をキャピラリーより溶融状態で押出
   し、キャピラリーの周りのオリフィスより吹出す高速ガ
   スで繊維状に延伸するメルトブロー法による紡糸方法に
   おいて、キャピラリー先端部に切込みを軸方向に設け、
   上記オリフィスから吹出す高速ガスが切込みから流れ込
   んで２以上に分割した溶融樹脂の流れを生じさせるよう
   にした紡糸方法
2. （２）一連に並べられた多数のキャピラリーと、各キャ
   ピラリーの出口の両側に配備されたオリフィスを有し、
   熱可塑性樹脂をキャピラリーより溶融状態で押出し、オ
   リフィスから吹出す高速ガスで延伸し、繊維状にするメ
   ルトブロー用ダイにおいて、キャピラリーの先端部に切
   込みを軸方向に設けたメルトブロー用ダイ
3. （３）オリフィスは、片持ばり状に支持されるキャピラ
   リーの自由端部をリップ部の平坦な押え面で挟着するこ
   とにより形成される請求項２記載のメルトブロー用ダイ
4. （４）キャピラリー先端はリップ部から若干突出する請
   求項３記載のメルトブロー用ダイ
5. （５）切込みは複数、周方向に一定間隔で形成される請
   求項２記載のメルトブロー用ダイ
6. （６）切込みは複数、間隔を異にして形成される請求項
   ２記載のメルトブロー用ダイ
7. （７）切込みによって先細りの突部が複数形成され、各
   突部は尖端がカットされた如き形状の截頭形状をなす請
   求項５又は６記載のメルトブロー用ダイ（８）隣接する
   キャピラリーは、突部の背中が互いに接触しないように
   並設される請求項７記載のメルトブロー用ダイ